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专利名称：一种基于云端控制的智能电表以及计量系统

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202111438246.3

专利申请（专利权）人：国网山西省电力公司吕梁供电公司
权利人地址：山西省吕梁市离石区交通路106号

专利发明（设计）人：冯景,赵亮亮,康丽琴

专利摘要：本发明公开了一种基于云端控制的智能电表以及计量系统，属于电力设备管理技术领域，包括通讯单元、电能计量单元、需量测量单元、运行参数测量单元、负荷记录单元、数据存储单元、数据管理单元以及费率管理单元，基于RS485通讯接口使得智能电表和电网系统上位PC机的云端服务器进行数据通讯以及指令收发，该基于云端控制的智能电表以及计量系统，基于RS485通讯接口通过云端服务器对智能电表进行数据的测量以及数据的传输存储，对电能量相关的各类数据均进行实时测量，提高了智能电表计量的准确性，无需安排抄表人员定期进行抄表工作，基于云端服务器即可实现对智能电表的数据接收和指令下发，大大提高了智能电网的经济效益与高效运行。

主权利要求：
1.一种基于云端控制的智能电表以及计量系统，其特征在于，包括通讯单元、电能计量单元、需量测量单元、运行参数测量单元、负荷记录单元、数据存储单元、数据管理单元以及费率管理单元；
所述通讯单元，基于RS485通讯接口使得智能电表和电网系统上位PC机的云端服务器进行数据通讯以及指令收发，通讯协议为ModbusDL/T645；
所述电能计量单元，用于对智能电表进行双向计量、分时计量以及分相计量；
所述需量测量单元，用于测量最大需量以及最大需量的发生时间；
所述运行参数测量单元，用于测量智能电表在运行时的运行参数；
所述负荷记录单元，用于记录负载相关的数据参数并进行存储；
所述数据存储单元，用于存储电能数据、需量数据以及断电保存数据；
所述数据管理单元，用于对电能量数据进行冻结以及智能电表的时钟管理、广播校时；
所述费率管理单元，用于对尖峰、峰时、平时、谷时四种不同时间段进行费率调整；
所述电能计量单元进一步包括：
双向计量模块，用于计量正向、反向有功能电能量和四象限无功电能量，并设置组合有功和组合无功电能量；
更进一步的，四象限无功电能量包括I象限无功、II象限无功、III象限无功以及IV象限无功；
分时计量模块，基于电能测量与累加技术对各个时段正反向电能量以及正反向总电能量进行累计和存储；
更进一步的，正向总电能量为正向各时段电能量之和，反向总电能量为反向各时段电能量之和；
分相计量模块，基于分元有功功率以及分元无功功率用于计量三相三线或者三相四线的合元有功功率以及合元无功功率；
所述双向计量模块设置的组合有功电能量为正反向有功电能加减运算得到的电能量；
所述组合无功电能量为四象限无功电能加减运算得到的电能量；
所述分相计量模块中，合元有功功率的计量方式为所有分元有功功率的代数和，合元无功功率的计量方式为所有分元无功功率的代数和，同时合元无功功率的象限由合元有功功率和合元无功功率的方向决定；
所述需量测量单元进一步包括：
需量分类测量模块，用于在时间间隔内测量单向或双向有功或无功最大需量、分时段最大需量及其出现的日期和时间；
需量周期设置模块，用于对需量周期进行选择设置；
滑差时间设置模块，用于对滑差时间进行选择设置，需量周期为滑差时间的5的整倍数；
所述负荷记录单元进一步包括：
数据记录模块，用于电压、电流、频率、有无功功率、功率因数、有无功总电能、四象限无功总电能以及当前需量的数据参数；
数据记录间隔模块，用于设置各类数据参数的记录间隔时间，间隔时间在1?60min的范围内；
数据存储模块，用于存储不少于60天的数据参数量；
所述数据管理单元在对电能量数据进行冻结即存储特定时刻的电能量数据，包括定时冻结、瞬时冻结、日冻结、整点冻结以及约定冻结的存储形式。
2.根据权利要求1所述的一种基于云端控制的智能电表以及计量系统，其特征在于，所述需量分类测量模块的时间间隔设置有30d，所述需量周期设置模块中的预设时间为5/10/
15/30/60min，所述滑差时间设置模块的预设时间为1/2/3/5min。
3.根据权利要求1所述的一种基于云端控制的智能电表以及计量系统，其特征在于，所述运行参数测量单元测量的运行参数包括总及各分相有功功率、无功功率、功率因数、分相电压、分相电流、频率，基于引用误差引起的测量误差不超过±1%。
4.根据权利要求1所述的一种基于云端控制的智能电表以及计量系统，其特征在于，所述数据管理单元在对智能电表进行广播校时的过程中，不受密码和硬件编程开关限制，智能电表只接受小于或等于5分钟的时钟误差校时。 说明书 : 一种基于云端控制的智能电表以及计量系统技术领域[0001] 本发明属于电力设备管理技术领域，具体为一种基于云端控制的智能电表以及计量系统。背景技术[0002] 随着电力行业市场化的深入进行，发电上网、跨区输电、跨省输电及省级供电等关口电量交换日益增加，电力企业开始更加关注自身经济利益的维护。如何确保电表计量的准确性，维持电力市场公平有序的运转是电力市场当前研究的一个重要课题。[0003] 现有技术中，电表的计量结果准确性对实现智能电网的经济与高效运行至关重要，同时作为发电企业、输配电企业和电力用户彼此之间进行电量费用核算的依据，智能电表的准确度直接关系到三者的经济利益，电量计量结果数据关系到电表运行的可靠性，那么，如何提高数据传输的便捷性，使用云端技术对智能电表的数据进行测量控制，是目前需要解决的主要问题。发明内容[0004] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于云端控制的智能电表以及计量系统，以解决上述背景技术中提出的问题。[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于云端控制的智能电表以及计量系统，包括通讯单元、电能计量单元、需量测量单元、运行参数测量单元、负荷记录单元、数据存储单元、数据管理单元以及费率管理单元；[0006] 所述通讯单元，基于RS485通讯接口使得智能电表和电网系统上位PC机的云端服务器进行数据通讯以及指令收发，通讯协议为ModbusDL/T645；[0007] 所述电能计量单元，用于对智能电表进行双向计量、分时计量以及分相计量；[0008] 所述需量测量单元，用于测量最大需量以及最大需量的发生时间；[0009] 所述运行参数测量单元，用于测量智能电表在运行时的运行参数；[0010] 所述负荷记录单元，用于记录负载相关的数据参数并进行存储；、[0011] 所述数据存储单元，用于存储电能数据、需量数据以及断电保存数据；[0012] 所述数据管理单元，用于对电能量数据进行冻结以及智能电表的时钟管理、广播校时；[0013] 所述费率管理单元，用于对尖峰、峰时、平时、谷时四种不同时间段进行费率调整。[0014] 进一步优化本技术方案，所述电能计量单元进一步包括：[0015] 双向计量模块，用于计量正向、反向有功能电能量和四象限无功电能量，并设置组合有功和组合无功电能量；[0016] 更进一步的，四象限无功电能量包括I象限无功、II象限无功、III象限无功以及IV象限无功；[0017] 分时计量模块，基于电能测量与累加技术对各个时段正反向电能量以及正反向总电能量进行累计和存储；[0018] 更进一步的，正向总电能量为正向各时段电能量之和，反向总电能量为反向各时段电能量之和；[0019] 分相计量模块，基于分元有功功率以及分元无功功率用于计量三相三线或者三相四线的合元有功功率以及合元无功功率。[0020] 进一步优化本技术方案，所述双向计量模块设置的组合有功电能量为正反向有功电能加减运算得到的电能量；所述组合无功电能量为四象限无功电能加减运算得到的电能量。[0021] 进一步优化本技术方案，所述分相计量模块中，合元有功功率的计量方式为所有分元有功功率的代数和，合元无功功率的计量方式为所有分元无功功率的代数和，同时合元无功功率的象限由合元有功功率和合元无功功率的方向决定。[0022] 进一步优化本技术方案，所述需量测量单元进一步包括：[0023] 需量分类测量模块，用于在时间间隔内测量单向或双向有功或无功最大需量、分时段最大需量及其出现的日期和时间；[0024] 需量周期设置模块，用于对需量周期进行选择设置；[0025] 滑差时间设置模块，用于对滑差时间进行选择设置，需量周期为滑差时间的5的整倍数。[0026] 进一步优化本技术方案，所述需量分类测量模块的时间间隔设置有30d，所述需量周期设置模块中的预设时间为5/10/15/30/60min，所述滑差时间设置模块的预设时间为1/2/3/5min。[0027] 进一步优化本技术方案，所述运行参数测量单元测量的运行参数包括总及各分相有功功率、无功功率、功率因数、分相电压、分相电流、频率，基于引用误差引起的测量误差不超过±1%。[0028] 进一步优化本技术方案，所述负荷记录单元进一步包括：[0029] 数据记录模块，用于电压、电流、频率、有无功功率、功率因数、有无功总电能、四象限无功总电能以及当前需量的数据参数；[0030] 数据记录间隔模块，用于设置各类数据参数的记录间隔时间，间隔时间在1?60min的范围内；[0031] 数据存储模块，用于存储不少于60天的数据参数量。[0032] 进一步优化本技术方案，所述数据管理单元在对电能量数据进行冻结即存储特定时刻的电能量数据，包括定时冻结、瞬时冻结、日冻结、整点冻结以及约定冻结的存储形式。[0033] 进一步优化本技术方案，所述数据管理单元在对智能电表进行广播校时的过程中，不受密码和硬件编程开关限制，智能电表只接受小于或等于5分钟的时钟误差校时。[0034] 与现有技术相比，本发明提供了一种基于云端控制的智能电表以及计量系统，具备以下有益效果：[0035] 该基于云端控制的智能电表以及计量系统，基于RS485通讯接口通过云端服务器对智能电表进行数据的测量以及数据的传输存储，对电能量相关的各类数据均进行实时测量，提高了智能电表计量的准确性，无需安排抄表人员定期进行抄表工作，基于云端服务器即可实现对智能电表的数据接收和指令下发，大大提高了智能电网的经济效益与高效运行。附图说明[0036] 图1为本发明提出的一种基于云端控制的智能电表以及计量系统的结构示意图；[0037] 图2为本发明提出的一种基于云端控制的智能电表以及计量系统中电能计量单元的功能框架图；[0038] 图3为本发明提出的一种基于云端控制的智能电表以及计量系统中需量测量单元的功能框架图。[0039] 图4为本发明提出的一种基于云端控制的智能电表以及计量系统中负荷记录单元的功能框架图。具体实施方式[0040] 下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0041] 实施例：[0042] 请参阅图1，一种基于云端控制的智能电表以及计量系统，包括通讯单元、电能计量单元、需量测量单元、运行参数测量单元、负荷记录单元、数据存储单元、数据管理单元以及费率管理单元；[0043] 所述通讯单元，基于RS485通讯接口使得智能电表和电网系统上位PC机的云端服务器进行数据通讯以及指令收发，通讯协议为ModbusDL/T645；[0044] 所述电能计量单元，用于对智能电表进行双向计量、分时计量以及分相计量；[0045] 所述需量测量单元，用于测量最大需量以及最大需量的发生时间；[0046] 所述运行参数测量单元，用于测量智能电表在运行时的运行参数；[0047] 所述负荷记录单元，用于记录负载相关的数据参数并进行存储；、[0048] 所述数据存储单元，用于存储电能数据、需量数据以及断电保存数据；[0049] 所述数据管理单元，用于对电能量数据进行冻结以及智能电表的时钟管理、广播校时；[0050] 所述费率管理单元，用于对尖峰、峰时、平时、谷时四种不同时间段进行费率调整。[0051] 使得在智能电表内部保存的数据有：[0052] 1、合元正向有功电能及分时电能量[0053] 2、合元反向有功电能及分时电能量[0054] 3、合元四象限无功电能及分时电能量[0055] 4、分元正向有功电能量[0056] 5、分元反向有功电能量[0057] 6、分元四象限无功电能量[0058] 使得在电网系统上位PC机的云端服务器通讯抄表的数据有：[0059] 1、合元正向有功电能及分时电能[0060] 2、合元反向有功电能及分时电能[0061] 3、合元组合无功电能（正向）及分时电能[0062] 4、合元组合无功电能（反向）及分时电能[0063] 5、合元四象限无功电能及分时电能[0064] 6、分元正向有功电能[0065] 7、分元反向有功电能[0066] 8、分元正向（组合）无功电能[0067] 9、分元反向（组合）无功电能[0068] 具体的，如图2所示，所述电能计量单元进一步包括：[0069] 双向计量模块，用于计量正向、反向有功能电能量和四象限无功电能量，并设置组合有功和组合无功电能量；[0070] 更进一步的，四象限无功电能量包括I象限无功、II象限无功、III象限无功以及IV象限无功；[0071] 分时计量模块，基于电能测量与累加技术对各个时段正反向电能量以及正反向总电能量进行累计和存储；[0072] 更进一步的，正向总电能量为正向各时段电能量之和，反向总电能量为反向各时段电能量之和；[0073] 分相计量模块，基于分元有功功率以及分元无功功率用于计量三相三线或者三相四线的合元有功功率以及合元无功功率。[0074] 具体的，所述双向计量模块设置的组合有功电能量为正反向有功电能加减运算得到的电能量；所述组合无功电能量为四象限无功电能加减运算得到的电能量。[0075] 具体的，所述分相计量模块中，合元有功功率的计量方式为所有分元有功功率的代数和，合元无功功率的计量方式为所有分元无功功率的代数和，同时合元无功功率的象限由合元有功功率和合元无功功率的方向决定。[0076] 具体的，如图3所示，所述需量测量单元进一步包括：[0077] 需量分类测量模块，用于在时间间隔内测量单向或双向有功或无功最大需量、分时段最大需量及其出现的日期和时间；[0078] 需量周期设置模块，用于对需量周期进行选择设置；[0079] 滑差时间设置模块，用于对滑差时间进行选择设置，需量周期为滑差时间的5的整倍数。[0080] 具体的，所述需量分类测量模块的时间间隔设置有30d，所述需量周期设置模块中的预设时间为5/10/15/30/60min，所述滑差时间设置模块的预设时间为1/2/3/5min。[0081] 具体的，所述运行参数测量单元测量的运行参数包括总及各分相有功功率、无功功率、功率因数、分相电压、分相电流、频率，基于引用误差引起的测量误差不超过±1%。[0082] 具体的，如图4所示，所述负荷记录单元进一步包括：[0083] 数据记录模块，用于电压、电流、频率、有无功功率、功率因数、有无功总电能、四象限无功总电能以及当前需量的数据参数；[0084] 数据记录间隔模块，用于设置各类数据参数的记录间隔时间，间隔时间在1?60min的范围内；[0085] 数据存储模块，用于存储不少于60天的数据参数量。[0086] 具体的，所述数据管理单元在对电能量数据进行冻结即存储特定时刻的电能量数据，包括定时冻结、瞬时冻结、日冻结、整点冻结以及约定冻结的存储形式。[0087] 定时冻结：按照约定的时刻及时间间隔冻结电能量数据；每个冻结量至少应保存12次。[0088] 瞬时冻结：在非正常情况下，冻结当前的日历、时间、所有电能量和重要测量量的数据；瞬时冻结量应保存最后3次的数据。[0089] 日冻结：存储每天零点的电能量，应可存储2个月的数据量（62次）。[0090] 整点冻结：存储整点时刻或半点时刻的有功总电能，应可存储96个数据。[0091] 约定冻结：在新老两套费率/时段转换、阶梯电价转换或电力公司认为有特殊需要时，冻结转换时刻的电能量以及其他重要数据。[0092] 具体的，所述数据管理单元在对智能电表进行广播校时的过程中，不受密码和硬件编程开关限制，智能电表只接受小于或等于5分钟的时钟误差校时。[0093] 本发明的有益效果是：[0094] 该基于云端控制的智能电表以及计量系统，基于RS485通讯接口通过云端服务器对智能电表进行数据的测量以及数据的传输存储，对电能量相关的各类数据均进行实时测量，提高了智能电表计量的准确性，无需安排抄表人员定期进行抄表工作，基于云端服务器即可实现对智能电表的数据接收和指令下发，大大提高了智能电网的经济效益与高效运行。[0095] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。[0096] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

专利地区：山西

专利申请日期：2021-11-30

专利公开日期：2024-08-02

专利公告号：CN114236209B