CN101776702B - 一种光纤电能表 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种光纤电能表，该光纤电能表包括：测量单元、数据处理单元和光纤通信单元；其中，所述测量单元用于测量电流和电压数据，根据测量结果计算电量信息和用电费用信息，并将所述电量信息和用电费用信息发送到数据处理单元；所述数据处理单元用于接收并处理所述电量信息和用电费用信息，并将处理结果发送给光纤通信单元；所述光纤通信单元用于将所述数据处理单元发送的处理结果通过光纤发送至远端设备。由于采用了光纤通信，解决了现有电能表计量数据采集可靠性差和传输实时性差的问题。

Description

一种光纤电能表
技术领域
本发明涉及电能计量领域，特别是涉及一种光纤电能表。
背景技术
随着科技和社会的不断进步，家庭终端越来越智能化，作为家庭的主要计量终端之一——电能表，也发展成为具有远程通信和远程控制功能的智能电能表，支持远程抄表业务，解决了人工抄表工作量大的问题。
进行远程通信和远程控制，就要求保证电能表计量数据采集的可靠性和数据传输的实时性。目前电能表通过RS485、PLC电力线载波或无线的方式实现通信。采用RS485通信的电能表，通信距离较短，一般在几百米范围内，使用范围有限。采用电力线载波或无线方式通信的电能表，相比于前一类电能表，通信范围增加了，却由于电力线信号干扰较大或者无线信号较弱，采集数据过程容易被干扰，使得电能表的数据采集的可靠性和数据传输实时性大打折扣。
通过对现有技术的研究，发明人发现现有电能表存在计量数据采集可靠性差和传输实时性差的缺陷，不能满足实际应用的需要。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种光纤电能表，以解决现有电能表计量数据采集可靠性差和传输实时性差的问题，技术方案如下：
一种光纤电能表，包括：测量单元、数据处理单元和光纤通信单元；
其中，所述测量单元，用于测量电流和电压数据，根据测量结果计算电量信息和用电费用信息，并将所述电量信息和用电费用信息发送到数据处理单元；
所述数据处理单元，用于接收并处理所述电量信息和用电费用信息，并将处理结果发送给光纤通信单元；
所述光纤通信单元，用于将所述数据处理单元发送的处理结果通过光纤发送至远端设备。
优选地，所述测量单元包括：电压取样子单元、电流取样子单元和计量子单元；
其中，所述电压取样子单元，用于测量交流电源端的电压数据，并将测量结果发送给计量子单元；
所述电流取样子单元，用于测量交流电源端的电流数据，并将测量结果发送给计量子单元；
所述计量子单元，用于接收所述电压取样子单元和电流取样子单元的测量结果，根据所述测量结果计算电量信息和用电费用信息，并将电量信息和用电费用信息发送给数据处理单元。
优选地，所述光纤通信单元包括：信号转换子单元和通信子单元；
其中，所述信号转换子单元，用于将所述数据处理单元发送的处理结果转换为光信号；
通信子单元，用于将所述转换后的光信号通过光纤发送至远端设备。
优选地，该光纤电能表进一步包括：
信息交互单元，用于显示数据处理单元的处理结果，获取用户的操作请求，并将所述操作请求发送给所述数据处理单元；
所述数据处理单元还用于将处理结果发送给信息交互单元，接收并处理信息交互单元发送的操作请求。
优选地，所述信息交互单元包括：LED显示子单元、按键输入子单元和时钟电路子单元；
其中，所述LED显示子单元，用于接收并显示所述数据处理单元发送的处理结果；
所述按键输入子单元，用于获取用户的操作请求，并将操作请求发送给数据处理单元；
所述时钟电路子单元，用于给LED显示子单元显示的处理结果提供相匹配的时间。
优选地，该光纤电能表进一步包括：备用电池，用于在停电时向数据处理单元和信息交互单元供电。
优选地，该光纤电能表进一步包括：存储单元，用于存储所述数据处理单元的处理结果。
优选地，该光纤电能表进一步包括：本地通信单元，用于与水表、气表进行通信，采集水表和气表的计量数据，并将采集到的计量数据发送给所述数据处理单元中；
所述数据处理单元还用于接收并处理所述水表和电表的计量数据。
优选地，该光纤电能表进一步包括信号输出单元和继电器控制单元；
所述信号输出单元，用于出现超负荷、电压过高或电流过高的情况时，输出电能量脉冲信号给继电器控制单元；
所述继电器控制单元，用于在接收到电能量脉冲信号后，切断交流电源端电源与用电设备的连接。
与现有技术相比，本申请所提供的光纤电能表，由于采用光纤通信，传输的误码率小，使得光纤电能表计量数据的采集成功率提高，保证了计量数据采集的可靠性；传输速率快，计量数据传输的实时性较高，高于现有的其它通信方式。
另外，光纤电能表上设置的通信单元，可以分别与不同的设备实现数据交互，具备多设备数据的采集的功能，例如，与水表、气表通信，可以采集水表和气表的计量数据，实现三表数据抄送。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例一提供的光纤电能表结构示意图；
图2为本申请实施例二提供的光纤电能表结构示意图；
图3为本申请实施例三提供的光纤电能表结构示意图；
图4为本申请实施例四提供的光纤电能表结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
实施例一：
图1所示为本申请实施例一提供的光纤电能表结构示意图，该光纤电能表主要包括：测量单元11、数据处理单元12和光纤通信单元13。
测量单元11，用于测量电流和电压数据，根据测量结果计算电量信息和用电费用信息，并将所述电量信息用电费用信息发送到数据处理单元。
其中，测量单元11具体可以包括：电压取样子单元111、电流取样子单元112和计量子单元113。
电压取样子单元111，用于测量交流电源端的电压数据。一端与交流电源端连接，采集交流电源端的电压数据，包括总相电压和分相电压的变化数据，另一端与计量子单元113连接，将测量得到的电压数据发送给计量子单元113。
电流取样子单元112，用于测量交流电源端的电流数据。一端与交流电源端连接，采集交流电源端的电流数据，包括总相电流和分相(含零线)电流的变化数据，另一端与计量子单元113连接，将测量得到的电流数据发送给计量子单元113。
计量子单元113，用于接收电压取样子单元111和电流取样子单元112的测量结果，根据所述测量结果计算电量信息和用电费用信息，并将电量信息和用电费用信息发送给数据处理单元12。所述电量信息包括但不限于：正向有功电能、反向有功电能、四象限无功电能、总相和分相的有功功率、无功功率、功率因数。所述用电费用信息是根据在尖、峰、平、谷四个时间段预设置的四个不同费率计算得到的，可以包括：已用费用信息和剩余费用信息。这样计量子单元就可以支持不同的费率，实现阶梯电价计费，使得电量信息和费用信息的计算更加精确，提高了用电管理水平。
数据处理单元12，用于接收测量单元11发送的电量信息和用电费用信息，对接收到的信息进行处理，并将处理结果发送给光纤通信单元13。数据处理单元12实际应用中可以采用MCU(Micro Control Unit，微控制单元)实现。
其中，数据处理单元12对信息的处理可以包括：直接将电量信息和用电费用信息转发给光纤通信单元13；还可以包括：根据接收到的电量信息和用电费用信息，判断是否出现各相失压、断相、过流、过负荷、逆相序、掉电等情况，对上述各种情况进行记录，并将记录结果发送至光纤通信单元13。
光纤通信单元13，用于将所述数据处理单元12发送的处理结果通过光纤发送至远端设备。
光纤通信单元13具体可以包括：信号转换子单元131和通信子单元132，
其中，信号转换子单元131，用于将所述数据处理单元12发送的处理结果转换为光信号，
通信子单元132，用于将所转换后的光信号通过光纤发送至远端设备。远端设备可以为变电站或远程控制中心等。
此外，本申请实施例中，光纤通信单元13中的通信子单元132还可以通过光纤接收远端设备发送的控制指令(例如：用电已付费信息指令、电量信息采集周期设置指令等)，然后信号转换子单元131将控制指令转换成电信号并发送至数据处理单元12，数据处理单元12可以根据控制指令执行相应的操作。
实施例二：
如图2所示，与图1所示实施例不同的是，该实施例光纤电能表还包括：信息交互单元14，用于显示数据处理单元的处理结果，获取用户的操作请求，并将操作请求返回给所述数据处理单元12。
数据处理单元12还用于将处理结果发送给信息交互单元14，接收并处理信息交互单元14发送的操作请求。
信息交互单元14可以包括：LED显示子单元141、按键输入子单元142和时钟电路子单元143。
其中，LED显示子单元141，用于接收并显示所述数据处理单元12发送的处理结果，显示的处理结果可以包括：电量信息和用电费用信息。LED显示子单元141的显示方式可以是自动循环显示方式，也可以是通过按键显示方式。
按键输入子单元142，用于获取用户的操作请求，并将操作请求发送给数据处理单元12，操作请求可以包括：付费操作请求和查询操作请求等。
时钟电路子单元143，用于给LED显示子单元141显示的处理结果提供相匹配的时间。
在本实施例中，LED显示子单元141显示给用户当前的电量信息和用电费用信息，用户通过按键输入子单元142进行的预付费操作，按键输入子单元142将获取的预付费操作请求发送给数据处理单元12，数据处理单元12接收并处理所述预付费操作请求，并将处理后的预付费操作请求发送到光纤通信单元13，然后光纤通信单元13将处理后预付费操作请求通过光纤发送到远端设备。同时光纤通信单元13接收远端设备的预付费指令，并将预付费指令发送到数据处理单元12中，数据处理单元12可以根据预付费指令执行相应的预付费操作。由于光纤的传输速率高，对远端设备的响应时间小于1s，这样光纤电能表与远端设备的信息交互实时性高，不会出现指令延迟，就可以实现远程预付费功能。
实施例三：
如图3所示，与图2所示实施例不同的是，该实施例光纤电能表还包括：备用电池15，用于在停电时向数据处理单元12和信息交互单元14供电。
备用电池15可以选择充电电池，正常供电状况下，备用电池15利用交流电源进行充电，当交流电源端无法供电时，备用电池15向数据处理单元12和信息交互单元14供电，这样在停电的情况下，具有唤醒显示功能，保证信息交互单元14仍然可以显示电量信息和用电费用信息，方便工作人员或者用户在停电时进行抄表。此外，本领域技术人员应该知道，采用充电电池仅是本申请的一种具体实施方式，不应构成对本申请的限制。
实施例四：
如图4所示，与图3所示实施例不同的是，该实施例光纤电能表还可以包括以下一种或多种功能单元：
存储单元16，用于存储所述数据处理单元12的处理结果。以便用户或电力公司可以进行历史数据查询。
本地通信单元17，用于与水表、气表进行通信，采集水表和气表的计量数据，并将采集到的计量数据发送给所述数据处理单元12。
数据处理单元12接收到水表和气表的计量数据后，对计量数据进行处理，将处理后的结果发送到光纤通信单元13，光纤通信单元13将处理后的结果通过光纤发送到远端设备，这样光纤电能表就可以作为一个网关，具备三表数据抄送功能，更加智能化。本领域技术人员可以理解，本地通信单元17还可以用于与其它设备进行通信，如：智能交互终端或智能移动终端。
信号输出单元18，用于出现超负荷、电压过高或电流过高的情况时，输出电能量脉冲信号给继电器控制单元19；
继电器控制单元19，用于在接收到电能量脉冲信号后，切断交流电源端电源与用电设备的连接。从而在出现上述异常情况时，实现对用电设备的有效保护。
本申请实施例中，光纤电能表使用光纤来进行远程通信，信息在传输过程损耗小，不需要中间设备，传输的距离远，可以达到20公里；而且信息的传输速率可以达到1.25Gbit/s，远高于现有的其它通信方式，保证了数据传输的实时性；同时信息传输的误码率小于10-10，保证了传输的可靠性，使得光纤电能表计量数据的采集成功率大大提高。
由于采用光纤通信，光纤电能表对远程控制指令的响应时间小于1s，光纤电能表与远端设备的信息交互实时性高，不会出现指令延迟，这样光纤电能表还具有远程预付费功能，可以实现对用户有效的收费管理。
另外，光纤电能表上设置的通信单元，可以分别与不同的设备实现数据交互，具备多设备数据的采集的功能，例如，与水表、气表通信，可以采集水表和气表的计量数据，实现三表数据抄送。
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。以上所描述的电能表实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种光纤电能表，其特征在于，包括：测量单元、数据处理单元和光纤通信单元；
其中，所述测量单元，用于测量电流和电压数据，根据测量结果计算电量信息和用电费用信息，并将所述电量信息和用电费用信息发送到数据处理单元；
所述数据处理单元，用于直接将电量信息和用电费用信息转发给光纤通信单元；根据接收到的电量信息和用电费用信息判断是否出现异常，如果存在则对上述各种情况进行记录，并将记录结果发送至光纤通信单元；
所述异常包括各相失压、断相、过流、过负荷、逆相序和掉电中的任意一种或多种；
所述光纤通信单元，用于将所述数据处理单元发送的处理结果通过光纤发送至远端设备；
所述光纤通信单元包括：信号转换子单元和通信子单元；
其中，所述信号转换子单元，用于将所述数据处理单元发送的处理结果转换为光信号；
通信子单元，用于将所述转换后的光信号通过光纤发送至远端设备；
该光纤电能表进一步包括：
信息交互单元，用于显示数据处理单元的处理结果，获取用户的操作请求，并将所述操作请求发送给所述数据处理单元；
所述数据处理单元还用于将所述处理结果发送给信息交互单元，接收并处理所述信息交互单元发送的操作请求；
所述信息交互单元包括：LED显示子单元、按键输入子单元和时钟电路子单元；
其中，所述LED显示子单元，用于接收并显示所述数据处理单元发送的处理结果；
所述按键输入子单元，用于获取用户的操作请求，并将操作请求发送给数据处理单元；
所述时钟电路子单元，用于给LED显示子单元显示的处理结果提供相匹配的时间。
2.根据权利要求1所述的电能表，其特征在于，所述测量单元包括：电压取样子单元、电流取样子单元和计量子单元；
其中，所述电压取样子单元，用于测量交流电源端的电压数据，并将测量结果发送给计量子单元；
所述电流取样子单元，用于测量交流电源端的电流数据，并将测量结果发送给计量子单元；
所述计量子单元，用于接收所述电压取样子单元和电流取样子单元的测量结果，根据所述测量结果计算电量信息和用电费用信息，并将电量信息和用电费用信息发送给数据处理单元。
3.根据权利要求1-2任一项所述的电能表，其特征在于，进一步包括：
备用电池，用于在停电时向数据处理单元和信息交互单元供电。
4.根据权利要求1-2任一项所述的电能表，其特征在于，进一步包括：
存储单元，用于存储所述数据处理单元的处理结果。
5.根据权利要求1-2任一项所述的电能表，其特征在于，进一步包括：
本地通信单元，用于与水表、气表进行通信，采集水表和气表的计量数据，并将采集到的计量数据发送给所述数据处理单元中；
所述数据处理单元还用于接收并处理所述水表和电表的计量数据。
6.根据权利要求1-2任一项所述的电能表，其特征在于，进一步包括信号输出单元和继电器控制单元；
所述信号输出单元，用于出现超负荷、电压过高或电流过高的情况时，输出电能量脉冲信号给继电器控制单元；
所述继电器控制单元，用于在接收到电能量脉冲信号后，切断交流电源端电源与用电设备的连接。
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Patentee after: State Grid Information & Telecommunication Co., Ltd.

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