CN106815998A - 智能型电表系统 - Google Patents

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CN106815998A CN201510882470.XA CN201510882470A CN106815998A CN 106815998 A CN106815998 A CN 106815998A CN 201510882470 A CN201510882470 A CN 201510882470A CN 106815998 A CN106815998 A CN 106815998A
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Abstract

本发明提供一种智能型电表系统，用以对电力系统中进行实时的能源监测。此电力系统具有高压供电开关、至少一变压器与至少一智能电表，其中每一变压器的一端连接至少一智能型电表，且每一变压器的另一端连接于高压供电开关或至少另一变压器。智能型电表系统包括复数个电力线网桥与至少一集中器。每一电力线网桥与电力系统中的变压器并联。集中器的一端电性连接于电力线网桥。电力线网桥的一端电性连接于智能型电表，电力线网桥的另一端电性连接于集中器。电力线网桥与智能型电表之间以窄频电力线通信技术进行通信，以接收智能型电表的用电信息，且电力线网桥与集中器之间以宽带电力线通信技术进行通信，以将所接收的用电信息传送至集中器。

Description

智能型电表系统
技术领域
本发明涉及一种智能型电表系统，特别是指一种可大幅地提升对于电力系统的能源监测的实时性与监测效率的智能型电表系统。
背景技术
图1为根据现有技术所绘示的电表系统的示意图。如图1所示，此为供电端P布建于某一特定电力系统的各变压器T1～T6的电表系统，其中每个变压器T1～T6配置有一个集中器DCU’，以收集智能型电表M1～M6的用电信息，再将所收集到的用电信息向外传递。
然而，此种电表系统的配置所面临到的问题是，此种电表系统仅能使用单一局域网络(LAN)通信技术。举例来说，使用射频通信技术或窄频电力线通信技术进行通信时，集中器依变压器布建，最多只能收取自身或少量邻近变压器的电表，成果有限。举另一例来说，以宽带电力线通信技术进行通信时，虽然可使用耦合器连接较多变压器的电表，但可能会遭遇电力线信号互相影响的情形降低通信稳定性。
再者，此种电表系统中各集中器仅能收取到的有限的用电资料，且无法根据所收取到的用电资料对供电户或用电户执行更多应用或提供服务。除此之外，集中器的配置成本极高，若要将此种电表系统扩大配置，将花费很大的经济成本。
发明内容
本发明实施例提供一种智能型电表系统，适用于一电力系统用以对此电力系统中的智能型电表进行实时的能源监测。此电力系统具有高压供电开关、至少一变压器与至少一智能型电表。其中每一变压器的一端连接至少一智能型电表，每一变压器的另一端连接于高压供电开关或至少另一变压器。智能型电表系统包括复数个电力线网桥与至少一个集中器。每一电力线网桥与电力系统中的变压器并联连接。集中器的一端电性连接于电力线网桥。电力线网桥的一端电性连接于智能型电表，电力线网桥的另一端则电性连接于集中器。电力线网桥与智能型电表以窄频电力线通信技术(Narrowband Power Line Communication；NPLC)进行通信，以接收智能型电表的用电信息，且电力线网桥与集中器以宽带电力线通信技术(Broadband over Power Line Communication；BPLC)进行通信，以将所接收的用电信息传送至集中器。
在本发明其中一个实施例中，电力线网桥包括宽带电力线通信模块与窄频电力线通信模块。宽带电力线通信模块与窄频电力线通信模块相连接，且宽带电力线通信模块与窄频电力线通信模块各包括收发器与微处理器，且各别的收发器与各别的微处理器相连接。
在本发明其中一个实施例中，电力线网桥包括第一收发器、第二收发器与微处理器，其中微处理器连接于第一收发器与第二收发器之间。
在本发明其中一个实施例中，集中器与高压供电开关并联，且在本发明其中另一实施例中，集中器与其中一变压器并联。
在本发明其中一个实施例中，集中器包括传输模块、运算模块、储存模块与警示模块。运算模块连接于传输模块，用以透过传输模块接收由电力线网桥传送而来的用电信息，并对用电信息进行运算。储存模块连接于传输模块与运算模块，用以储存复数个历史用电信息以及经运算后的用电信息，并透过传输模块将被储存的用电信息传送至用电户或供电户，其中用电信息包括用电量、尖峰配电量与区域电压值。警示模块连接于传输模块与运算模块，用以传送警示信息至用电户或供电户。
综上所述，于本发明实施例所提供的智能型电表系统中，藉由将电力线网桥与变压器并联设置，便能通过电力线网桥的一端以窄频电力线通信技术与智能型电表进行通信，并通过电力线网桥的另一端以宽带电力线通信技术与集中器进行通信，有效地延伸了用电信息的数据信号的传输距离，同时也有效地增加了单一集中器所能收集到用电户的用电信息的数量。此外，于本发明实施例所提供的智能型电表系统中，亦藉集中器来对用电户的用电信息进行统计、运算与分析，以供供电户与用电户了解其用电信息，并得于用电信息异常时，实时地警示供电户与用电户，以维护供电与用电安全。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。
附图说明
图1为根据现有技术所绘示的电表系统配置于电力系统的示意图。
图2为根据本发明例示性实施例所绘示的智能型电表系统配置于电力系统的示意图。
图3A为根据本发明例示性实施例所绘示的智能型电表系统中的电力线网桥的方块图。
图3B为根据本发明另一例示性实施例所绘示的智能型电表系统中的电力线网桥的方块图。
图4为根据本发明例示性实施例所绘示的智能型电表系统中的集中器的方块图。
图5为根据本发明另一例示性实施例所绘示的智能型电表系统配置于电力系统的示意图。
具体实施方式
在下文将参照附图更充分地描述各种例示性实施例，在附图中展示一些例示性实施例。然而，本发明概念可能以许多不同形式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述的例示性实施例。确切而言，提供该例示性实施例使得本发明详尽且完整，且向本领域技术人员充分传达本发明概念的范畴。在诸图式中，类似数字始终指示类似组件。
〔智能型电表系统的一实施例〕
本实施例所提供的智能型电表系统，适用于一电力系统，用以对电力系统中的智能型电表进行实时的能源监测。图2为根据本发明例示性实施例所绘示的智能型电表系统配置于电力系统的示意图。图2中所绘示的电力系统至少具有高压供电开关S，至少一变压器T1～T6与至少一智能型电表M1～M6。高压供电开关S是用以调配供电端P所供应的电力。每一变压器T1～T6的一端连接有至少一个智能型电表M1～M6，且每一变压器T1～T6的另一端连接于高压供电开关S或至少另一变压器T1～T6。
本实施例所提供的智能型电表系统配置于前述的电力系统，如图2所示，本实施例所提供的智能型电表系统包括有复数个电力线网桥B1～B6与至少一个集中器DCU。须说明的是，于本实施例中，每一个电力线网桥B1～B6与电力系统中的变压器T1～T6并联，其中电力线网桥B1～B6的一端电性连接于智能型电表，且集中器系与电力系统中的高压供电开关S并联，其中集中器DCU的一端系电性连接于电力线网桥B1～B6。
与图1所绘示的先前技术不同的是，本实施例所提供的智能型电表系统是藉由电力线网桥B1～B6搭配集中器DCU的配置，来传递与收集各智能型电表的用电信息。也就是说，于本实施例中，在一用电区域内，各智能型电表的用电信息会先经由并联于对应变压器T1～T6的电力线网桥B1～B6向集中器DCU的方向传递，再由集中器DCU将该用电区域内所有智能型电表的用电信息收集起来。如此一来，一个用电区域只需要一个集中器DCU便可收集到该用电区域内所有智能型电表的用电信息，大大地降低了电表系统的配置成本。
进一步说明，于本实施例中，电力线网桥DCU与智能型电表M1～M6之间是利用窄频电力线通信技术进行通信，以接收智能型电表M1～M6的用电信息，且电力线网桥B1～B6与集中器DCU之间是利用宽带电力线通信技术进行通信，以将所接收的用电信息传送至集中器DCU。如此一来，便能衔接两种信号传输模式，有效地延伸了用电信息的数据信号的传输距离，改善了传统电表系统因仅能使用单一局域网络(LAN)通信技术所导致的传输限制。
举一个具体的例子来说，请参见图3A，图3A为根据本发明例示性实施例所绘示的智能型电表系统中的电力线网桥的方块图。如图3A所示，本实施例所提供的智能型电表系统的电力线网桥B包括有宽带电力线通信模块310与窄频电力线通信模块320，且宽带电力线通信模块310与窄频电力线通信模块320相连接。除此之外，宽带电力线通信模块310与窄频电力线通信模块320各具有收发器311和321与微处理器312和322，且各别的收发器311和321是与各别的微处理器312和322相连接。
更特定地，于一实施例中，电力线网桥B的宽带电力线通信模块310与窄频电力线通信模块320之间是通过通用异步传输接口进行传输。另外，宽带电力线通信模块310与窄频电力线通信模块320各别的收发器311和321与各别的微处理器312和322间也是通过通用异步传输接口进行传输。然而，本发明于此并不限制。
再举一个具体的例子来说，请参见图3B，图3B为根据本发明另一例示性实施例所绘示的智能型电表系统中的电力线网桥的方块图。如图3B所示，本实施例所提供的智能型电表系统的电力线网桥B包括有第一收发器330、第二收发器340与微处理器350，且微处理器350是连接于第一收发器330与第二收发器340之间。进一步说明，第一收发器330是用以与集中器DCU之间以宽带电力线通信技术进行通信，且第二收发器340是用以与智能型电表M之间以窄频电力线通信技术进行通信。
同样地，于一实施例中，电力线网桥B的第一收发器330与微处理器350之间是通过通用异步传输接口进行传输。另外，电力线网桥B的第二收发器340与微处理器350之间也是通过通用异步传输接口进行传输。然而，本发明于此并不限制。
须说明地是，于本发明实施例所提供的智能型电表系统中，不论是图3A或图3B所绘示的实施例所提供的电力线网桥B架构，其二者均使电力线网桥B与智能型电表M之间透过窄频电力线通信技术进行通信，以确保可穿透的传输距离与传输质量，同时其二者亦均使电力线网桥B与集中器DCU之间透过宽带电力线通信技术进行通信，来达到足够的传输量与传输速度。也就是说，图3A或图3B所绘示的实施例所提供的电力线网桥B皆可使得本发明实施例所提供的智能型电表系统克服传统电表系统于数据信号传输时因仅能使用单一局域网络通信技术所受到的限制。
接着请参照图4，图4为根据本发明例示性实施例所绘示的智能型电表系统中的集中器的方块图。于一实施例中，智能型电表系统的集中器DCU系包括有传输模块41、运算模块42、储存模块43与警示模块44。
如图4所示，运算模块42连接于传输模块41，用以通过传输模块41接收由电力线网桥(未图示于图4)传送而来的用电信息，并对所接收的用电信息进行运算。储存模块43连接于传输模块41与运算模块42，用以储存复数个历史用电信息以及经运算后的用电信息，并透过传输模块41将被储存的用电信息传送至用电户或供电户，其中用电信息包括用电量、尖峰配电量与区域电压值，但本发明于此并不限制。
于此须说明地是，用电信息中的用电量指个别智能型电表于单日内所记录的电量消耗，尖峰配电量指个别变压器于单日中用电尖峰时刻所配给给其下用电户的配电总量，且区域电压值指单一集中器所负责的用电区域的总电压大小。故于本实施例中，不论是供电户或用电户，均能藉由与智能型电表系统中的集中器DCU进行通信，由集中器DCU的储存模块43中获得其用电信息，以了解其当下与过去以来的供电状况或用电情形。
除此之外，于本实施例中，根据前述经该运算模块42运算后所得到的用电信息，集中器DCU里连接于传输模块41与运算模块42的警示模块44将判断是否传送警示信息至用电户或供电户。
举例来说，集中器DCU的运算模块42将每日经运算后的用电信息中的用电量与历史用电信息中的用电量比对。若两者差值大于预设的用电差异门坎值(例如，个别智能型电表于单日内所记录的电量消耗与前一日所记录的电量消耗的差值大于预设的用电差异门坎值)，则警示模块44传送警示信息至用电户或供电户。此应例主要可使用电户实时地了解其异常的用电情况，以进行调整。
举另一例来说，集中器DCU的运算模块42将每日经运算后的用电信息中的尖峰配电量与对应的变压器(未图示于图4)的可负荷容量作比对。若用电信息中的尖峰配电量大于对应的变压器的可负荷容量的情况持续达第一预设时间(例如，某一变压器一日间的尖峰配电量大于其本身的可负荷容量的情况持续了三日)，警示模块44便会传送警示信息至用电户或供电户。此应用例主要可使供电户能够提早注意到变压器异常的工作情况，以作出相应的检查与维护。
再举一例来说，于一日间每隔一个时间间隔，集中器DCU的运算模块42将用电信息中的区域电压值分别和默认的上限门坎值与预设的下限门坎值比对。若区域电压值高于默认的上限门坎或低于预设的下限门坎值的情况持续达第二预设时间(例如，一日间每隔15分钟集中器DCU所获得的区域电压值高于默认的上限门坎或低于预设的下限门坎值的情况持续达45分钟)，警示模块44便会传送警示信息至用电户或供电户。此应用例主要可使供电户能够对某特定区域的异常供电状况实时反应，以确保供电安全。
前述数个举例仅为例示说明本实施例所提供的智能型电表系统可实施的几个应用情形。须说明地是，于本实施例中，用电信息可进一步包括除了用电量、尖峰配电量与区域电压值之外的其他运算值，以为供电户或用电户提供更多种相应的应用与服务，本发明于此并不限制。
为了更具体地说明本发明所述的智能型电表系统的配置，以下将再举一实施例来作更进一步的说明。于接下来的实施例中，将描述不同于上述图2所绘示的实施例的部分，且其余省略部分与上述图2所绘示的实施例相同。此外，为说明便利起见，相似的参考数字或标号指示相似的组件。
〔智能型电表系统的另一实施例〕
本实施例所提供的智能型电表系统亦适用于一电力系统，用以对电力系统中的智能型电表进行实时的能源监测。请参见图5，图5为根据本发明另一例示性实施例所绘示的智能型电表系统配置于电力系统的示意图。图5中所绘示的电力系统至少具有至少一变压器T与T’以及至少一智能电表M与M’，其中以电力系统的电力传输来说，相对于变压器T，变压器T’配置于其下层。也就是说，供电端P所供应的电力先运送至变压器T，再由变压器T向下分配至各个变压器T’。每一变压器T与T’的一端连接有至少一个智能型电表M与M’，且每一变压器T与T’的另一端连接于至少另一变压器T与T’。
本实施例所提供的智能型电表系统配置于前述的电力系统，如图5所示，本实施例所提供的智能型电表系统包括有复数个电力线网桥B’与至少一个集中器DCU。
本实施例所提供的智能型电表系统与图2所提供的智能型电表系统两者中所包含的组件与其工作原理大致相同，且该相同的组件与工作原理已详细描述于前述各实施例中，故于此不再赘述。惟两者的差异在于，如图5所示，于本实施例所提供的智能型电表系统中，集中器DCU并联于变压器T，复数个电力线网桥B’分别并联于配置在变压器T下层的各变压器T’。详细地说，每一电力线网桥B’系与电力系统中的变压器T’并联，其中电力线网桥B’的一端电性连接于智能型电表M’。集中器DCU与电力系统里其中一变压器T并联，其中集中器DCU的一端电性连接于电力线网桥B’。此外，如同图2所提供的智能型电表系统的运作，于本实施例中，电力线网桥B’与智能型电表M’的间利用窄频电力线通信技术进行通信，以接收智能型电表M’的用电信息，且电力线网桥B’与集中器DCU之间利用宽带电力线通信技术进行通信，以将所接收的用电信息传送至集中器DCU。
关于本实施例所提供的智能型电表系统与图2所绘示的实施例所提供的智能型电表系统，须进一步说明的是，图2所绘示的实施例所提供的智能型电表系统适用于目前台湾多数区域的电力系统，主要是将集中器配置于供电户与变压器之间、配置于变压器前的配电设备(高压供电开关，如：四路开关)。另一方面，若于某特定区域的电力系统(如：工业区)中，于高压供电开关下第一层的变压器分配到的智能型电表为数众多(如：300～500个)，较恰当的做法便是直接将集中器配置于高压供电开关下第一层的变压器，也就是如本实施例所提供的智能型电表系统的配置。
换句话说，图2所绘示的实施例所提供的智能型电表系统适用于高压供电开关下的智能型电表的配置为中等密度的情况(即目面台湾多数用电区域)，而本实施例所提供的智能型电表系统适用于高压供电开关下的智能型电表的配置为较高密度的情况(即特定工业用电区域)。然而，不论是将电力线网桥配置以与高压供电开关并联或与变压器并联，前述实施例所提供的智能型电表系统均通过电力线网桥的设置有效地延伸了用电信息的数据信号的传输距离，同时也有效地增加了单一集中器所能收集到用电户的用电信息的数量。
〔实施例的可能功效〕
综上所述，于本发明实施例所提供的智能型电表系统中，藉由将电力线网桥与变压器并联设置，便能通过电力线网桥的一端以窄频电力线通信技术与智能型电表进行通信，并通过电力线网桥的另一端以宽带电力线通信技术与集中器进行通信，有效地延伸了用电信息的数据信号的传输距离，同时也有效地增加了单一集中器所能收集到用电户的用电信息的数量。此外，于本发明实施例所提供的智能型电表系统中，亦藉集中器来对用电户的用电信息进行统计、运算与分析，以供供电户与用电户了解其用电信息，并得于用电信息异常时，实时地警示供电户与用电户，以维护供电与用电安全。
以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的专利范围。
符号说明
P：供电端；
S：高压供电开关；
DCU：集中器；
DCU’：集中器；
T1～T6：变压器；
M1～M6：智能型电表；
B1～B6：电力线网桥；
M：智能型电表；
310：宽带电力线通信模块；
311：收发器；
312：微处理器；
320：窄频电力线通信模块；
321：收发器；
322：微处理器；
330：第一收发器；
340：第二收发器；
350：微处理器；
41：传输模块；
42：运算模块；
43：储存模块；
44：警示模块；
T：变压器；
T’：变压器；
B、B’：电力线网桥；
M’：电力线网桥。

Claims (13)

1.一种智能型电表系统，适用于一电力系统，用以对该电力系统中进行实时的能源监测，该电力系统具有一高压供电开关、至少一变压器与至少一个智能型电表，其中每一该变压器的一端连接至少一该智能型电表，每一该变压器的另一端连接于该高压供电开关或至少另一该变压器，其特征在于，该智能型电表系统包括：
复数个电力线网桥，每一该电力线网桥与该电力系统中的该变压器并联连接；以及
至少一集中器，该集中器的一端电性连接于该电力线网桥；
其中，该电力线网桥的一端电性连接于该智能型电表，该电力线网桥的另一端则电性连接于该集中器，该电力线网桥与该智能型电表以一窄频电力线通信技术进行通信，以接收该智能型电表的用电信息，且该电力线网桥与该集中器以一宽带电力线通信技术进行通信，以将所接收的该用电信息传送至该集中器。
2.如权利要求1所述的智能型电表系统，其特征在于，该电力线网桥包括一宽带电力线通信模块与一窄频电力线通信模块，该宽带电力线通信模块与该窄频电力线通信模块相连接。
3.如权利要求2所述的智能型电表系统，其特征在于，该宽带电力线通信模块与该窄频电力线通信模块各包括一收发器与一微处理器，且各别的该收发器与各别的该微处理器相连接。
4.如权利要求3所述的智能型电表系统，其特征在于，该宽带电力线通信模块与该窄频电力线通信模块之间，以及该宽带电力线通信模块与该窄频电力线通信模块各别的该收发器与各别的该微处理器之间分别通过一通用异步传输接口进行传输。
5.如权利要求1所述的智能型电表系统，其特征在于，该电力线网桥包括一第一收发器、一第二收发器与一微处理器，其中该微处理器连接于该第一收发器与该第二收发器之间。
6.如权利要求5所述的智能型电表系统，其特征在于，该第一收发器与该微处理器之间，以及该第二收发器与该微处理器之间分别通过一通用异步传输接口进行传输。
7.如权利要求1所述的智能型电表系统，其特征在于，该集中器包括：
一传输模块；
一运算模块，连接于该传输模块，用以通过该传输模块接收由该电力线网桥传送而来的该用电信息，并对该用电信息进行运算；
一储存模块，连接于该传输模块与该运算模块，用以储存复数个历史用电信息以及经运算后的该用电信息，并透过该传输模块将被储存的该用电信息传送至一用电户或一供电户；
其中，该用电信息包括一用电量、一尖峰配电量与一区域电压值。
8.如权利要求7所述的智能型电表系统，其特征在于，该集中器与该高压供电开关并联。
9.如权利要求7所述的智能型电表系统，其特征在于，该集中器与其中一该变压器并联。
10.如权利要求7所述的智能型电表系统，其特征在于，该集中器更包括一警示模块，连接于该传输模块与该运算模块，用以传送一警示信息至该用电户或该供电户。
11.如权利要求10所述的智能型电表系统，其特征在于，该运算模块将经运算后的该用电信息中的该用电量与该历史用电信息中的该用电量比对，若两者差值大于一用电差异门坎值，则警示模块传送该警示信息至该用电户或该供电户。
12.如权利要求10所述的智能型电表系统，其特征在于，该运算模块将经运算后的该用电信息中的该尖峰配电量与该变压器的一可负荷容量比对，若该尖峰配电量大于该可负荷容量的情况持续达一第一预设时间，则警示模块传送该警示信息至该用电户或该供电户。
13.如权利要求10所述的智能型电表系统，其特征在于，该运算模块将该区域电压值分别和一上限门坎值与一下限门坎值比对，若该区域电压值高于该上限门坎或低于该下限门坎值的情况持续达一第二预设时间，则警示模块传送该警示信息至该用电户或该供电户。
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