CN107167655A - 基于智能电表终端的用电服务系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于智能电表终端的用电服务系统及方法，其中，该系统包括智能电表终端；所述电能总计量模块、电能子计量模块和电压电流瞬时值采样模块分别将其采集到的用电计量信息以及电源电流采样值信息上传至用电管理服务器内；所述用电管理服务器将其内存储的用户及对应的电卡信息、智能电表终端基本信息及相应用电计量信息进行相应的统计；所述用电管理服务器还与电管理镜像服务器相连，电管理镜像服务器通过防火墙将上所述用电管理服务器内存储的信息共享至云端服务器。

Description

基于智能电表终端的用电服务系统及方法

技术领域

本发明涉及智能电表领域，尤其涉及一种基于智能电表终端的用电服务系统及方法。

背景技术

智能电表是智能电网的智能终端，它已经不是传统意义上的电能表，智能电表除了具备传统电能表基本用电量的计量功能以外，为了满足智能电网的发展需求以及大量分布式清洁能源发电接入电网的要求，它还应具有精确的双向多种费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能、支持多用户多场景使用、支持电价曲线发布和分时电价计费、电压电流数据的实时采集与传输以及基于“互联网+”思想的增值服务等智能化的功能，智能电表代表着未来节能型智能电网最终用户智能化终端的发展方向。

智能电表目前在现场已经得到相当程度的应用，相比传统的电能表而言，无论在计费准确度和灵活度、抄表的自动化程度、电费管理的科学性方面都有较大提升，但在很多方面仍然存在一定的问题和不足，主要体现在以下几个方面：

(1)多用户、多场景下计费功能有待完善。目前智能电表的应用场景大多是“一户一表”，使用对象明确，应用场景单一。某些电表虽然也支持多用户计费，但在原理和结构上一般是普通电表硬件层面的物理扩展或叠加。随着用户类型的增加及应用场景的多样化，现有电表的计量、计费、管理和控制功能无法满足要求，必须提出满足多用户、多场景需求的解决方案；

(2)不支持用户端计划用电信息的上传。目前的电表一般只完成用电信息的采集和上传功能，不支持用户信息交互和用户信息上传。为适应智能用电技术的发展，应允许用户上传未来一段时间内的用电计划，以便为供电部门进行更加准确的负荷预测、安排更加合理的供电计划、检修计划提供依据，同时可以将确定的检修、停电计划下发至智能电表，用户可通过按键和LCD显示屏查看；

(3)不具备完善的电压、电流信息在线采集与上传功能。目前电表一般只采集电能(包括有功电能和无功电能)、电压频率等信息，不具备实时采集电压和电流瞬时值信息的功能。采集电压和电流信息，对于分析用户的电能质量、实时监测用户负荷、完成精确的负荷建模和用户侧需求管理功能具有重要作用。

发明内容

为了解决现有技术的缺点，本发明提供的第一目的是提供了一种基于智能电表终端的用电服务系统。

本发明的一种基于智能电表终端的用电服务系统，包括智能电表终端，所述智能电表终端包括接线母线、一条进线和多条出线，每条出线对应一个用户；所述进线通过开关、电能总计量模块和电压电流瞬时值采样模块连接至接线母线，每条出线均依次通过一个子开关、一个电能计量子模块和一个电压电流瞬时值采样子模块连接至接线母线；

所述电能总计量模块、电能子计量模块和电压电流瞬时值采样模块分别将其采集到的用电计量信息及电压电流采样值信息上传至用电管理服务器内；所述用电管理服务器将其内存储的用户及对应的电卡信息、智能电表终端基本信息及相应用电计量信息进行计算和统计；所述用电管理服务器还与电管理镜像服务器相连，电管理镜像服务器通过防火墙将上所述用电管理服务器内存储的信息共享至云端服务器。

本发明由镜像服务器接入云服务平台。用户可以通过移动客户端接入方式访问云端服务器；相比基于智能电表终端的交互方式而言，基于云服务平台的交互方式更加方便、灵活，更符合用户的使用习惯，并有助于获取更加丰富的信息。

进一步地，所述云端服务器还与客户端相互通信。本发明使得用户除了能通过智能电表终端实现与用电管理服务器之间的信息交互外，还可通过客户端、云端服务器实现与用电管理服务器进行信息交互，这样可为用户提供多种信息交互方式，实现更加灵活、功能更加丰富的增值服务。

进一步地，所述电能总计量模块、电能子计量模块和电压电流瞬时值采样模块分别将其采集到的用电计量信息及电压电流采样值信息上传至用电管理服务器，所述通信网络是光纤以太网、GPRS无线公共网或专用网络。其中，光纤以太网能够保证数据传输的稳定性，避免传输信号的干扰。

专用网络能够保证数据传输的安全性，避免传输过程中数据被篡改以造成的数据计量或统计不准确等问题。

GPRS无线公共网有利于减少通信网络建设投资，充分利用公共资源。

进一步地，所述电能总计量模块和电能子计量模块分别将其采集到的用电计量信息采用定期自动上传和响应用电管理服务器召唤随机上传相结合的方式，将相应采集到的用电计量信息上传至用电管理服务器内。

进一步地，所述电压电流采集模块的采集信息能够经通信系统上传至用电管理服务器，在用电管理服务器中可完成用户电能质量分析、负荷动态实时监控、精准负荷建模以及负荷预测等功能。

本发明的第二目的是提供一种基于智能电表终端的用电服务系统的工作方法。

本发明的基于智能电表终端的用电服务系统的工作方法，包括：

电能总计量模块、电能子计量模块和压电流采集模块分别将其采集到的用电计量信息和电压电流瞬时值信息上传至用电管理服务器内；

用电管理服务器将其内存储的用户及对应的电卡信息、智能电表终端基本信息、相应用电计量信息和电压电流瞬时值信息进行必要的统计、分析和计算；用电管理服务器还将其内存储的用户及对应的电卡信息、智能电表终端基本信息、相应用电计量信息以及统计和分析计算结果影像至电管理镜像服务器；

电管理镜像服务器通过防火墙将上所述用电管理服务器内存储的信息共享至云端服务器。

进一步地，云端服务器可将共享的信息传送至客户端。本发明使得用户除了能通过智能电表终端实现与用电管理服务器之间的信息交互外，还可通过客户端、云端服务器实现与用电管理服务器进行信息交互，这样可为用户提供多种信息交互方式，实现更加灵活、功能更加丰富的增值服务。

进一步地，电能总计量模块和电能子计量模块分别将其采集到的用电计量信息采用定期自动上传和响应用电管理服务器召唤随机上传相结合的方式，将相应采集到的用电计量信息上传至用电管理服务器内。

进一步地，该方法还包括：

用电管理服务器将分时电价曲线发送至智能电表终端或客户端，供用户查看并制定用电计划；及

智能电表终端或客户端上传未来一段时间内的用电计划至用电管理服务器，为供电部门进行准确地负荷预测、安排供电计划及检修计划提供依据。

本发明的有益效果为：

(1)本发明通过改造现有电表结构，为多用户共用一块电表提供了技术解决方案，且为多用户分别提供电源开断控制和电费计量功能。本发明将电表改造为一组进线、多组出线的结构，其中每组出线对应着一个用户，进线和各组出线均包含开关、电费计量模块和电压电流瞬时值采集模块，可对进线和任意出线实现电源开断控制、电费计量和电气量采集。

(2)本发明的基于智能电表终端和互联网的用电服务系统，使得用户除了借助智能电表终端实现与用电管理服务器之间的信息交互外，还可基于客户端、通过云端服务器实现与用电管理服务器进行信息交互，这样可为用户提供便捷、灵活的信息交互途径，便于用户获取所需的用电信息、进行电费的充值和管理、定制来自用电管理服务器的各类用电服务信息。

(3)本发明的基于智能电表终端和互联网的用电服务系统，支持智能电表终端、客户端等不同方式的电价曲线发布，也支持来自智能电表终端或客户端的用户用电计划上传功能，既能为用户的合理有序用电提供电价依据，也能为供电部门进行更加准确的负荷预测、安排更加合理的供电计划、检修计划提供依据。

(4)本发明还通过智能电表终端采集用户处的电压和电流信息，分析用户负荷的类型、用户的电能质量指标、用户产生谐波的情况以及用户负荷的工作特性曲线，可实现精确的用户级负荷建模、负荷预测和用户需求响应功能。

附图说明

图1为本发明的智能电表终端结构示意图；

图2为本发明的基于智能电表终端的用电服务系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

本发明的客户端是指具有互联网接入功能的电子设备，例如智能手机，PC机，平板电脑，手持终端等，能够完成用户与云端服务器间的信息交互功能。

图2为本发明的基于智能电表终端的用电服务系统。如图2所示的本发明的一种基于智能电表终端的用电服务系统，包括智能电表终端，如图1所示，智能电表终端包括接线母线、一条进线和多条出线，每条出线对应一个用户；所述进线通过开关、电能总计量模块和电压电流瞬时值采样模块连接至接线母线，每条出线均依次通过一个子开关、一个电能计量子模块和一个电压电流瞬时值采样子模块连接至接线母线；

所述电能总计量模块、电能子计量模块和电压电流瞬时值采样模块分别将其采集到的用电计量信息及电压电流采样值信息上传至用电管理服务器内；所述用电管理服务器将其内存储的用户及对应的电卡信息、智能电表终端基本信息及相应用电计量信息进行计算和统计；所述用电管理服务器还与电管理镜像服务器相连，电管理镜像服务器通过防火墙将上所述用电管理服务器内存储的信息共享至云端服务器。

本发明由镜像服务器接入云服务平台。用户可以通过移动客户端接入方式访问云端服务器；相比基于智能电表终端的交互方式而言，基于云服务平台的交互方式更加方便、灵活，更符合用户的使用习惯，并有助于获取更加丰富的信息。

其中，云端服务器还与客户端相互通信。本发明使得用户除了能通过智能电表终端实现与用电管理服务器之间的信息交互外，还可通过客户端、云端服务器实现与用电管理服务器进行信息交互，这样可为用户提供多种信息交互方式，实现更加灵活、功能更加丰富的增值服务。

所述电能总计量模块、电能子计量模块和电压电流瞬时值采样模块分别将其采集到的用电计量信息及电压电流采样值信息上传至用电管理服务器，所述通信网络是光纤以太网、GPRS无线公共网或专用网络。其中，光纤以太网能够保证数据传输的稳定性，避免传输信号的干扰。

专用网络能够保证数据传输的安全性，避免传输过程中数据被篡改以造成的数据计量或统计不准确等问题。

GPRS无线公共网有利于减少通信网络建设投资，充分利用公共资源。

进一步地，电能总计量模块和电能子计量模块分别将其采集到的用电计量信息采用定期自动上传和响应用电管理服务器召唤随机上传相结合的方式，将相应采集到的用电计量信息上传至用电管理服务器内。

本发明的智能电表终端中的总计量模块和子计量模块还分别与按键阵列相连，用户通过电卡操作电表，借助电表按键和显示屏，可对该用户的用电信息进行查询，包括：某时间段内电卡的充值及扣费信息，总用电量及总电费信息，一天内各时段用电及电费信息统计，不同电费费率下的电费分布情况统计。

用户还可以借助电表查看供电公司发布的电价曲线，以便做出合理的用电安排，提高节能减排效率。电价曲线一般为未来24小时内不同时段的具体电价(元/千瓦时)，时段精确到小时，以数据表格的形式存储在智能电表中，如表1所示：

表1 不同时段的具体电价

编号	时段	电价(元/千瓦时)
			1	A时—B时	M1
2	C时—D时	M2
			3	E时—F时	M3
…	…	…
			n	Y时—Z时	Mn

如果用户有明确的用电计划，可通过电表将用电计划上传，用电计划设计的时段一般为未来的24小时，时间精确到小时，具体形式如表2所示：

表2 不同时段的预计用电功率

编号	时段	预计用电功率(kW)
			1	A时—B时	P1
2	C时—D时	P2
			3	E时—F时	P3
…	…	…
			n	Y时—Z时	Pn

本发明的客户端还对用户信息进行注册，注册成功后，向云端服务器定制了该用户的信息服务信息。

如表3所示，用电管理服务器内预设的用电服务信息具体包括以下内容：

表3 用电管理服务器预设的用电服务信息

进一步地，所述电压电流采集模块的采集信息能够经通信系统上传至用电管理服务器，在用电管理服务器中可完成用户电能质量分析、负荷动态实时监控、精准负荷建模以及负荷预测等功能。

本发明的基于智能电表终端的用电服务系统的工作方法，包括：

电能总计量模块、电能子计量模块和电压电流瞬时值采样模块分别将其采集到的用电计量信息上传至用电管理服务器内；

用电管理服务器将其内存储的用户及对应的电卡信息、智能电表终端基本信息、相应用电计量信息和电气量采集信息进行统计、计算和分析；用电管理服务器还将其内存储的用户及对应的电卡信息、智能电表终端基本信息及相应用电计量信息以及统计结果影像至电管理镜像服务器相；

电管理镜像服务器通过防火墙将上所述用电管理服务器内存储的信息共享至云端服务器。

其中，云端服务器还共享的信息传送至客户端。本发明使得用户除了能通过智能电表终端实现与用电管理服务器之间的信息交互外，还可通过客户端、云端服务器实现与用电管理服务器进行信息交互，这样可为用户提供多种信息交互方式，实现更加灵活、功能更加丰富的增值服务。

电能总计量模块、电能子计量模块和电压电流瞬时值采样模块分别将其采集到的用电计量信息和电气量采集信息采用定期自动上传和响应用电管理服务器召唤随机上传相结合的方式，将相应采集到的用电计量信息上传至用电管理服务器内，以便完成用户用电情况的统计分析、用户级负荷建模和精准负荷预测等功能。

客户端经互联网还从云端服务器获取相应的用户信息、电价信息和用电信息，将用户用电计划等信息上传至云端服务器。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种基于智能电表终端的用电服务系统，其特征在于，包括接线母线、一条进线和多条出线，每条出线对应一个用户；所述进线通过开关、电能总计量模块和电压电流瞬时值采样模块连接至接线母线，每条出线均依次通过一个子开关、一个电能计量子模块和一个电压电流瞬时值采样子模块连接至接线母线；

所述电能总计量模块、电能子计量模块和电压电流瞬时值采样模块分别将其采集到的用电计量信息及电压电流采样值信息上传至用电管理服务器内；所述用电管理服务器将其内存储的用户及对应的电卡信息、智能电表终端基本信息及相应用电计量信息进行计算和统计；所述用电管理服务器还与电管理镜像服务器相连，电管理镜像服务器通过防火墙将上所述用电管理服务器内存储的信息共享至云端服务器。

2.如权利要求1所述的一种基于智能电表终端的用电服务系统，其特征在于，所述云端服务器还与客户端相互通信。

3.如权利要求1所述的一种基于智能电表终端的用电服务系统，其特征在于，所述电能总计量模块、电能子计量模块和电压电流瞬时值采样模块分别通过通信网络将其采集到的用电计量信息、电气量瞬时值采样信息上传至用电管理服务器，所述通信网络是光纤以太网、GPRS无线公共网或专用网络。

4.如权利要求1所述的一种基于智能电表终端的用电服务系统，其特征在于，所述电能总计量模块、电能子计量模块和电压电流瞬时值采样模块分别将其采集到的用电计量信息和电气量瞬时值采样信息采用定期自动上传和响应用电管理服务器召唤随机上传相结合的方式，将相应信息上传至用电管理服务器内。

5.如权利要求1所述的一种基于智能电表终端的用电服务系统，其特征在于，所述电能总计量模块包括相互连接的总控制器和总计量芯片，所述电能子计量模块包括相互连接的微处理器和子计量芯片。

6.如权利要求5所述的一种基于智能电表终端的用电服务系统，其特征在于，所述总控制器和微处理器还分别与电压电流采集模块相连，总控制器和微处理器分别用于接收相应电压电流采样信息并传送至管理服务器，以完成用户级负荷建模和负荷预测功能。

7.一种如权利要求1-6任一项中所述的基于智能电表终端的用电服务系统的工作方法，其特征在于，包括：

电能总计量模块、电能子计量模块和电压电流瞬时值采样模块分别将其采集到的用电计量信息和电气量瞬时值采样信息上传至用电管理服务器内；

用电管理服务器将其内存储的用户及对应的电卡信息、智能电表终端基本信息及相应用电计量信息进行相应的统计；用电管理服务器还将其内存储的用户及对应的电卡信息、智能电表终端基本信息及相应用电计量信息以及统计结果影像至电管理镜像服务器相；

电管理镜像服务器通过防火墙将上所述用电管理服务器内存储的信息共享至云端服务器。

8.如权利要求7所述的基于智能电表终端的用电服务系统的工作方法，其特征在于，云端服务器还共享的信息传送至客户端。

9.如权利要求7所述的基于智能电表终端的用电服务系统的工作方法，其特征在于，电能总计量模块和电能子计量模块分别将其采集到的用电计量信息采用定期自动上传和响应用电管理服务器召唤随机上传相结合的方式，将相应信息上传至用电管理服务器内。

10.如权利要求7所述的基于智能电表终端的用电服务系统的工作方法，其特征在于，电能总计量模块中的总控制器以及电能子计量模块中的微处理器还分别接收相应电压电流采样值信息并传送至管理服务器，以完成用户级负荷建模和负荷预测功能；

进一步地，该方法还包括：

用电管理服务器将分时电价曲线发送至智能电表终端或客户端，供用户查看并制定用电计划；及

智能电表终端或客户端上传未来一段时间内的用电计划至用电管理服务器，为供电部门进行准确地负荷预测、安排供电计划及检修计划提供依据。