CN106569850B - 一种计量部分与管理部分独立的电能表及其校验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种计量部分与管理部分独立的电能表，包括计量控制模块和管理控制模块，所述计量控制模块，用于采集并计算电能数据，并将采集、计算后的电能数据发送给所述管理控制模块；所述管理控制模块，用于实现费率控制，并根据所述费率与接收到的所述电能数据计算出计费数据。本发明解决了现有技术中智能电能表管理功能需要不断提升，以及管理部分与计量部分相互影响的问题，克服现有通过更换电能表的方式来满足客户对电能表功能变更需求，解决了电能表更新成本大且升级过程繁琐的缺陷，同时增加了电能表的运行稳定性，计量部分数据的可靠性及可追溯性。

Description

一种计量部分与管理部分独立的电能表及其校验方法

技术领域

本发明涉及用电服务领域，具体涉及一种计量部分与管理部分独立的电能表及其校验方法。

背景技术

电能表是用来测量电能的仪表，又称电度表，火表，千瓦小时表，指测量各种电学量的仪表。根据IR46标准要求，即国际法制计量组织发布的国际建议，作为计量器具的电能表如果在结构、程序上有变动，应重新进行型式评价，这就意味电能表程序不能任意进行在线远程升级。现有智能电能表的设计方案是将用于计量、存储、时钟、显示、计费、费控、通信、事件记录、远程升级等功能设计为一个整体，一旦后续功能需要变更，将必须重新置换电能表，造成极大的浪费。同时，将计量与管理部分内容整合为一体设计的电能表在管理部分软件或者硬件遭遇漏洞时会直接影响计量部分的准确性，导致电量无法追溯，容易引发电力纠纷。随着国家用电市场放开，未来电能计费方法存在多样化，不确定性的特点，使得管理部门固化要求与用户功能需求不断变化之间矛盾不断加深，因此，需要一款能够满足现状需要的电能表。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明，以便提供一种克服上述问题或至少部分地解决上述问题的一种计量部分与管理部分独立的电能表。

根据本发明的一个方面，提供一种计量部分与管理部分独立的电能表，包括计量控制模块和管理控制模块，其特征在于：

所述计量控制模块，用于采集并计算电能数据，并将采集、计算后的电能数据发送给所述管理控制模块；

所述管理控制模块，用于实现费率控制，并根据所述费率与接收到的所述电能数据计算出计费数据。

进一步的，所述电能数据包括正向有功电能、反向有功电能以及基础电能冻结时间，每个冻结点不大于5min，存储深度不少于1年。

进一步的，所述计量控制模块进一步包括：计量MCU，用于控制所述计量控制模块中其他功能单元，并通过所述数据通信单元进行信息交互；采集计算单元，用于采集电能数据并对其进行计算，使用计量芯片直接采集电压与电流数据并根据采集到的电压、电流数据计算出电能；数据通信单元，用于将所述电能数据发送给所述管理控制模块，或用于所述电能数据的追溯及校核。

进一步的，所述计量控制模块还包括时钟单元，用于为所述计量控制模块中带时标的电量存储提供时间基准，同时当所述管理控制模块的计时标准采用分段计时收费时，根据所述时钟单元切换不同时段的计费标准，所述管理控制模块根据所述计量控制模块的当前时间处理并存储费率和电能。

进一步的，所述时钟单元采用可更换的时钟电池或超级电容进行供电。

进一步的，所述计量控制模块还包括计量存储单元，用于实时存储所述采集计算单元产生的电能数据与所述时钟单元提供的时间所生成的带时标的电量。

进一步的，所述管理控制模块进一步包括：费率计算单元，用于控制所述费率并根据所述接收到的电能数据计算出计费数据；以及当所述费率计算单元收到远程通信单元发来的更新操作请求时进行数据更新，对所述数据更新操作结束后，利用所述电能数据对所述计费数据进行校核；所述远程通信单元，用于实现所述管理控制模块与上下行通信终端和所述计量控制模块进行信息交互，以及当所述电能表功能需求变更时，接收所述通信终端发来的电能表数据更新操作，并发给所述管理MCU进行程序更新操作。

进一步的，所述管理控制模块还包括计费存储单元，用于存储费率电能、电能表事件记录以及基础冻结数据。

进一步的，所述管理控制模块还包括人机交互单元，用于进行数据或操作的液晶显示和/或语音提示。

进一步的，所述计量控制模块与所述管理控制模块为各自独立的可插拔模块，二者通过可插拔通讯接口连接。

进一步的，所述电能表还包括下述部件的一种或多种：

插卡区，用于用户将购电卡插入插卡区；

模块通信接口，用于抄读电能表电能、实时参数、事件记录以及冻结数据，实现设置电能表参数以及远程升级；

加/解密模块，用于电能表通讯信息的加密或解密；

跳闸灯，用于指示用户当前状态，当用户欠费时，继电器跳闸，继而跳闸指示灯点亮。

根据本发明的另一方面，还提供一种智能电能表的检验方法，所述方法包括：

读取如权利要求1‐12任一权利要求所述的电能表计量控制模块单位时间内的基础冻结电能W_i计算被测电能表用电量误差γ_i；

其中，W_i为被测电能表的计量控制模块T min时间内单位时间ΔT的基础冻结电能，i＝1,2,3…(T‐1)，ΔW₀为T min时间内标准表电能值单位时间ΔT内平均值，γ₀为标准表已定系统误差；

根据γ_i确定被测电能表基础冻结电能是否符合检验要求，当γ_i不超过预定误差，则被测电能表基础冻结电能符合检验要求，读取上述实施例中智能电能表的管理控制模块的费率电能；

计算费率电能与基础冻结电能差值δ，

δ＝(W_T′-W₀′)-(W_T-W₀)

其中，W_T′、W₀′分别对应T时刻和起始时刻管理控制模块费率电能示值，W_T、W₀分别对应T时刻和起始时刻计量控制模块基础冻结电能示值；

根据δ确定被测电能表费率电能是否符合检验要求，当δ不超过b×10^-α，则被测电能表费率电能符合检验要求，其中，b为计度器倍率，α为计度器小数位数；

根据费率电能和电能表当前运行费率时段表与阶梯表，计算出所述计费数据。

本发明解决了现有技术中智能电能表管理功能需要不断提升，以及管理部分与计量部分相互影响的问题，克服现有通过更换电能表的方式来满足客户对电能表功能变更需求，解决了电能表更新成本大且升级过程繁琐的缺陷，同时增加了电能表的运行稳定性，计量部分数据的可靠性及可追溯性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种计量部分与管理部分独立的电能表的原理示意图。

具体实施方式

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例作进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

根据本发明的一个方面，如图1所示，提供一种计量部分与管理部分独立的电能表，包括计量控制模块10和管理控制模块20，其中：

计量控制模块10，用于采集并计算电能数据，并将采集、计算后的电能数据发送给管理控制模块20。比如，计量控制模块10可采用HT6019系列单片机。计量控制模块10提供的基础电能数据包括正向有功电能、反向有功电能以及基础电能冻结时间，每个冻结点不大于5min，存储深度不少于1年。具体的，计量控制模块10进一步包括：

计量MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)15，用于控制计量控制模块中其他功能单元，并通过数据通信单元进行信息交互。

采集计算单元11，用于采集电能数据并对其进行计算。采集计算单元11用计量芯片直接采集电压与电流数据并根据采集到的电压、电流数据计算出电能，计量芯片可采用ATT7026三相电能计量芯片。

数据通信单元16，用于将电能数据发送给管理控制模块20，或用于电能数据的追溯及校核。进一步的，数据通信单元16还可以用于远程终端或通信终端通过其进行实时抄读采集计算单元11的电能数据，以方便远程终端或通信终端的核验或监督，当监管部门检验电能表或当用户对电能表所述计费数据有争议时，根据电能数据对管理控制模块20的计费数据进行校验，比如，可以抄读基础电能冻结数据，方便计量管理部门的监管以及对管理控制模块20的计费信息进行校验。

管理控制模块20，用于实现费率控制，并根据费率与接收到的电能数据计算出计费数据。进一步的，管理控制模块20将计费数据进一步传给主站或远程终端。管理控制模块20可采用STM32L151系列单片机。具体的，管理控制模块20进一步包括：

管理MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)25，用于控制管理控制模块中其他功能单元，并同通信单元进行数据交互。

费率计算单元21，用于控制费率并根据接收到的电能数据计算出计费数据。当费率计算单元21收到远程通信单元22发来的更新操作请求时进行数据更新，对当前数据更新操作结束后，利用电能数据对计费数据进行校核。

远程通信单元22，用于实现管理控制模块20与上下行通信终端和计量控制模块10进行信息交互，以及当电能表功能需求变更时，接收通信终端发来的电能表数据更新操作，并发给管理MCU25进行程序更新操作。远程通信单元22可以为485通讯或其他通讯模块，本实施例优选485通讯。进一步的，远程通信单元22可以采用红外通信，以方便进行电能表的现场查验。

本发明通过对电能表管理控制模块与计量控制模块的功能分割，在计量控制模块法制计量部分不变的情况下，管理控制模块功能可进行远程升级，满足了用户对电能表功能多样性的要求，同时解决了通过更换电能表的方式来满足客户对电能表功能变更需求、增大电能表更新成本且升级过程繁琐的缺陷。

作为上述实施例的进一步改进，计量控制模块10与管理控制模块20不仅在工作原理上相互独立，在物理结构上也可以相互独立，计量控制模块10与管理控制模块20为各自独立的可插拔模块，二者通过可插拔通讯接口30连接，由于计量控制模块10与管理控制模块20处于不同的控制模块中，因此，当其中一个出现故障时，不会影响到另一个工作。

作为上述实施例的进一步改进，计量控制模块10还包括时钟单元14，用于为计量控制模块10中带时标的电量存储提供时间基准，同时当管理控制模块20的计时标准采用分段计时收费时，根据时钟单元14切换不同时段的计费标准，管理控制模块20根据计量控制模块10的当前时间处理并存储费率和电能。时钟单元14可采用可更换的时钟电池17或超级电容18进行供电，满足时钟单元的计时需求，保证了时钟单元14计时稳定性与准确性。

作为上述实施例的进一步改进，计量控制模块10还包括计量存储单元13，用于实时存储采集计算单元11产生的电能数据与时钟单元14提供的时间所生成的带时标的电量。计量存储单元13储存的基础冻结电能可对计费存储单元23的电费信息进行校核验证，确保计费数据的准确性与可追溯性。

作为上述实施例的进一步改进，管理控制模块20还包括计费存储单元23，用于存储费率电能、电能表事件记录以及基础冻结数据。

作为上述实施例的进一步改进，管理控制模块20还包括人机交互单元24，用于进行数据或操作的液晶显示和/或语音提示，比如，显示计费数据与电能数据，当用户对电能表充值操作时，语音提示操作结果等等。

作为上述实施例的进一步改进，电能表还可以包括插卡区、模块通信接口、加密模块以及跳闸灯，其中：插卡区，用于用户将购电卡插入插卡区，实现用户购电、查询购电信息等相关功能；模块通信接口，用于抄读电能表电能、实时参数、事件记录以及冻结数据等数据，也可以实现设置电能表参数并远程升级等功能；加/解密模块，用于电能表通讯信息的加密或解密，避免数据泄露，保证电能表数据传输的安全性；跳闸灯，用于指示用户当前状态，当用户欠费时，继电器跳闸，继而跳闸指示灯点亮。

本发明的电能表可视为智能电能表，通过设置电能表管理控制模块与计量控制模块的功能分割，在计量控制模块法制计量部分不变的情况下，管理控制模块功能可进行远程升级，满足了电能表用户的多样化功能要求，避免了由于客户功能需求的变更而更换电能表，降低了电能表计费标准更新的成本，简化了电能表更新过程，同时，实现了电能表功能的多样化。

根一种据本发明的另一方面，还提供一种智能电能表的检验方法，该方法由上位机执行，执行前给智能电能表加220V电压，稳定至少单位时间ΔT后，电流线路加正向Imax，功率因数为1，由标准时钟测试仪控制台体走字T min，优选T min为30min后，停止电流至少单位时间ΔT，所述方法包括：

读取上述实施例中智能电能表的计量控制模块单位时间内的基础冻结电能W_i；

计算被测电能表用电量误差γ_i，

其中，W_i为被测电能表的计量控制模块Tmin时间内单位时间ΔT的基础冻结电能，i＝1,2,3…(T‐1)，ΔW₀为Tmin时间内标准表电能值单位时间ΔT内平均值，γ₀为标准表已定系统误差；

根据γ_i确定被测电能表基础冻结电能是否符合检验要求；

当γ_i不超过预定误差，则被测电能表基础冻结电能符合检验要求，读取上述实施例中智能电能表的管理控制模块的费率电能；

计算费率电能与基础冻结电能差值δ，

δ＝(W_T′-W₀′)-(W_T-W₀)

其中，W_T′、W₀′分别对应T时刻和起始时刻管理控制模块费率电能示值，W_T、W₀分别对应T时刻和起始时刻计量控制模块基础冻结电能示值；

根据δ确定被测电能表费率电能是否符合检验要求；

当δ不超过b×10^-α，则被测电能表费率电能符合检验要求，其中，b为计度器倍率，α为计度器小数位数，

根据费率电能和电能表当前运行费率时段表与阶梯表，计算出所述计费数据。

上述实施例提供的智能电能表检验方法，通过基础冻结电能校验，当基础冻结电能校验满足要求，进行费率电能校验，当费率电能校验满足要求，继而计算出电能表计费数据，保证了电能表计费数据的准确性。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块流程并不一定是实施本发明所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种计量部分与管理部分独立的电能表，包括计量控制模块和管理控制模块，其特征在于：

所述计量控制模块，用于采集并计算电能数据，并将采集、计算后的电能数据发送给所述管理控制模块；

所述计量控制模块进一步包括：

计量MCU，用于控制所述计量控制模块中其他功能单元，并通过数据通信单元进行信息交互；

采集计算单元，用于采集电能数据并对其进行计算，使用计量芯片直接采集电压与电流数据并根据采集到的电压、电流数据计算出电能；

数据通信单元，用于将所述电能数据发送给所述管理控制模块，或用于所述电能数据的追溯及校核；

所述管理控制模块，用于实现费率控制，并根据所述费率与接收到的所述电能数据计算出计费数据；

所述计量控制模块还包括时钟单元，用于为所述计量控制模块中带时标的电量存储提供时间基准，同时当所述管理控制模块的计时标准采用分段计时收费时，根据所述时钟单元切换不同时段的计费标准，所述管理控制模块根据所述计量控制模块的当前时间处理并存储费率和电能。

2.根据权利要求1所述的一种计量部分与管理部分独立的电能表，其特征在于，所述电能数据包括正向有功电能、反向有功电能以及基础电能冻结时间，每个冻结点不大于5min，存储深度不少于1年。

3.根据权利要求1所述的一种计量部分与管理部分独立的电能表，其特征在于：所述时钟单元采用可更换的时钟电池或超级电容进行供电。

4.根据权利要求1所述的一种计量部分与管理部分独立的电能表，其特征在于：

所述计量控制模块还包括计量存储单元，用于实时存储所述采集计算单元产生的电能数据与所述时钟单元提供的时间所生成的带时标的电量。

5.根据权利要求1所述的一种计量部分与管理部分独立的电能表，其特征在于，所述管理控制模块进一步包括：

管理MCU，用于控制管理控制模块中其他功能单元，并同通信单元进行数据交互；

费率计算单元，用于控制所述费率并根据所述接收到的电能数据计算出计费数据；以及当所述费率计算单元收到远程通信单元发来的更新操作请求时进行数据更新，对所述数据更新操作结束后，利用所述电能数据对所述计费数据进行校核；

所述远程通信单元，用于实现所述管理控制模块与上下行通信终端和所述计量控制模块进行信息交互，以及当所述电能表功能需求变更时，接收所述通信终端发来的电能表数据更新操作，并发给所述管理MCU进行程序更新操作。

6.根据权利要求5所述的一种计量部分与管理部分独立的电能表，其特征在于：所述管理控制模块还包括计费存储单元，用于存储费率电能、电能表事件记录以及基础冻结数据。

7.根据权利要求5所述的一种计量部分与管理部分独立的电能表，其特征在于：所述管理控制模块还包括人机交互单元，用于进行数据或操作的液晶显示和/或语音提示。

8.根据权利要求1所述的一种计量部分与管理部分独立的电能表，其特征在于：所述计量控制模块与所述管理控制模块为各自独立的可插拔模块，二者通过可插拔通讯接口连接。

9.根据权利要求1所述的一种计量部分与管理部分独立的电能表，其特征在于，所述电能表还包括下述部件的一种或多种：

插卡区，用于用户将购电卡插入插卡区；

模块通信接口，用于抄读电能表电能、实时参数、事件记录以及冻结数据，实现设置电能表参数以及远程升级；

加/解密模块，用于电能表通讯信息的加密或解密；

跳闸灯，用于指示用户当前状态，当用户欠费时，继电器跳闸，继而跳闸指示灯点亮。

10.一种智能电能表的检验方法，所述方法包括：

读取如权利要求1-9任一权利要求所述的电能表计量控制模块单位时间内的基础冻结电能W_i计算被测电能表用电量误差γ_i；

其中，W_i为被测电能表的计量控制模块Tmin时间内单位时间ΔT的基础冻结电能，i＝1,2,3…(T-1)，ΔW₀为Tmin时间内标准表电能值单位时间ΔT内平均值，γ₀为标准表已定系统误差；

根据γ_i确定被测电能表基础冻结电能是否符合检验要求，当γ_i不超过预定误差，则被测电能表基础冻结电能符合检验要求，读取智能电能表的管理控制模块的费率电能；

计算费率电能与基础冻结电能差值δ，

δ＝(W_T′-W₀′)-(W_T-W₀)

其中，W_T′、W₀′分别对应T时刻和起始时刻管理控制模块费率电能示值，W_T、W₀分别对应T时刻和起始时刻计量控制模块基础冻结电能示值；

根据δ确定被测电能表费率电能是否符合检验要求，当δ不超过b×10^-α，则被测电能表费率电能符合检验要求，其中，b为计度器倍率，α为计度器小数位数；

根据费率电能和电能表当前运行费率时段表与阶梯表，计算出所述计费数据。

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