嵌入式直流电能表在光伏储能系统应用

安科瑞 黄飞蓉 18860995251

【摘要】高压输电时交流电比直流电更方便，更经济。但在部分应用场景中，直流电直接给直流负载供电的应用，可以使电路设计更简单，效率更高。目前直流配电在光伏+储能系统中，可以通过光伏或电池直接进行直流供电，在新能源电力系统中也有广泛应用，比如太阳能路灯、直流空调、5G通信基站等。

1.项目概述

新加坡严重依赖天然气发电，但本身的天然气能源不足以支撑这庞大的天然气消耗，其中95%天然气能源需要通过邻国管道输送和海运供应的液化天然气获得。目前新加坡大力发展光伏发电+储能项目以实现供电方式的多元化。

某新加坡客户为家庭用户定制的户用光伏储能系统采用了我司的DJSF1352RN系列直流电能表和分流器，进行光伏发电量、储能电池充电电量和放电电量的统计和预测，优化了整体能效。

2.系统应用

白天光伏发电供应负载，多余电量为蓄电池充电。夜间则由蓄电池为负载供电。为了更好的展示能量分配、优化整体效率和系统可靠性，客户分别在光伏发电侧和蓄电池储能侧加装了DJSF1352RN系列直流电能表。控制器实时检测光伏电池板发电量和蓄电池充放电过程，并对伏电池板发电量进行预测，根据检测和预测的数据动态调整充放电功率和时机，保证了负载能稳定可靠运行。

整体系统图如下：

图1 光伏发电+储能系统图

3.产品介绍

图2 DJSF1352RN直流电能表实物图

DJSF1352-RN导轨式直流电能表支持双路直流输入，主要针对电信基站、直流充电桩、太阳能光伏等应用场合而设计，该系列仪表可测量直流系统中的电压、电流、功率和正反向电能等电参量。在实际使用现场中，该系列仪表不仅可以计量总电能，还能计量规定时间段内的电能，它检测的数据可以本地显示，也可以和工控设备、计算机连接组成测控系统。

4.产品特点

导轨式安装方式

电压、电流、功率等电参量测量

正向、反向有功电能计量

上12个月历史电能统计

具有日历、计时和闰年自动转换功能，具有校时功能。其中广播下发的时钟误差不得大于5分钟，在零点前后十分钟内不准校时，每天只允许校时一次具有两套费率时段，可通过预先设置的时间实现两套费率时段的自动转换，每套费率时段全年至少可设两个时区，24小时内至少可以设10个时段。RS-485通讯接口，采用DL/T645-2007通讯协议和Modbus-RTU协议，RS485的通讯速率可在1200bps、2400bps、4800bps、9600bps设置。

注：当电压和电流信号全为正或负值时，功率将表示为正，计量正向电能;当电压和电流信号一正一负时，功率将表示为负，计量反向电能。

仪表的 RS485 通信口要求使用屏蔽双绞线连接，布线时要考虑整个网络的布局：如通信线缆的长度、走向、上位机的位置、网络末端的匹配电阻、通信转换器、网络可扩展性、网络覆盖范围、环境的电磁干扰情况等因素，都要综合考虑。

1.在布线工程上要严格按要求施工;

2.对于暂时不需要通信的仪表都要将他们连接到 RS-485 网络上，以便于诊断和测试;

3.进行 RS-485 电缆连接时，尽量使用双色屏蔽双绞线，485 通信口“A”端接同一种颜色，“B”端接另一种颜色;

4.RS-485 总线(从上位机通信口开始到末端被连接的仪表终端通信口)长不超过 1200 米。

4.1注意事项

电表应安装在牢固、耐火、不易震动的地方，安装后的电表应垂直不倾斜。不要私自安装电表，要按照接线图正确接线，否则可能会因电压过高而烧坏电表。接线式要注意因接触不良和进出线太细而引起的打火和烧坏。注意电表量程，不要超过其范围，否则可能因电流负载过大而烧坏电表。

5. 技术参数

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DJSF1352-S 型电子式直流电能表采用液晶显示，具有 RS485 功能可与微机进行数据交换。适合充电桩直流计量、蓄电池、太阳能电池板等直流信号设备电量测量和电能计量使用，亦可用于工矿企业，民用建筑，楼宇自动化等现代供配直流电系统。

产品由测量单元、数据处理单元、通讯单元、显示单元等组成，具有电能测量、数据处理、实时监测、LCD 显示功能。

主要功能如下：

具有正向，反向电能量计量功能，组合电能=正向+反向;

电压、电流、功率测量;

上 12 个月结算功能;

具有日历、计时和闰年自动转换功能，具有校时功能。其中广播下发的时钟误差不得大于 5 分钟，在零点前后十分钟内不准校时，每天只允许校时一次;

具有两套费率时段，可通过预先设置的时间实现两套费率时段的自动转换，每套费率时段全年至少可设两个时区，24 小时内至少可以设 8 个时段，时段间隔为 15 分钟，时段可跨零点设置;

调制红外通讯接口和 RS-485 通讯接口，采用 DL/T645-2007 通讯协议和 Modbus-RTU 协议，RS485 的通讯速率可在 1200bps、2400bps、4800bps、9600bps 设置，调制红外固定为 1200bps。

6.结语

目前海外发达地区的户用光伏市场已经较为成熟，在此基础上户用储能也正驶入发展快车道。根据第三方研究咨询机构 IHS Markit 的统计， 2016年以来的平均复合增速高达 50%以上。目前户用储能市场主要集中在户用光伏发展较好的发达地区，如欧洲，澳洲，新加坡等等。因此在海外光伏储能系统中，直流计量的需求仍处于爆发式增长中。
 

　　审核编辑：鄢孟繁