CN103698573A - 一种电力系统电能量计量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力系统电能量计量方法，对计量点处的电能量参数进行高频采样；将采样数据通过高速通信网络传输到电能计量中心；电能计量中心接收计量点处发送过来的采样数据，并进行计算，产生电能量的计算结果。本发明的电力系统电能量计量方法采用本地采样、远程计算的电能量计量新方法，通过分离传统计量设备（如电能表）上的采样与计算功能，把电能量的计算功能集中上移到电能计算中心，从而达到简化计量设备的目的。这种方式能有效地精简计量设备的设计，减少其制造成本，缩小体积，更加有利于实施、部署和安装。有利于满足未来电能计量的智能化、网络化的要求，并为能效评估和节能管理提供基础技术支撑。
Description
技术领域
本发明属于电力系统电能量测量领域，具体涉及一种本地采样、远方计算的电能量计量方法。
背景技术
在电力系统中，传统的电能量计量方式，一般是在计量点按一定的频率对电压电流的瞬时值进行就地采样，并根据采样结果就地对电能量进行计算。例如我国当前使用的电能表，就是基于这样的基本原理来实现的，这类测量装置按就地采样、就地计算的方式完成对计量点电能量的计量。这种方式对测量装置的要求较高，增加了其制造成本，装置的体积也比较大。
现在智能电网中利用一种用电信息采集系统进行电能量的计算和存储，主要原理是实现计量点电能、电流、电压、功率因数、负荷曲线等电气电量信息的采集，并把这些采集的信息通过网络传送到主站，在主站层把采集的信息存储在数据库，即把已经在电能表或是计量设备上计算完成的电能量数据传输到主站，该系统仍然采用就地采样、就地计算的方式，故也存在上述不足之处。
因此，有必要提供一种新的电能量计量方法，减轻本地测量装置的计算压力，降低其制造成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种电力系统电能量计量方法，以解决现有计量方法成本高、体积大的问题。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种电力系统电能量计量方法，包括如下步骤：
（1）对计量点处的电能量参数进行高频采样；
（2）将采样数据通过高速通信网络传输到电能计量中心；
（3）电能计量中心接收计量点处发送过来的采样数据，并进行计算，产生电能量的计算结果。
步骤（2）中的高速通信网络采用以光纤为介质的EPON无源光通信网络。
采样数据以报文帧的形式进行发送和接收。
电能计量中心包括用于接收采样数据的前置数据接收模块、用于对采样数据报文帧进行解析的规约解析模块、用于计算的电能量运算模块和用于将计算结果存储到数据库中的电能量存储模块。
电能量参数包括电压值、电流值和根据电压、电流计算的瞬时功率值。
数据库中存储的数据包括计量点的当前电能量示值、日冻结电量、月冻结电量、15分钟电量曲线数据、小时电量曲线数据。
电能计量中心还包括具有以报文形式向外提供电能量数据查询的接口的电能量查询模块。
本发明的电力系统电能量计量方法采用本地采样、远程计算的电能量计量新方法，通过分离传统计量设备（如电能表）上的采样与计算功能，把电能量的计算功能集中上移到电能计算中心，从而达到简化计量设备的目的。这种方式能有效地精简计量设备的设计，减少其制造成本，缩小体积，更加有利于实施、部署和安装。有利于满足未来电能计量的智能化、网络化的要求，并为能效评估和节能管理提供基础技术支撑。
附图说明
图1为本发明计量方法的原理图；
图2为本发明计量方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
本发明电力系统电能量计量方法把原本在测量装置硬件上实现的电能量计算功能分离出来，上移到电能计量中心，在电能计量中心采用计量运算软件实现了对电能量的计量，这种采用软件方法来取代传统的硬件计量的方式，称为“软件即计量”，简称软计量。
软计量方式实现原理如图1所示，它借助高速光纤通信网络把高频采样的电流电压瞬时值，按时间序列传输到电能计量中心，部署在电能计量中心的计量运算软件，通过接收来自采样装置发送过来的数据，进行一系列的处理和计算，最终产生计量点的电能量计量结果。
电能量的“本地采样、远方计算”的软计量实现方式，由三个部分组成：采样装置、高速通信网络和电能计量中心，具体的实现方式详述如下：
（1）采样装置对计量点处的电能量参数进行高频采样。
采样装置是安装在计量点处，对电能量计量需要的电流和电压序列瞬时值进行高频采样的硬件装置。要求具备光纤通讯接口，把采样的数据通过高速网络上送到计量运算软件。上送的数据中包含原始采样的电压电流值，也包含根据电压电流计算的瞬时功率值。采样数据以报文帧的形式进行发送和接收。
（2）将采样数据通过高速通信网络传输到电能计量中心。
近年来，随着通讯技术的发展，尤其是光纤通讯的大规模应用，使人们对数据高速传输的愿望变为了现实。为了满足海量、可靠的数据传输要求，本实施例的高速通信网络采用以光纤为介质的EPON无源光通信网络。
（3）电能计量中心接收计量点处发送过来的采样数据，并进行计算，产生电能量的计算结果。
如图2所示，电能计量中心包括用于接收采样数据的前置数据接收模块、用于对采样数据报文帧进行解析的规约解析模块、用于计算的电能量运算模块和用于将计算结果存储到数据库中的电能量存储模块。前置数据接收模块负责与采样装置建立通信连接，接收来自采样装置发送过来电压、电流及功率序列数据的报文帧，并调用规约解析模块对报文进行解析，电能量运算模块根据解析出来的数据对电能量进行累积计算，产生电能量的计量结果。
在进行电能量计算时，采用如下公式：
其中，u(t)是t时刻的电压瞬时值，i(t)是t时刻的电流瞬时值，T是电能计量时段，W是T计量时段累计产生的电能量。
电能量存储模块把电能量计算结果存储在数据库中。存储的数据包含计量点的当前电能量示值、日冻结电量、月冻结电量、15分钟电量曲线数据、小时电量曲线数据等。电能量查询模块以报文形式向外提供电能量数据查询的接口。
另外，电能量运算模块在计算完成以后在进行存储的同时也可以将计算结果直接传送给电能量查询模块，实现实时查询的功能。
电能计量中心可以根据系统或项目的规模，选择不同的部署方式。如果计量点的规模比较大，考虑到海量数据处理和并发等问题，需要部署在以云计算技术为构架的计算中心，如果项目规模不大，可采用普通的服务器。
由于云计算技术的兴起，计算模式发生了巨大的变化。凭借高速可靠的通信网络、云计算模式提供的海量数据处理能力，本发明将原来在本地测量装置上进行的数据处理、运算和存储等前端处理操作，集中后移至云计算中心。在部分的电力系统测量与控制系统中，弱化本地装置的功能，而把大量的运算和存储操作迁移至远端已经形成了一种新的趋势。
Claims (7)
1.一种电力系统电能量计量方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）对计量点处的电能量参数进行高频采样；
（2）将采样数据通过高速通信网络传输到电能计量中心；
（3）电能计量中心接收计量点处发送过来的采样数据，并进行计算，产生电能量的计算结果。
2.根据权利要求1所述的电力系统电能量计量方法，其特征在于：步骤（2）中的高速通信网络采用以光纤为介质的EPON无源光通信网络。
3.根据权利要求1所述的电力系统电能量计量方法，其特征在于：采样数据以报文帧的形式进行发送和接收。
4.根据权利要求3所述的电力系统电能量计量方法，其特征在于：电能计量中心包括用于接收采样数据的前置数据接收模块、用于对采样数据报文帧进行解析的规约解析模块、用于计算的电能量运算模块和用于将计算结果存储到数据库中的电能量存储模块。
5.根据权利要求1所述的电力系统电能量计量方法，其特征在于：电能量参数包括电压值、电流值和根据电压、电流计算的瞬时功率值。
6.根据权利要求4所述的电力系统电能量计量方法，其特征在于：数据库中存储的数据包括计量点的当前电能量示值、日冻结电量、月冻结电量、15分钟电量曲线数据、小时电量曲线数据。
7.根据权利要求6所述的电力系统电能量计量方法，其特征在于：电能计量中心还包括具有以报文形式向外提供电能量数据查询的接口的电能量查询模块。
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