CN101917068A - 一种多网融合的智能电网需求侧管理终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多网融合的智能电网需求侧管理终端，属于智能电网管理领域。本发明包括CPU模块，停送模块，采集模块等模块；其中AC/DC转换模块、停送模块、采集模块、以太网模块、存储模块、指示灯模块分别与CPU模块连接，Cable Modem模块的出口和以太网模块的入口连接，CATV出口与Cable Modem模块的入口连接，停送模块和采集模块的输出口分别与总线上的电表连接；该装置提供多种数据传输方式，并且实时在线统计，将用电数据精确的传回供电公司，将功能单一的电表变为多功能电表，实现远停远送等功能。

Description

一种多网融合的智能电网需求侧管理终端

技术领域

本发明属于智能用电领域，尤其涉及一种多网融合的智能电网需求侧管理终端。

背景技术

现有技术中电表数据采集的传输介质为RS485、电力载波、无线传输或者是无线模块加RS485组合的方式，存在需铺设线路或者传输数据出现丢包、漏抄等现象。供电公司对未交费的用电用户只能采用人工到现场断电的方法，或者是用电用户采用高额的多功能控制电能表。供电公司每调整电价结算用电金额时，需另行编程让系统主站执行新的程序才能按照新的电价进行统计数据。电量数据传输只能依靠传统的电力光纤或者付费的GPRS传输，数据传输不稳定，用电用户无法自己统计分析自己用电情况来调节用电设备使用状况。

在专利号为“94212680.7”的专利中，提供了一种多用户集中计量、自动抄表的智能电度表，是将电流传感器、电压传感器、检测显示仪表、抄表器装在一个全封闭节能表箱内；不足之处是需要更换原来的功能单一的电表，而更换原有的电表会造成资源的浪费。

在专利号为“CN 201018284Y”的专利中，提供了一种经济职能型综合配电装置，具有低压配电、远程抄表、负荷监测等功能，但此装置运用到配电站中，不能对终端用户的用电信息进行实时采集。

发明内容

本发明为了解决上述技术的不足，提出一种多网融合的智能电网需求侧管理终端，使多网融合，并且不需要重复建设，同时将功能单一的电表变为多功能电表，实现自动抄表、远停远送这一技术问题。

一种多网融合的智能电网需求侧管理终端，包括CPU模块、AC/DC转换模块、停送模块、采集模块、Cable Modem模块、以太网模块(包括但不限以太网、rapidIO等各类网络类型)、存储模块、电源供电模块和指示灯模块；

其中AC/DC转换模块、停送模块、采集模块、以太网模块、存储模块、指示灯模块分别与CPU模块连接，Cable Modem模块的出口和以太网模块的入口连接，CATV出口与Cable Modem模块的入口连接，停送模块的输出口和采集模块的输出口分别与总线上的电表连接，电源供电模块与各个模块连接供电；具体的信号转换关系为：Cable Modem模块与有线电视网络进行高速数据接入，将上行的数字信号转换成模拟射频信号，接收下行信号时Cable Modem模块将其转换为数字信号，将数字信号通过以太网模块传输至CPU模块；

具体的工作模式为：供电公司发送抄表指令时传输至Cable Modem模块，通过Cable Modem模块将其转换为数字信号，CPU模块接收到指令后，控制采集模块通过总线向电表发送采集指令，电表收到采集指令，读取表中的读数，返回数据至CPU模块，CPU模块取到电表读数后通过Cable Modem模块传输到供电公司；

供电公司通过网络发送停送指令时，数据传输至Cable Modem模块，通过Cable Modem模块把它转换为数字信号，CPU模块接收到指令后，控制停送模块对总线电路进行合闸跳闸操作；

当需要侧分析统计时，具体工作模式有：

A.智能分析

该终端能够在线实时统计分析数据，供电公司实时的通过Cable Modem模块5或者以太网模块6给CPU模块1发送指令，CPU模块1经过采集模块4的实时采集，将数据在CPU模块1中按照提前设定的统计方式，进行统计，然后在经过Cable Modem模块5或者以太网模块6传输回供电公司。

B.实时在线统计

该终端时时进行在线统计电能表的数据，并且可以实时的传递回供电公司；

当接收到供电公司的实时采集的指令后，该终端实时的通过Cable Modem模块5或者以太网模块6给CPU模块1发送指令，CPU模块1经过采集模块4进行实时采集；

C.分时段统计

该终端按照不同时段的划分来对用户的用电情况进行统计分析，可以将供电公司设定好的时间远程发送到该终端，该终端便会通过Cable Modem模块5或者以太网模块6给CPU模块1发送指令，CPU模块1经过采集模块4进行采集，按照供电公司设置的时间段来将数据统计结果回传到供电公司。具体可以按照日时段、月时段划分，支持周修日、节假日时段；

D.引导用户合理用电

该终端支持网络查看功能，用电用户可以通过服务中心模块自行查看该终端的在线统计数据及分析报表，来合理的安排用电设备的使用。

此外终端还有双向互动模式：

A.按照电价调整数据统计方式

该终端可以根据供电公司发布的电价信息指令，随着电价的变化，而自行的改变数据统计方式。

B.将抄写的数据实时的发送到供电公司

该终端可以将因电价变化而改变的数据实时的传递回供电公司，使供电公司能够及时的了解该用户的用电费用。

所述的停送模块由最多16路继电器组成，工作电压为9伏特，最大电流为60安培，每路继电器使用2路电平控制。

所述采集模块采用RS485总线与各个电表连接。

本发明的有益效果：

1、该终端整合电力网、电信网、以太网等多网融合在一起，提供多种数据传输方式，避免了为寻求数据传输载体，而重复建设、重复投资。

2、该终端可以对用电用户的用电数据进行实时在线统计，并且实时分析，将用电数据精确的传回供电公司，并且可以分时段的自动进行数据统计以供供电公司进行分析调度；同时该终端接收供电公司的供电信息指令，根据电价的调整自动改变电价抄写模式。

3、该终端基于传统485电表的情况下把功能单一的电表变为多功能电表，实现远停远送等功能，具备布线简单、维护成本低、传输实时性能高的优点。

4.在用电管理方面，采用自动抄表技术，不仅节约了人力资源，更重要的是提高了抄表的准确性，减少账单出错，供用电管理部门及时准确获得数据信息。

附图说明

图1为本装置的系统框图；

图2为数据采集流程图

图3为远停远送流程图

具体实施方式

本发明实现了系统指标：

1.建立基于有线电视网络数据传输，高效实时的数据采集平台。

2.任何情况下抄读电量准确率大于等于99.9％。

3.正常运行的工作环境温度：-25℃-+55℃。

4.系统网路速率：100Mbps；计算机远程通信的通道速率：64Mbps-2Mbps。

5.数据检索响应时间小于3秒；画面调用响应时间小于3秒。

6.由于系统各部件主要设备装设于外部环境中，因此应当具备相当能力的抗人为及自然破坏能力和相当能力的抗冲击及防污闪能力。

7.在任意1分钟内，占用服务器CPU的平均负荷率小于等于35％；占用工作站CPU的平均负荷率小于等于40％；占用主站局域网的平均负荷率小于等于20％。

该终端具有客户信息设置、实时数据采集、抄表日数据上传，集抄地理信息管理等功能；

1.客户信息设置：如所在小区、地址、联系方式、电能表编号等；

2.实时数据采集：供电公司向终端发送采集指令，终端通过CPU模块向采集模块下达采集指令；

3.抄表日数据上传：终端自动从采集模块读取冻结的抄表日电能表读数并上传给供电公司；

4.集抄地理信息管理：终端以电子地形图为背景，在其上构造出集抄用户分布区域，并能表示具体已部署远抄小区的具体分布情况；

如图1所示，一种多网融合的智能电网需求侧管理终端，包括CPU模块1、AC/DC转换模块2、停送模块3、采集模块4、Cable Modem模块5、以太网模块6、存储模块7、电源供电模块8和指示灯模块9；其中AC/DC转换模块2、停送模块3、采集模块4、以太网模块6、存储模块7、指示灯模块9分别与CPU模块1连接，Cable Modem模块5的出口和以太网模块6的入口连接，CATV出口与Cable Modem模块5的入口连接，停送模块3的输出口和采集模块4的输块4的输出口与总线上的电表连接，电源供电模块8与各个模块连接供电；其中Cable Modem模块5与有线电视网络进行高速数据接入，将上行的数字信号转换成模拟射频信号，接收下行信号时Cable Modem模块5将其转换为数字信号，将数字信号通过以太网模块6传输至CPU模块1处理；供电公司发送抄表指令时传输至Cable Modem模块5，通过Cable Modem模块5将其转换为数字信号，CPU模块1接收到指令后，控制采集模块4通过总线向电表发送采集指令，电表收到采集指令，读取表中的读数，返回数据至CPU模块1；CPU模块1取到电表读数后通过Cable Modem模块5传输到供电公司；供电公司通过网络发送停送指令时，数据传输至Cable Modem模块5，通过Cable Modem模块5把其转换为数字信号，CPU模块1接收到指令后，控制停送模块3对总线电路进行合闸跳闸操作。

如图2所示，该终端通过485串口连接到电表的485端口上，通过该端口可以对多台(最多16台)电能表的数据采集，可以采用两种传输方式将采集到的数据传输到供电公司，第一种将数据发送到以太网模块6，通过网口直接将采集到的用电数据传输给供电公司。第二种采集模块4将采集到的信息传输到以太网模块6，由以太网模块6再传输到Cable Modem模块5，经过Cable Modem模块5传输到供电公司。用户或者供电公司根据实际情况可以实际选择任意一种方式进行数据传输。

如图3所示，供电公司根据用电用户的缴费情况对用电用户的供电实行停送电工作，传统的停送电方式需要人工到用户的电表箱内进行手动操作，该终端通过以太网模块6或者Cable Modem模块5接收到供电公司的停送电指令后，将指令信息实时的传输到CPU模块1(单片机，控制中枢)，CPU模块1经过AC/DC转换将控制信号发送到停送模块中的相应继电器的线圈触点，通过控制继电器的通断来控制相应用户的停送电。

采集模块采用ARM CPU芯片，外挂Flash、SDRAM存储器，接口上提供LED、Ethernet(包括与Cable Modem通讯网口及调试网口)、串口485总线(连接电表)、RTC(实时时钟)等，该终端通过采集模块利用485总线采集电表数据，通过该端口可以对多台(最多16台)电能表的数据采集。

Cable Modem模块主要包括MIPS CPU芯片，外挂Flash、SDRAM存储器，CATV调试解调器，以太网转化芯片等。

当CPU模块动作时，指示灯模块中的指示灯就会亮，显示出CPU模块在工作。

本发明的实现具有以下功能：

1)需求侧分析统计

A.智能分析

该终端能够在线实时统计分析数据，供电公司可以实时的通过Cable Modem模块5或者以太网模块6给CPU模块1发送指令，CPU模块1经过采集模块4的实时采集，将数据在CPU模块1中按照提前设定的统计方式，进行统计，然后在经过Cable Modem模块5或者以太网模块6传输回供电公司。

B.实时在线统计

该终端可以每时每刻的进行在线统计电能表的数据，并且可以实时的传递回供电公司；当接收到供电公司的实时采集的指令后，该终端实时的通过CableModem模块5或者以太网模块6给CPU模块1发送指令，CPU模块1经过采集模块4进行实时采集；

C.分时段统计

该终端可以按照不同时段的划分来进行数据统计，比如供电公司设定每天凌晨、中午和下午三个阶段要对用户的用电情况进行统计分析，可以将供电公司设定好的时间远程发送到该终端，该终端便会通过Cable Modem模块5或者以太网模块6给CPU模块1发送指令，CPU模块1经过采集模块4进行采集，按照供电公司设置的时间段来将数据统计结果回传到供电公司。具体可以按照日时段、月时段划分，支持周修日、节假日时段；

D.引导用户合理用电

该终端支持网络查看功能，用电用户可以通过服务中心模块自行查看该终端的在线统计数据及分析报表，来合理的安排用电设备的使用。

2)双向互动

A.按照电价调整数据统计方式

该终端可以根据供电公司发布的电价信息指令，随着电价的变化，而自行的改变数据统计方式。

B.将抄写的数据实时的发送到供电公司

该终端可以将因电价变化而改变的数据实时的传递回供电公司，使供电公司能够及时的了解该用户的用电费用。

3)多功能操作

用电用户或者供电公司不需要改变原有的功能单一的485电能表就可以实现多功能的操作，如可以实现远程控制停电、送电，失压、失流、电压合格、全失压电流检测和记录功能等。

本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明的精神和原则之下进行的任何局部改动或等同替换，都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种多网融合的智能电网需求侧管理终端，包括CPU模块(1)、AC/DC转换模块(2)、停送模块(3)、采集模块(4)、Cable Modem模块(5)、以太网模块(6)、存储模块(7)、电源供电模块(8)和指示灯模块(9)；其特征在于：AC/DC转换模块(2)、停送模块(3)、采集模块(4)、以太网模块(6)、存储模块(7)、指示灯模块(9)分别与CPU模块(1)连接，Cable Modem模块(5)的出口和以太网模块(6)的入口连接，CATV出口与Cable Modem模块(5)的入口连接，停送模块(3)的输出口和采集模块(4)的输出口分别与总线上的电表连接，电源供电模块(8)与各个模块连接供电；

2.根据权利要求1所述的一种多网融合的智能电网需求侧管理终端，其特征在于：供电公司发送抄表指令时传输至Cable Modem模块(5)，通过Cable Modem模块(5)将其转换为数字信号，CPU模块(1)接收到指令后，控制采集模块(4)通过总线向电表发送采集指令，电表收到采集指令，读取表中的读数，返回数据至CPU模块(1)；CPU模块(1)取到电表读数后通过Cable Modem模块(5)传输到供电公司；供电公司通过网络发送停送指令时，数据传输至CableModem模块(5)，通过Cable Modem模块(5)把其转换为数字信号，CPU模块(1)接收到指令后，控制停送模块(3)对总线电路进行合闸跳闸操作。

3.根据权利要求1或2所述的一种多网融合的智能电网需求侧管理终端，其特征在于：Cable Modem模块(5)与有线电视网络进行高速数据接入，将上行的数字信号转换成模拟射频信号，接收下行信号时Cable Modem模块(5)将其转换为数字信号，将数字信号通过以太网模块(6)传输至CPU模块(1)处。

4.根据权利要求1或2所述的一种多网融合的智能电网需求侧管理终端，其特征在于：所述的停送模块(3)由16路继电器组成，工作电压为9伏特，最大电流为60安培，每路继电器使用2路电平控制。

5.根据权利要求1或2所述的一种多网融合的智能电网需求侧管理终端，其特征在于：所述采集模块采用RS485总线与各个电表连接。

6.根据权利要求1或2所述的一种多网融合的智能电网需求侧管理终端，其特征在于：通过该端口对电能表的数据采集时，采用两种传输方式将采集到的数据传输到供电公司，第一种将数据发送到以太网模块(6)，通过网口直接将采集到的用电数据传输给供电公司；第二种采集模块(4)将采集到的信息传输到以太网模块(6)，由以太网模块(6)再传输到Cable Modem模块(5)，经过Cable Modem模块(5)传输到供电公司。

7.根据权利要求1或2所述的一种多网融合的智能电网需求侧管理终端，其特征在于：该终端通过以太网模块(6)或者Cable Modem模块(5)接收到供电公司的停送电指令后，将指令信息实时的传输到CPU模块(1)，CPU模块(1)经过AC/DC转换将控制信号发送到停送模块中的继电器的线圈触点，通过控制继电器的通断来控制用户的停送电。

8.根据权利要求1或2所述的一种多网融合的智能电网需求侧管理终端，其特征在于：采集模块采用ARM CPU芯片，外挂Flash、SDRAM存储器，接口上提供LED、Ethernet、串口485总线连接电表、实时时钟RTC。

9.根据权利要求1或2所述的一种多网融合的智能电网需求侧管理终端，其特征在于：Cable Modem模块(5)主要包括MIPS CPU芯片，外挂Flash、SDRAM存储器、CATV调试解调器、以太网转化芯片。

10.根据权利要求1或2所述的一种多网融合的智能电网需求侧管理终端，其特征在于：该终端能够在线实时统计分析数据，即供电公司实时通过CableModem模块(5)或者以太网模块(6)等多种方式给CPU模块(1)发送指令，CPU模块(1)经过采集模块(4)的实时采集，将数据在CPU模块(1)中按照提前设定的统计方式，进行统计，然后在经过Cable Modem模块(5)或者以太网模块(6)多种方式传输回供电公司。

11.根据权利要求1或2所述的一种多网融合的智能电网需求侧管理终端，其特征在于：该终端可以每时每刻的进行在线统计电能表的数据，并且可以实时的传递回供电公司；当接收到供电公司的实时采集的指令后，该终端实时的通过Cable Modem模块(5)或者以太网模块(6)等多种方式给CPU模块(1)发送指令，CPU模块(1)经过采集模块(4)进行实时采集。

12.根据权利要求1或2所述的一种多网融合的智能电网需求侧管理终端，其特征在于：该终端可以按照不同时段的划分来进行数据统计，即供电公司将设定好的时间远程发送到该终端，该终端便会通过Cable Modem模块(5)或者以太网模块(6)等方式给CPU模块(1)发送指令，CPU模块(1)经过采集模块(4)进行采集，按照供电公司设置的时间段来将数据统计结果回传到供电公司。

13.根据权利要求1或2所述的一种多网融合的智能电网需求侧管理终端，其特征在于：该终端支持网络查看功能，用电用户通过服务中心模块自行查看该终端的在线统计数据及分析报表，来合理的安排用电设备的使用。

14.根据权利要求1或2所述的一种多网融合的智能电网需求侧管理终端，其特征在于：该终端能根据供电公司发布的电价信息指令，随着电价的变化而自行的改变数据统计方式，还能将因电价变化而改变的数据实时的传递回供电公司，使供电公司能够及时的了解该用户的用电费用。

15.根据权利要求1或2所述的一种多网融合的智能电网需求侧管理终端，其特征在于：当CPU模块(1)动作时，指示灯模块(9)中的指示灯就会亮，显示出CPU模块(1)在工作。

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