摘要：随着电力行业的计量自动化系统应用逐步推广，对电能表的数据采集要求也越来越高，而存在自停的用户却制约了电子化结算率、计量自动抄表率的指标提升。本文就是研究如何通过太阳能对电能表和自动化终端进行不间断的供电，加强新能源在电力计量自动化系统中的应用，同时解决储能问题来保证用户计量数据的不间断采集。
关键词：太阳能；光伏发电；电能表；自动化终端；计量自动化系统
0引言
广东省韶关市地处粤北山区，水电资源非常丰富，特别是小库容的山区小水电达1700多座，但由于受季节性影响，丰水期与枯水期的发电相差极大。而供电局需要考核水电站的功率因数，导致各水电站会在枯水期，特别是冬季不但退出发电机组，也会退出变压器，打下跌落保险；另外，部分用电客户也会在长期不用电期间退出计量装置前侧的开关，却又不进行用电暂停申请，使得后端的计量装置不带电而无法采集实时电量数据。这就无法适应当前电力行业对用户电力计量数据自动采集和实时监控的要求。
1解决终端离线的方法总体比较
为达到解决用户计量数据实时抄读的问题，除了因无线运营商信号问题以外，我们重点解决因用户自停引起设备离线的问题，主要通过设备改造和用户管理两个方向进行比较来得出可行性方案。
1.1计量改造：将计量装置安装在跌落保险或开关之前。该方法步骤简单，但工程量大，且投资较大，并且容易因为改造后计量装置故障引起前侧跳闸，导致事故扩大。
1.2电源改造：提供外接电源给电能表与终端，并做好网供电源与外部电源的并网隔离。该方法工程量小，只需外接电源设备并增加计量设备外接电源接口即可，安全系数较高。
1.3自停管理：要求客户不允许退出计量装置前侧的开关或刀闸，定期现场排查用户停电情况。该方法的用工成本较高，管理难度大，且与以客户满意度为目标的要求不符，容易引发客户投诉。
综上所述，电源改造，提供可持续的外部电源是解决用户自停引起的自动抄表问题最可行的方法。可持续的外部电源从目前的清洁能源角度看，可选的主要是风能与太阳能，风能受地势、季节等环境影响较大，无法长期保证可持续电源，而太阳能的技术较成熟，在阴天情况下均能保证基本的光照转换，同时满足枯水期时太阳光照较强的条件。因此，利用太阳能进行光伏发电做为可持续的外部电源是保证用户计量实时在线率的最优方式。
2设计要求
由于地处广东省韶关市，冬季和夏季的光照强度差别较大，故方案设计时需采用冬季的光照强度仅有夏季的一半进行核算；4W的负载日用电容量为96Wh，按韶关市连续7天阴雨天设计用电量，则供电的容量672Wh；光伏控制器按每海拔上升1000米，降容5%进行处理。
基于上述背景以及客户要求，故不间断电源系统的配置为：
2.1额定容量配置：0.67KWh，直流输出额定功率20W；
2.2保障系统为负载不间断供电模式；
2.3安装方式为室内或室外安装。
3工作原理
利用离网光储系统为计量装置（平均负载）4W提供24h不间断用电保障（负载含通信终端、三相表等，累计峰值功率≤10W），即通过太阳能板进行储能，转换为直流后，通过升压器升至110V的直流作为外部电源同时提供给电能表与自动化终端。
光伏发电首先满足负载供电，若光伏发电功率大于负荷功率同时电池电量小于100%（电量根据电池电压会自动判断），则同时给电池进行充电，若达到满电状态会自动切断，避免过充。反之光伏发电功率小于负荷功率，则由光伏和电池同时为负载供电。
图一：光伏不间断电源系统拓扑图
4光伏发电不间断电源系统的元件特性
4.1光伏控制器。采用先进的MPPT最大功率点跟踪技术，跟踪效率不小于99%，具有实时电量统计记录功能，并且能够同时控制对电池和负载进行有效的保护，保障系统稳定运行。其对负载的工作时间可以不同模式满足不同环境下的需求。通过手机APP和PC机监控设置软件可以监控和设置参数及负载模式，能够基于RS485通讯总线的标准Modbus通讯协议，外接专用物联网模块配合云服务器监控软件，可实现多机远程集中监控功能。
4.2 DC/DC电源模块。宽电压输入9-18VDC，隔离稳压单路输出1500VDC，具有输出短路保护功能，输出过流、短路保护，输入欠压保护，工作温度：-40℃～+85℃，金属六面屏蔽封装，国际标准引脚方式，A2S（接线式）和 A4S（35mm导轨式）产品型号具有输入防反接功能。
4.3双电源电能表、自动化终端。双电源多功能表采用100～265V交直流互换辅助电源。当电表电压回路断电时，辅助电源供电表计能正常工作。由辅助电源供电时，电表支持远红外和显示抄读，支持RS485通信抄读。终端支持主电源和辅助电源双电源供电方式，内部设计有安全隔离的两路DC-DC转换电路，通过电源控制器保证双电源实现无缝切换，可以在主电路失压时由辅助电源供电，当主电压恢复后，切换到主电源供电。
5结束语
通过光伏发电不间断电源系统的实际中已经解决了用户自停问题，给电力计量自动化系统的应用提供了很好的范例，也是目前通过北斗卫星、信号增益解决自动抄表问题的又一成功典范。但在实际运用中，我们也在考虑地区的适用性，对于部分地区长期阴天的小水电客户或用电户，单靠太阳能发电未必能保证长时间的电能表及自动化终端在线。可研制在光伏发电的基础上利用风能发电进行互补，最大程度地适应现场的客观条件，多种资源相结合解决电力行业中计量自动化系统的应用。
参考文献：
[1]魏学业，王立华，张俊红.光伏发电技术及其应用.机械工业出版社，2018.
[2]S.00.00.00/Q100-0001-0905-5416 广东电网公司计量自动化系统信息编码规范.2009.
论文作者:赖裕
论文发表刊物:《电力设备》2018年第30期
论文发表时间:2019/3/29
标签：电源论文; 终端论文; 光伏论文; 负载论文; 用户论文; 韶关市论文; 电能表论文; 《电力设备》2018年第30期论文;