CN108169556A - 一种可计量节电量的方法及电表 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可计量节电量的方法及电表，该方法和电表通过控制设备启停的方式和实时在线节能计算来实现实时计算节电率以及节电量，此评估方法直截了当，用户接受度高，并且评估结果准确，避免了传统电力节能验证周期长、评估准确度低的缺点，为电力节能效果提供了一种全新的验证方式，将极大地促进电力节能技术和产品的快速推广和应用。

Description

一种可计量节电量的方法及电表

技术领域

本发明涉及电气节能测量技术领域，具体涉及一种计量节电量的方法及电表。

背景技术

在节电领域，增加节电设备后，需要对节电量进行评估，评估经济效益，往往需要半年以上的评估周期，不仅时间长，而且评估结果易收负荷波动的影响，严重制约了节电技术的推广和认证工作，目前市面上没有一种简便且双方认可的简单快速的节电计量方法，针对上述问题，本发明可以快速简便的计算和验证节电率，并在线实时计算节电量。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种节电量的计量方法，并将其实现在电表中，实现了节电率的实时计算以及节电量的计量，其特征在于通过控制节电设备的启停和统计启停时段的电量计量数据来比较、计算节电率及节电量，并通过电表实现此方法。

优选的，通过大数据分析可以来评估节电设备启停间隔的计量周期T，通过评估和设置合理的周期T，消除短时间负荷波动对节电计量的影响。

优选的，本发明的的计量方法包括可编程的计量序列，通过合理的计量序列，消除每天每个时段的负荷变化对计量的影响。

优选的，本发明的方法只针对节电设备可以控制投入与切除的。

优选的，计量节电量由顺序执行的计量周期组成，每个计量周期由计算节电率和计量节电量两步组成。

优选的，节电率计量方法是通过控制节电设备的投入与切除，计量在投入节电设备与切除节电设备时间内的电量差，通过电量差比用电量来来计算节电率，如下计算公式(1)：

K＝(Wn-Wy)/Wn(Wn为设备切除期间用电量，Wy为设备投入期间用电量) (1)

计量周期节电量的计算方法是根据节电率来计算的，通过用电量及节电率反算节电量，如下计算公式(2)：

Ws＝Wt/(1-K)×K(Ws为节电量，Wt为实时用电量，K为节电率) (2)

总节电量为每个计量周期的总和，如下计算公式(3)：

Wst＝Wst+Ws(Wst为总节电量，Ws为计量周期的节电量) (3)

为解决上述问题，本发明还提供一种实现节电量计量的方法的电表，电表包括计量芯片、嵌入式arm处理器、显示屏及设置按键、控制接口、通讯控制接口、外部通讯接口及数据存储。

优选的，采用RS485总线控制接口，控制节电设备的启停。

优选的，用CAN总线控制接口，控制节电设备的启停。

优选的，采用IO控制接口，控制节电设备的启停。

优选的，采用以太网控制接口，控制节电设备的启停。

优选的，嵌入式arm处理器为计量电表的核心，负责计算算法的实现、电量的读取、按键处理，显示输出、控制信号输出、通讯控制信号输出；外部的电压电流信号接入到计量芯片，计量芯片负责实时计算电量，计量芯片直接连到嵌入式arm的spi总线上，嵌入式arm通过总线读取电量数据；显示屏及设置按键是电表的显示和输入，直接连接到嵌入式arm的IO口上，通过按键设置计量算法的参数，显示屏显示出信息，进行人机交互；数据存储单元由嵌入式arm控制，保存必要的电量数据和参数；IO控制接口，CAN总线接口、RS485接口或以太网接口都是由嵌入式arm控制的，嵌入式arm通过控制这些接口，来控制设备的启停和节能设备实时状态的监控和远程控制。

本发明具备以下技术特点和技术效果：

通过控制设备启停的方式和实时在线节能计算来实现实时计算节电率以及节电量，此评估方法直截了当，用户接受度高，并且评估结果准确，避免了传统电力节能验证周期长、评估准确度低的缺点，为电力节能效果提供了一种全新的验证方式，将极大地促进电力节能技术和产品的快速推广和应用。本发明提供的电表实现了本发明的方法，成本低，并提供了多种接口，可接入不同的节电设备，具有通用性。

附图说明

图1示出了本发明的计量周期方法的流程图；

图2示出了本发明的每天的计量顺序；

图3示出了某办公楼的用电量曲线；

图4示出了计量电表的接入方式一(RS485总线)；

图5示出了计量电表的接入方式二(CAN总线)；

图6示出了计量电表的接入方式三(IO控制线)；

图7示出了计量电表的接入方式四(以太网接口)；

图8示出了计量电表的组成框图。

具体实施方式

本发明提供节电量的计量方法，通过控制节电设备的启停和统计启停时段的电量计量数据来比较、计算节电率及节电量的方法，并通过电表实现此方法。

计量节电量由顺序执行的计量周期组成，每个计量周期由计算节电率和计量节电量两步组成。

节电率计量方法是通过控制节电设备的投入与切除，计量在投入节电设备与切除节电设备时间内的电量差，通过电量差比用电量来来计算节电率。如下计算公式：

K＝(Wn-Wy)/Wn(Wn为设备切除期间用电量，Wy为设备投入期间用电量) (1)

节电量的计算方法是根据节电率来计算的，通过用电量及节电率反算节电量，如下计算公式：

Ws＝Wt/(1-K)×K(Ws为节电量，Wt为实时用电量，K为节电率) (2)

总节电量为每个计量周期的总和，如下计算公式：

Wst＝Wst+Ws(Wst为总节电量，Ws为计量周期的节电量) (3)

图1示出了计量周期的流程图。在计量周期开始时刻控制节电设备切除，同时记录当前电度数值W0，延时预设的时间T，记录电度读数W1并投入节电设备，计算出节电设备切除期间的用电量Wn＝W1-W0；在延时预设的时间T，记录电度读数W2，计算设备投入的用电量Wy＝W2-W1，假定负载在设备投入与切除的两个延时预设时间内变化很小，则在设备投入与切除的相同时间内的用电量差即为此时段的节电量，然后根据公式(1)计算出节电率。

实例①：

假定设备投切延时(T)为5分钟，某个计量周期的起始时刻为8：00，切除设备并记录8点时刻的电度读数为W0＝1000kWh,8：05分投入设备并记录电度读数为W1＝1100kWh，8：10分记录电度读数为W2＝1195kWh，则这个计量周期的节电率为：

Wn＝1100–1000＝100kWh

Wy＝1195–1100＝95kWh

K＝(Wn-Wy)/Wn＝(100-95)/100＝0.05(5％)

计算出节电率之后，在时间未达到一个计量周期Tc之前，实时读取电量Wt，并依据公式(2)计算计量周期的节电量，直到时间到一个计量周期Tc后进入下一个计量周期，将这个计量周期的节电量Wc保存到存储单元中，并根据公式(3)计算总节电量，每个计量周期可以计算出节电率K(n)、计量周期节电量Ws(n)和总节电量Wst，将其存储到存储单元中，可以进行历史追溯。

实例②：

接上例，计量周期Tc为1小时，在9：00时刻读取电度读数为2144kWh，则此计量周期的节电量为：

Ws＝Wt/(1-K)×K＝(2144-1000)/(1-0.05)×0.05＝60.2kWh

节电设备的切除间隔T是可以设置的，根据现场实际负荷的变化情况设置，间隔可以设置为1分钟到1小时。由于负荷是实时波动的，通过设置合理的计量周期，可消除短时间负荷的波动对验证节电量时的用电量计量的影响。

图2示出了计量执行的序列，每天一个执行序列循环，由n个相同或不同计量周期组成，每个计量周期可以得到一个节电率K(n)和节电量Ws(n)，还可以计算出实时的总节电量将Wst。这些数据都被存储到存储单元中。执行序列是可设置的，每天一个执行序列周期。由于一天中不同时段的负荷是波动的，通过设置执行序列来消除长时间负荷波动对计量的影响。

设备的投切周期以及计量周期可以通过采集未安装设备前历史电量数据，按照不同的间隔统计用电量来确认。先通过长间隔的用电量，例如15分钟到6小时来确认计量周期Tc，再通过短间隔的用电量，例如1分钟用电量到10分钟的用电量来确认设备的投切周期T。计量周期Tc选取的原则为选择相邻等间隔电量差最小但计量间隔最长的作为计量周期Tc，投切周期T的选取原则为相邻等间隔用电量差最小且间隔时间最短的间隔作为计量设备投切周期T，通过这种方法选择的T和Tc说明用电量在这个T的时间内是基本相同的，这样可以消除波动负荷对计量的影响。确定了执行周期T和计量周期Tc就可以设计执行序列了。

图3示出了某办公楼用电量曲线，根据等间隔用电量计算出来的计量周期在不同的时段可能是不同的，最长可能是5个小时，最短可能只有15分钟。根据图3可以基本确定执行序列由以下31个计量周期组成：

序列时间	计量周期Tc	投切时间T	序列数
				00:00-5:00	5小时	5分钟	1
5:00-8:00	15分钟	2分钟	12
				8:00-9:00	1小时	2分钟	1
10:00-11:00	15分钟	1分钟	4
				11:00-12:00	1小时	2分钟	1
12:00-13:00	30分钟	2分钟	2
				13:00-14:00	1小时	3分钟	1
14:00-16:00	2小时	5分钟	1
				16:00-17:00	15分钟	1分钟	4
17:00-20:00	1小时	5分钟	3
				20:00-0:00	4小时	5分钟	1

每个计量周期内的节电率为K(n)＝Wst/(Wy+Wn+Wst)

所有执行周期的参数及执行序列的参数可以通显示屏或上位机界面来设置。

图4示出了本发明电表通过RS485总线控制设备启停的实现方式，电表的需要采集计量点的电压及电流，通过RS485总线控制节电设备的启停。

图5示出了本发明电表的第CAN总线控制设备启停的实现方式，电表的需要采集计量点的电压及电流，通过RS485总线控制节电设备的启停。

图6示出了本发明电表的第RS485总线控制设备启停的实现方式，电表的需要采集计量点的电压及电流，通过RS485总线控制节电设备的启停。

图7示出了本发明电表的第RS485总线控制设备启停的实现方式，电表的需要采集计量点的电压及电流，通过RS485总线控制节电设备的启停。

图8示出了计量电表的组成框图，电表由计量芯片、嵌入式arm处理器、显示屏及设置按键、控制接口、通讯控制接口、外部通讯接口及数据存储组成。

嵌入式arm处理器为计量电表的核心，负责计算算法的实现、电量的读取、按键处理，显示输出、控制信号输出、通讯控制信号输出；外部的电压电流信号接入到计量芯片，计量芯片负责实时计算电量，计量芯片直接连到嵌入式arm的spi总线上，嵌入式arm通过总线读取电量数据；显示屏及设置按键是电表的显示和输入，直接连接到嵌入式arm的IO口上，通过按键设置计量算法的参数，显示屏显示出信息，进行人机交互；数据存储单元由嵌入式arm控制，保存必要的电量数据和参数；IO控制接口，CAN总线接口、RS485接口和以太网接口都是由嵌入式arm控制的，嵌入式arm通过控制这些接口，来控制设备的启停和节能设备实时状态的监控和远程控制。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种可计量节电量的方法，其特征在于通过控制节电设备的启停和统计启停时段的电量计量数据来比较、计算节电率及节电量，并通过电表实现此方法。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过大数据分析可以来评估节电设备启停间隔的计量周期T，通过评估和设置合理的周期T，消除短时间负荷波动对节电计量的影响。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，可编程的计量序列，通过合理的计量序列，消除每天每个时段的负荷变化对计量的影响。

4.如权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，计量节电量由顺序执行的计量周期组成，每个计量周期由计算节电率和计量节电量两步组成。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，节电率计量方法是通过控制节电设备的投入与切除，计量在投入节电设备与切除节电设备时间内的电量差，通过电量差比用电量来来计算节电率，如计算公式(1)：

K＝(Wn-Wy)/Wn(Wn为设备切除期间用电量，Wy为设备投入期间用电量) (1)

计量周期节电量的计算方法是根据节电率来计算的，通过用电量及节电率反算节电量，如计算公式(2)：

Ws＝Wt/(1-K)*K(Ws为节电量，Wt为实时用电量，K为节电率) (2)

总节电量为每个计量周期的总和，如下计算公式(3)：

Wst＝Wst+Ws(Wst为总节电量，Ws为计量周期的节电量) (3)。

6.一种实现如权利要其1-5任一所述节电量计量的方法的电表，电表包括计量芯片、嵌入式arm处理器、显示屏及设置按键、控制接口、通讯控制接口、外部通讯接口及数据存储。

7.如权利要求6所述的电表，其特征在于，采用RS485总线控制接口、CAN总线控制接口、IO控制接口或以太网控制接口，控制节电设备的启停。

8.如权利要求6或7所述的电表，其特征在于，嵌入式arm处理器为计量电表的核心，负责计算算法的实现、电量的读取、按键处理，显示输出、控制信号输出、通讯控制信号输出；外部的电压电流信号接入到计量芯片，计量芯片负责实时计算电量，计量芯片直接连到嵌入式arm的spi总线上，嵌入式arm通过总线读取电量数据；显示屏及设置按键是电表的显示和输入，直接连接到嵌入式arm的IO口上，通过按键设置计量算法的参数，显示屏显示出信息，进行人机交互；数据存储单元由嵌入式arm控制，保存必要的电量数据和参数；IO控制接口，CAN总线接口、RS485接口或以太网接口都是由嵌入式arm控制的，嵌入式arm通过控制这些接口，来控制设备的启停和节能设备实时状态的监控和远程控制。