分布式光伏并網模塊化發電系統嵌入式防竊電裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于分布式光伏并網發電系統防竊電技術領域，尤其是一種適用于分 布式光伏并網模塊化發電系統的嵌入式防竊電裝置。
【背景技術】
[0002] 分布式光伏并網發電是目前太陽能光伏發電的主要形式，國家為了推動分布式光 伏并網發電系統的應用，出臺了光伏發電上網電價補貼的政策。但是不法分子在電價補貼 的利潤誘惑下，采取諸如對分布式光伏并網發電進行改接W虛假增高光伏發電計量表的示 值、從電網直接取電后通過光伏發電系統的DC/AC變換器反饋給電網等手段非法獲取電價 補貼。
[0003] 隨著分布式光伏并網發電系統規模的不斷擴大，系統組件的分散程度越來越高， 而竊電方法多種多樣，運使得分布式光伏并網發電系統防竊電的難度較大。分布式光伏并 網發電系統防竊電的重點在于監測光伏組件的總發電量與并網DC/AC變換器輸出功率的 一致性。靠人工排查竊電時效性差，并且不能提供準確的竊電時間、竊電量等竊電信息。
[0004] 目前出現了一些基于微處理器的防竊電技術，例如根據陽光福照強度實時數據及 光伏組件安裝數量計算實際光伏發電量、并與系統并網發電量實測值比較判斷竊電的技 術，利用歷史氣象數據及同期光伏發電數據并采用智能算法建立防竊電模型判斷竊電的技 術等。運些防竊電技術存在使用不便及可靠性差的缺陷。 【實用新型內容】 陽〇化]本實用新型所要解決的技術問題是克服上述現有技術存在的缺陷，提供一種適用 于分布式光伏并網模塊化發電系統的嵌入式防竊電裝置，它能識別分布式光伏并網模塊化 發電系統是否存在竊電行為，同時在發生竊電行為時能準確計算竊電量并進行報警處理。
[0006] 為此，本實用新型采用如下的技術方案：分布式光伏并網模塊化發電系統嵌入式 防竊電裝置，包括整數N個相同的直流模塊防竊電計算通訊單元和整數M個相同的交流模 塊防竊電計算通訊單元；
[0007] 所述的分布式光伏并網模塊化發電系統包括整數N個相同的光伏組件、整數N個 相同的DC/DC變換器、直流母線、整數M個相同的DC/AC變換器、交流母線、用戶負載、電能 表和低壓配電網，每個組串式結構的光伏組件均通過相應的一個DC/DC變換器與直流母線 相連，每個DC/AC變換器的直流輸入端與直流母線相連，每個DC/AC變換器的交流輸出端與 交流母線相連，用戶負載與交流母線相連，電能表連接在交流母線和低壓配電網之間進行 雙向電能計量，交流母線電壓波形和低壓配電網電壓波形相同；
[0008] 所述的直流模塊防竊電計算通訊單元包括電流電壓采集電路、微處理器、報警電 路和RS485通訊接口，每個直流模塊防竊電計算通訊單元和相應的單個DC/DC變換器組成 一個封裝在一起的直流模塊，直流模塊防竊電計算通訊單元通過測量相應的光伏組件直流 輸出電壓和電流，計算該光伏組件的輸出功率，光伏組件的輸出功率W及直流模塊序號信 息通過RS485通訊接口輸出，報警電路在接收到來自RS485通訊接口的任何一個竊電報警 信號后立即進行指示燈及蜂鳴報警；
[0009] 所述的交流模塊防竊電計算通訊單元包括電流電壓采集電路、微處理器、報警電 路和RS485通訊接口，每個交流模塊防竊電計算通訊單元和相應的單個DC/AC變換器組成 一個封裝在一起的交流模塊，交流模塊防竊電計算通訊單元通過測量相應的DC/AC變換器 交流輸出電壓和電流，計算該DC/AC變換器的輸出功率，交流模塊序號信息W及該交流模 塊的DC/AC變換器的輸出功率通過RS485通訊接口輸出。
[0010] 每個交流模塊防竊電計算通訊單元定期通過RS485通訊接口收集所有的直流模 塊序號及相應的光伏組件輸出功率信息、W及所有的交流模塊序號信息及相應的DC/AC變 換器輸出功率信息，將所有的DC/AC變換器輸出功率相加得到總交流功率，將所有的光伏 組件輸出功率相加得到總直流功率，當總交流功率和總直流功率的差值超出規定范圍時， 判斷發生竊電行為，該差值即為竊電量，此時通過RS485發送竊電報警信號、竊電量和交流 模塊序號信息，當判斷發生竊電行為或接收到來自RS485通訊接口的任何一個竊電報警信 號后，交流模塊防竊電計算通訊單元立即進行指示燈及蜂鳴報警。
[0011] 目前先進的光伏并網發電系統多采用模塊化結構，每個組串式結構的光伏組件均 有一個DC/DC變換器對其進行最大功率點跟蹤W提高效率，使用多個并聯DC/AC變換器可 W實現僅僅其中的一個DC/AC變換器處在非滿載工作狀態，而其它DC/AC變換器均處在滿 載或空載工作狀態，因此能保證并網發電的高效率。本實用新型針對先進的光伏并網模塊 化發電系統，該系統的DC/DC變換器和DC/AC變換器在控制運行時通常需要檢測電流電壓 等狀態量，因此運些內部檢測量可W直接用于防竊電裝置的功率計算，特別是計算光伏組 件產生的太陽能，因此在進行光伏并網模塊化發電系統設計的同時，可進行嵌入式防竊電 裝置的設計，該嵌入式防竊電裝置作為光伏并網模塊化發電系統的輔助設備一同進行安裝 調試。
[0012] 進一步，所述的直流模塊防竊電計算通訊單元中，光伏組件的直流輸出電壓和電 流分別通過直流分壓器和分流器進行測量，或直接采用DC/DC變換器采集。
[0013] 進一步，所述的交流模塊防竊電計算通訊單元中，DC/AC變換器的交流輸出電壓和 電流分別通過電壓互感器和電流互感器進行測量，或直接采用DC/AC變換器采集。
[0014] 進一步，當M大于1時，該分布式光伏并網模塊化發電系統為多交流模塊式逆變器 發電系統；當M為1時，該分布式光伏并網模塊化發電系統為集中式逆變器發電系統，交流 母線向用戶負載供電，當M個DC/AC變換器產生的電能多于用戶負載所需電能時，多余電能 送入低壓配電網，當M個DC/AC變換器產生的電能少于用戶負載所需電能時，不足的電能由 低壓配電網輸入交流母線，M個DC/AC變換器提供用戶負載所需的全部或部分無功功率和 諧波電流。
[0015] 所述光伏組件的瞬時輸出功率為口1=111似11似，式中111似和11似分別為光伏 組件的直流輸出電壓和電流瞬時值，光伏組件的輸出功率為按一定時間間隔（一般為一分 鐘）得到的多個瞬時輸出功率的平均值。
[0016] 在低壓配電網電壓波形為非正弦波時，DC/AC變換器的輸出功率包含基波和諧波 有功功率，DC/AC變換器的輸出功率根據
進行計算，式中％ (t)和i2 (t) 分別為DC/AC變換器的交流輸出電壓和電流瞬時值，T為低壓配電網電壓周期。即DC/AC變 換器的輸出功率為多個輸出功率計算值的平均值。
[0017] 本實用新型分布式光伏并網模塊化發電系統嵌入式防竊電裝置可用于高達1MW、 7《N《168、2《M《50、直流母線最高電壓600V、低壓配電網電壓為220V/50化的分布式 光伏并網模塊化發電系統，直流模塊防竊電計算通訊單元可W測量的最大光伏組件直流輸 出功率為70KW，交流模塊防竊電計算通訊單元可W測量的最大DC/AC變換器交流輸出功率 為0. 5MW，總交流功率和總直流功率的允許差值可設定，直流模塊防竊電計算通訊單元中的 光伏組件的直流輸出電壓和電流測量準確度不低于1 %，交流模塊防竊電計算通訊單元中 的DC/AC變換器的交流輸出電壓和電流測量準確度不低于1 %，交流模塊防竊電計算通訊 單元每次竊電判斷之間的最短時間間隔為1分鐘。
[0018] 本實用新型具有的有益效果如下：（1)目前先進的光伏并網發電系統多采用模塊 化結構，由于其DC/DC變換器和DC/AC變換器在控制運行時需要檢測電流電壓等狀態量，因 此先進光伏并網發電系統的運些內部檢測量可W直接用于防竊電裝置的功率計算，特別是 計算光伏組件產生的太陽能，避免了普通光伏并網發電系統防竊電裝置采用陽光福射強度 的時間特性曲線計算轉換的太陽能時需要采用的太陽福射傳感器等設施；(2)由于光伏并 網模塊化發電系統與該防竊電裝置由同一生產商同時設計，防竊電裝置作為光伏并網模塊 化發電系統的輔助裝置與DC/DC變換器及DC/AC變換器封裝在一起，且防竊電裝置的直流 模塊防竊電計算通訊單元、交流模塊防竊電計算通訊單元模塊化設計，因此具有可靠性好、 易于互換、保密程度高及安裝方便的特點；(3)通過RS485相互通訊，每個交流模塊防竊電 計算通訊單元均能獨立進行防竊電計算和判斷，因此該防竊電裝置的防竊電技術具有可靠 性和冗余性。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本實用新型的原理圖，圖中給出了一種光伏并網模塊化發電系統、防竊電 裝置W及典型的光伏并網化發電系統竊電線路圖。
[0020] 圖中：1〇1是共有N個相同的直流模塊防竊電計算通訊單元（圖中簡稱直流防竊 電單元）、102是共有M個相同的交流模塊防竊電計算通訊單元（圖中簡稱交流防竊電單 元）、103是RS485通訊線、201是共有N個的光伏組件、202是共有N個的DC/DC變換器（圖 中簡稱DC/DC)、203是直流母線、204是共有M個的DC/AC變換器（圖中簡稱DC/AC)、205是 交流母線、206是用戶負載、207是電能表、208是低壓配電網、301是典型的光伏并網化發電 系統竊電線路中將低壓配電網電能輸送到直