分布式光伏发电系统反窃电系统的制作方法

1.本实用新型涉及光伏并网监测系统领域，具体是一种分布式光伏发电系统反窃电系统。


背景技术：

2.分布式光伏窃电主要是通过对光伏发电设备及线路的非法改造，使得光伏电表转速加快，计入更多的虚假发电量，从而骗取更多的光伏补贴。目前典型的分布式光伏窃电方式主要有：升压法、增流法、市电改接法和交流电整流逆变法。光伏窃电行为不仅造成国家财政收入流失，还对光伏电站的并网运行带来了潜在的安全隐患，因此，有必要研发分布式光伏发电反窃电方法与装置，用以及时发现窃电行为，降低国家损失。
3.图1为目前现有的分布式光伏发电计量原理图，光伏阵列(单个光伏阵列模块或多个光伏阵列模块的并联结构)与逆变器输入端连接，逆变器输出端通过光伏发电计量表连接交流电网，由此实现并网，光伏发电系统的逆变器输出端安装光伏发电计量表，该计量表主要用于记录用户的实时发电量，上传至电网公司系统以便计算发电补贴。同时在用户与电网公司的产权分界点加装关口计量表，用于计量上、下网电量。
4.图2为升压窃电法原理图，用户把升压变压器并联于光伏电表，从关口电表的用户侧引出接线至升压变压器的输入端，同时升压器输出端接口并入光伏电表的输入端。在a、x两侧构造出虚高的电压，根据功率计算公式，在电流不变的情况下电压升高，光伏电表记录下更多的发电量，让用户得以骗取到一定的光伏政策补贴。
5.图3为增流窃电法原理图，光伏计量表增流法利用的电流发生器相当于一台二次侧短路的tm，仅需将较小的电压值附加于附加变压器—次侧，附加变压器二次侧便会感应出较大的电流，相当于在光伏发电计量表的电流回路上附加一个虚电流，使计量表转速加快，多计光伏发电量以骗取国家电价补贴。
6.图4为市电改接窃电法原理图，用户通过整改光伏发电系统的接线方式，从关口电表两端口所对应的a＊、b＊端口转接至端口a、b；由此产生的虚拟光伏发电量在数值上与负载用电量相等，此时光伏计量表的计量数据为家电负载的耗电。这种窃电方式在用户市电消耗功率大于光伏发电功率的情况下，能骗取补贴，如在无光照时，用户可将负载消耗的电能全部冒充光伏发电系统的发电量；当负载消耗小于光伏发电量时，用户将损失光伏上网电量。
7.图5为交流电整流逆变窃电法原理图，通过直接市电经整流逆变装置ac/dc 输出计入光伏电表。该种窃电方式利用市电接入，会导致分布式光伏业主用电量异常，且光伏业主增加的用电量与光伏发电量具有一定的相关性。
8.上述几种分布式光伏窃电方法均会导致光伏电表测量的光伏发电量不准确，由此存在虚假发电量和骗补问题，而现有技术尚没有一种能够同时对上述几种窃电方法进行监测的反窃电系统。


技术实现要素：

9.本实用新型的目的是提供一种分布式光伏发电系统反窃电系统，以解决现有技术没有用于光伏并网的反窃电系统的问题。
10.为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：
11.分布式光伏发电系统反窃电系统，所述分布式光伏发电系统包括多个光伏阵列模块，多个光伏阵列模块并联连接于同一汇总母线形成光伏并联结构，所述汇总母线通过旁路输出线与逆变器的输入端连接，逆变器的输出端与交流电网旁路连接，其特征在于：包括光伏并联结构输出电能表、逆变器输出电能表、综合处理模块，其中光伏并联结构输出电能表电接入汇总母线与逆变器输入端之间的旁路输出线，逆变器输出电能表电接入逆变器输出端与交流电网之间，光伏并联结构输出电能表、逆变器输出电能表分别与综合处理模块电连接。
12.所述的分布式光伏发电系统反窃电系统，其特征在于：还包括多个光伏阵列模块输出电能表，多个光伏阵列模块输出电能表一一对应电接入光伏阵列模块与汇总母线之间，各个光伏阵列模块输出电能表分别与综合处理模块电连接。
13.所述的分布式光伏发电系统反窃电系统，其特征在于：还包括关口电能表，关口电能表电接入逆变器输出端在交流电网连接点之前的交流电网，关口电能表与综合处理模块电连接。
14.所述的分布式光伏发电系统反窃电系统，其特征在于：还包括用户电能表，用户电能表电接入逆变器输出端在交流电网连接点之后的交流电网，用户电能表与综合处理模块电连接。
15.所述的分布式光伏发电系统反窃电系统，其特征在于：所述综合处理模块由单片机构成。
16.本实用新型中，通过多个电能表的组合，能够实时获取相应的电能数据，电能数据传送至综合处理模块，由综合处理模块基于接收的电能数据进行判断，能够获知窃电情况，由此可实现光伏并网实时窃电监测功能，进而可避免虚假发电量和骗补问题。
附图说明
17.图1是现有技术光伏发电与计量原理图。
18.图2是现有技术升压窃电法原理图。
19.图3是现有技术增流窃电法原理图。
20.图4是现有技术市电改接窃电法原理图。
21.图5是现有技术交流电整流逆变窃电法原理图。
22.图6是本实用新型光伏反窃电系统原理图。
23.图7是本实用新型用于防止升压法窃电原理图(省略通讯线)。
24.图8是本实用新型用于防止增流法窃电原理图(省略通讯线)。
25.图9是本实用新型用于防止市电改接窃电原理图(省略通讯线)。
26.图10是本实用新型用于防止交流电整流逆变窃电原理图(省略通讯线)。
具体实施方式
27.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
28.如图6所示为分布式光伏发电反窃电系统原理图，其中ka1、ka2、...、kan 为在每个光伏阵列模块上所安装的多功能直流电能表(即光伏阵列模块输出电能表)，用来记录每个光伏阵列模块输出的电能数据；kb为所有光伏阵列并联后形成的光伏并联结构的多功能直流电能表(即光伏并联结构输出电能表)，用来记录光伏并联结构向逆变器输出的总电能数据；kc为光伏并联结构输出的电能经过逆变器转换为交流220v电压的多功能交流电能表(即逆变器输出电能表)，用来记录逆变器向交流电网输出的总电能数据；kd为用户多功能交流电能表(即用户电能表)，用来记录光伏并联结构并网后(即逆变器输出端连接点后)用户家中所有负荷使用的交流电网的总电能数据；ke为关口多功交流电能表(即关口电能表)，用来记录上、下网电能等数据，即并网前(逆变器输出端连接点前) 交流电网的总电能数据。
29.综合处理模块为具有单片机的智能处理单元，所有电能表ka1、ka2、...、 kan、kb、kc、kd、ke分别通过数据线与综合处理模块相连，将所采集、计算出的数据统一交给综合处理模块进行处理。
30.综合处理模块与汇总母线电连接，所需电源由光伏阵列提供。实际上，综合处理模块消耗的电量很少，在光伏阵列模块的汇总母线上安装小容量的蓄电池即可保证供电，当综合处理模块判断出用户用窃电行为时，可以通过无线或者有线的方式及时向供电公司发出报警，以便及时处理。
31.本实用新型工作原理如下：
32.如果没有窃电行为，忽略逆变器的转换效率和误差，当光伏发电功率大于用户用电功率时，在任一时刻，均有式(1)、式(2)和式(3)成立；当光伏发电功率小于用户用电功率时，在任一时刻，均有式(1)、式(2)和式(3*)成立。
33.p
ka1
p
ka2

…
p
kan
＝p
kb
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
34.p
kb
＝p
kc
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
35.p
kc
＝p
ke
p
kd
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
36.p
kc
p
ke
＝p
kd
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3*)
37.其中p
ka1
、p
ka2
、...、p
kan
分别为多功能直流电能表ka1、ka2、...、kan 的有功功率数值，即每个光伏阵列模块输出的有功功率；p
kb
为多功能直流电能表kb的有功功率数值，即光伏并联结构向逆变器输出的有功功率；p
kc
为多功能交流电能表kc的有功功率数值，即逆变器向交流电网输出的有功功率；p
kd
为多功能交流电能表kd的有功功率数值，即光伏并联结构并网后(逆变器输出端连接点后)用户家中所有负荷使用交流电网电能的有功功率；p
ke
为关口多功交流电能表ke的有功功率数值，即并网前(逆变器输出端连接点前)交流电网的总有功功率。
38.将式(1)、式(2)和式(3)中的功率换成任意时间间隔的有功电能，依然能够成立，即当光伏发电功率大于用户用电功率时，式(4)、式(5)和式(6) 成立；当光伏发电功率小于用户用电功率时，式(4)、式(5)和式(6*)成立。
39.w
ka1
w
ka2

…
w
kan
＝w
kb
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
40.w
kb
＝w
kc
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
41.w
kc
＝w
ke
w
kd
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
42.w
kc
w
ke
＝w
kd
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6*)
43.其中，w
ka1
、w
ka2
、...、w
kan
分别为多功能直流电能表ka1、ka2、...、 kan的有功电能值，即每个光伏阵列模块输出的有功电能；w
kb
为多功能直流电能表kb的有功电能值，即光伏并联结构向逆变器输出的有功电能；w
kc
为多功能交流电能表kc的有功电能值，即逆变器向交流电网输出的有功电能；w
kd
为多功能交流电能表kd的有功电能值，即光伏并联结构并网后(逆变器输出端连接点后)用户家中所有负荷使用交流电网电能的有功电能；w
ke
为关口多功交流电能表ke的有功电能值，即并网前(逆变器输出端连接点前)交流电网的总有功电能。
44.图7为光伏发电反窃电系统防止升压法窃电原理图(为使画面简洁，省略通讯线)，很显然，使用该方法窃电时，电能表kc的电能和功率增加了，但是电能表kb的电能和功率均未增加，此时w
kb
>w
kc
，当综合处理模块检测到某时间间隔内电能表kc和电能表kb的电能满足w
kb
>w
kc
，则判定该用户窃电，立即向供电公司发出报警。
45.图8为光伏发电反窃电系统防止增流法窃电原理图(为使画面简洁，省略通讯线)，很显然，使用该方法窃电和升压法窃电基本类似，电能表kc的电能和功率增加了，但是电能表kb的电能和功率均未增加，此时w
kb
>w
kc
，当综合处理模块检测到某时间间隔内电能表kc和电能表kb的电能满足w
kb
>w
kc
，则判定该用户窃电，立即向供电公司发出报警。
46.图9为光伏发电反窃电系统防止市电改接窃电原理图(为使画面简洁，省略通讯线)，当光伏发电功率大于用户用电功率时，窃电是得不偿失的；当光伏发电功率小于用户用电功率时，能够窃电骗取电费补贴，此时w
kc
＝w
kb
w
ke
，明显不满足式(6*)，而且满足w
kc
＝w
kd
，综合处理模块检测到电能表kc和电能表ke电量长时间满足w
kc
＝w
kd
，且电能表kb、kc和ke满足w
kc
＝w
kb
w
ke
时，则判定该用户窃电，立即向供电公司发出报警。
47.图10为光伏发电反窃电系统防止交流电整流逆变窃电原理图(为使画面简洁，省略通讯线)，使用该方法窃电时，电能表kb的电能和功率增加了，但是电能表ka1、ka2、...、kan的电能和功率均未增加，此时w
ka1
w
ka2

…
w
kan
<w
kb
，当综合处理模块检测到某时间间隔内电能表ka1、ka2、...、kan和电能表kb 的电能满足w
ka1
w
ka2

…
w
kan
<w
kb
，则判定该用户窃电，立即向供电公司发出报警。
48.本实用新型所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行的描述，并非对本实用新型构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。