CN109494753A - 智能电表控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种智能电表控制系统及控制方法。该控制方法读取智能电表自我学习监控时间区间内用户端消耗的电量，计算出该智能电表自我学习监控时间区间内指定用电周期内需要消耗的电量Qi，将该电量Qi作为该用电周期所需要存储的电量；判断当前是否为该用电周期所对应的充电时间点，如果是，则控制充电模块工作；当用电时，如果当前是用电周期所对应的充电时间点，则控制市电直接供电；如果当前不是用电周期所对应的充电时间点，则控制智能电表蓄电储能模块优先供电，市电补充供电。该控制方法简单，能有效提高用电低峰期的用电效率，减小用电高峰期的用电压力，还能满足临时停电时的应急用电需求。

Description

智能电表控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及电学领域，具体涉及一种智能电表控制系统及控制方法。

背景技术

随着社会的不断的发展和进步，当今社会几乎每家都有电表，而目前的电表大多数都只有单纯的统计用电量，或者外加辅助收费的功能。从用户的用电量来说，白天的用电量远远高于晚上，因此为了调节用户的供电平衡，很多城市都推行电价的峰谷差异价格收费，尽量使用户一些不是十分必须的用电调整到晚上来使用。总体来说，用电高峰期，全国的用电量是供小于求，用电低谷时，全国的用电量是供大于求，发电量有浪费。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种智能电表控制系统及控制方法。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种智能电表控制系统，包括充电模块、智能电表蓄电储能模块、放电模块以及电表本体，所述电表本体包括控制模块和数据采集模块；

所述数据采集模块采集用户的用电量，其与所述控制模块双向连接，相互通信；所述充电模块输入端连接所述电表本体的供电输出端，所述充电模块与智能电表蓄电储能模块输入端连接，所述智能电表蓄电储能模块输出端与所述放电模块连接，所述放电模块连接该控制系统的供电输出端；

所述控制模块分别与所述智能电表蓄电储能模块、充电模块、放电模块连接，所述控制器内预设有智能电表的自我学习时间和多个不同大小需要存储电量的等级，所述控制模块自我学习智能电表固定周期需要消耗的电量、充电时间点和放电时间点，并控制智能电表蓄电储能模块的充、放电。

该智能电表控制系统结构简单，根据用户的用电时间习惯、用电量习惯将市电进行存储以及使用，有助于提高市电供电需求低峰期的用电效率，减小市电供电需求高峰期的用电压力。

进一步的，所述电表本体的供电输出端还直接连接至该控制系统的供电输出端，且在该电路上设有由所述控制模块控制启闭的开关。

该智能电表控制系统即可以用由市电直接为用户供电，也可以使用智能电表蓄电储能模块为用户供电。

进一步的，还包括显示模块、按键模块、报警模块之一或任意组合，所述显示模块、按键模块、报警模块分别与所述控制模块连接。显示模块用于显示用户的用电量以及所需费用等信息；用户可通过按键模块设置该智能电表控制系统的参数等；报警模块用于智能电表控制系统异常时，发出报警处理，以便于更好的监测用户的用电过程。

进一步的，还包括智能终端，所述控制模块与智能终端无线通信连接。便于用户远程监控该智能电表控制系统的工作情况。

本发明还提出了一种智能电表控制方法，包括如下步骤：

S1，检测智能电表工作参数是否正常，如正常则执行步骤S2，如不正常，则发出警报；

S2，至少设定一个用电周期，每个用电周期至少对应一个充电时间点，设定智能电表自我学习监控时间区间，在设定的学习时间点进行电表自我学习：读取智能电表自我学习监控时间区间内用户端消耗的电量，计算出该智能电表自我学习监控时间区间内指定用电周期内需要消耗的电量Qi，将该电量Qi作为该用电周期所需要存储的电量；

S3，判断当前是否为该用电周期所对应的充电时间点，如果是，则控制充电模块工作，将电能存储于所述智能电表蓄电储能模块中，所述智能电表蓄电储能模块的最大储电量为Q；如果Qi大于Q，则将电量Q作为该充电时间点需要存储的电量；

S4，当用电时，如果当前是用电周期所对应的充电时间点，则控制市电直接供电；如果当前不是用电周期所对应的充电时间点，则控制智能电表蓄电储能模块优先供电，市电补充供电。

该控制方法简单，根据用户的用电习惯将市电进行存储以及使用，能有效提高市电供电需求低峰期的用电效率，减小市电供电需求高峰期的用电压力，还能满足临时停电时的应急用电需求。

进一步的，如果是首个用电周期，并且当前是该用电周期对应的充电时间点，则充电；

如果不是首个用电周期，则将过去N个对应的用电周期的平均用电量作为Qi，N为正整数，并且当前是该用电周期对应的充电时间点，则进行充电。

由于蓄电储能充电以及放电过程中，实际效率值无法做到100％，故将用户过往实际用电习惯来选择储能电量的多少，减小了用电过程中的损耗，同时也更符合用户的用电需求，避免了电能资源的浪费。

进一步的，电表自我学习时还计算充电时间点和/或放电时间点：采集在指定周期内市电的供电需求低峰时段和供电需求高峰时段；将供电需求低峰时段作为充电时间点，供电需求高峰时段作为放电时间点；

当处于充电时间点时，市电可同时对负载进行供电以及对智能电表蓄电储能模块充电。

进一步的，当用电时，判断当前是否为放电时间点，如果是，则控制智能电表蓄电储能模块优先供电，市电补充供电；如果不是放电时间点，则控制市电直接供电。进一步提高了用电低峰期的用电效率，减小市电供电需求高峰期的用电压力。

进一步的，如果不是首个用电周期，则将计算得到的平均用电量与以往该用户相同用电周期内需要消耗的电量相比，如果两者之间差值在误差允许范围内，并且当前是该用电周期对应的储电时间点，则充电；如果两者之间差值不在误差允许范围内，控制模块控制报警模块发出警报，并不进行充电。

进一步的，还设置有m个存储电量等级，分别为Q₁、Q₂……Q_m-1、Q_m,且Q₁<Q₂<……<Q_m-1<Q_m，m为正整数，所述Q_m不大于Q；

当Qi<Q₁时，则不进行充电；

当Q₁<Qi<Q₂时，判断智能电表蓄电储能模块中电量是否不小于Q₁，如是，则不充电；如果不是，则进行充电；

当Q_m-1<Qi<Q_m时，判断智能电表蓄电储能模块中电量是否不小于Q_m-1，如果是，则不充电，如果不是，则进行充电；

当Q_m<Qi时，判断智能电表蓄电储能模块中电量是否不小于Q_m，如果是，则不充电，如果不是，则进行充电，此时如果Q_m＝Q,则仅将智能电表蓄电储能模块的电量充为其最大储电量Q。

这减小了用电过程中的损耗，避免了电能资源的浪费。

该控制方法可根据每个用户的用电习惯以及用电量，在市电供电需求低峰期时，储存合适的电量，然后市电供电需求高峰期时，优选使用智能电表蓄电储能模块供电，从而充分的利用电能，避免了在市电供电需求高峰期时使用高价位电，节省了用户用电费用，还可以满足一些地区由于电网不稳定或者其他天灾人祸等原因造成停电时应急供电需求，具有较大的实用价值。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是智能电表控制系统的原理示意图；

图2是控制方法的充电控制流程图；

图3是控制方法的供电控制流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，本发明提供了一种智能电表控制系统，包括智能电表控制系统，包括充电模块、智能电表蓄电储能模块、放电模块以及电表本体，所述电表本体包括控制模块和数据采集模块。

所述数据采集模块采集用户的用电量，其与所述控制模块双向连接，相互通信。

所述控制模块分别与所述智能电表蓄电储能模块、充电模块、放电模块连接，所述控制器内预设有智能电表的自我学习时间和多个不同大小需要存储电量的等级，所述控制模块自我学习智能电表固定周期需要消耗的电量、充电时间点和放电时间点，并控制智能电表蓄电储能模块的充、放电。

所述智能电表蓄电储能模块与控制模块连接，向其反馈智能电表蓄电储能模块所存储的电量，所述充电模块输入端连接所述电表本体的供电输出端，所述充电模块与智能电表蓄电储能模块输入端连接，所述智能电表蓄电储能模块输出端与所述放电模块连接，所述放电模块连接该控制系统的供电输出端。

所述电表本体的供电输出端还直接连接至该控制系统的供电输出端，且在该电路上设有由所述控制模块控制启闭的开关。

这里的数据采集模块可采用常规的电量计量表，位于该智能电表控制系统的供电总回路输入端上，也可以采用其它类型的电量传感器进行采集。智能电表蓄电储能模块用于电量的储存；充电模块用于把电网中的电给智能电表蓄电储能模块充电；放电模块用于把智能电表蓄电储能模块中的储存电量放到用户的电网中去，该智能电表控制系统可采用智能电表蓄电储能模块为用户的用电设备进行供电，也可以直接由市电为用户的用电设备进行供电，不需经过智能电表蓄电储能模块进行储能放电。

智能电表蓄电储能模块可以拆卸，这样方便用户更换或维修智能电表蓄电储能模块，或者用户平时可以多增加一个备用智能电表蓄电储能模块，更好的应对紧急停电等一些突发情况。

该智能电表控制系统还包括显示模块、按键模块、报警模块之一或任意组合，所述显示模块、按键模块、报警模块分别与所述控制模块连接。

显示模块用来显示用户的用电量以及所需费用等信息；用户可通过按键模块设置该智能电表控制系统的参数等，这些参数可存储于控制模块中的存储单元中；报警模块包含但不局限于报警灯闪烁和报警铃声等一些常规提示报警设备，以及一些无线报警通知用户等报警设备，用于智能电表控制系统异常时，发出报警处理，以便于更好的监测用户的用电过程。

作为该实施例的优选方案，该智能电表控制系统还包括智能终端，所述控制模块与智能终端无线通信连接。可使用户能远程了解该智能电表控制系统的工作情况以及可远程控制智能终端，当发生故障时，可远程控制该智能电表控制系统关闭，停止供电和/或充电。

本发明还提出了一种基于上述的智能电表控制系统的控制方法，如图2和图3所示，包括如下步骤：

S1，检测智能电表工作参数是否正常，如正常则执行步骤S2，如不正常，则发出警报。

S2，至少设定一个用电周期，每个用电周期至少对应一个充电时间点，设定智能电表自我学习监控时间区间，在设定的学习时间点进行电表自我学习：读取智能电表自我学习监控时间区间内用户端消耗的电量，计算出该智能电表自我学习监控时间区间内指定用电周期内需要消耗的电量Qi，将该电量Qi作为该用电周期所需要存储的电量。

S3，判断当前是否为该用电周期所对应的充电时间点，如果是，则控制充电模块工作，将电能存储于所述智能电表蓄电储能模块中，所述智能电表蓄电储能模块的最大储电量为Q；如果Qi大于Q，则将电量Q作为该充电时间点需要存储的电量。

具体的，如果是首个用电周期，并且当前是该用电周期对应的充电时间点，则充电；

如果不是首个用电周期，则将过去N个对应的用电周期的平均用电量作为Qi，N为正整数，并且当前是该用电周期对应的充电时间点，则进行充电。

为进一步保证安全性，当不是首个用电周期时，将计算得到的平均用电量与以往该用户相同用电周期内需要消耗的电量相比，如果两者之间差值在误差允许范围内，并且当前是该用电周期对应的储电时间点，则充电；如果两者之间差值不在误差允许范围内，控制模块控制报警模块发出警报，并不进行充电。

用电周期可以是一天、一个周、一个月等等，可根据具体需要进行设置。判断当前是否为充电时间点可以在计算Qi前，也可以在计算Qi之后。

这里的充电时间点和放电时间点可以用户自己设定，也可以通过电表自我学习得到，计算充电时间点、放电时间点的方法为采集在指定周期内市电的供电需求低峰时段和供电需求高峰时段；将供电需求低峰时段作为充电时间点，供电需求高峰时段作为放电时间点。这里可以通过国家电网等官方网站公布的数据得到指定周期内市电的供电需求低峰时段和供电需求高峰时段，也可以采集用户所在小区、社区等的供电总回路上的电流等得到。

当处于充电时间点时，市电可同时对负载进行供电以及对智能电表蓄电储能模块充电。

S4，当用电时，如果当前是用电周期所对应的充电时间点，则控制市电直接供电；如果当前不是用电周期所对应的充电时间点，则控制智能电表蓄电储能模块优先供电，市电补充供电。

当用电时，还可以判断当前是否为放电时间点，如果是，则控制智能电表蓄电储能模块优先供电，市电补充供电；如果不是放电时间点，则控制市电直接供电。

作为本实施例的优选方案，控制系统内还设置有m个存储电量等级，分别为Q₁、Q₂……Q_m-1、Q_m,且Q₁<Q₂<……<Q_m-1<Q_m，m为正整数，所述Q_m不大于Q；

当Qi<Q₁时，则不进行充电。

当Q₁<Qi<Q₂时，判断智能电表蓄电储能模块中电量是否不小于Q₁，如是，则不充电；如果不是，则进行充电。

当Q_m-1<Qi<Q_m时，判断智能电表蓄电储能模块中电量是否不小于Q_m-1，如果是，则不充电，如果不是，则进行充电。

当Q_m<Qi时，判断智能电表蓄电储能模块中电量是否不小于Q_m，如果是，则不充电，如果不是，则进行充电，此时如果Q_m＝Q,则仅将智能电表蓄电储能模块的电量充为其最大储电量Q。

优选的，进行充电时，将智能电表蓄电储能模块的电量充至小于Qi的最大存储电量等级，即当Q_m-1<Qi<Q_m时，如果智能电表蓄电储能模块中电量小于Q_m-1，在进行充电时，将智能电表蓄电储能模块的电量充至Q_m-1即可。

本发明其中一个实施案例中充电时间一般设置为各个城市用电波谷时间段，放电时间一般设置为各个城市用电波峰时间段，充电时间和放电时间设置不局限于上述时间，另外还可以根据用户的实际使用情况来设置，比如该用户所在地区经常停电，那么可以在有电设置为充电时间段进行给智能电表蓄电储能模块充电。

例如，当m等于4，Q₁＝0.25Q，Q₂＝0.5Q，Q₃＝0.75Q，Q₄＝Q时，如果Qi<Q₁，则不开启充电储能，然后停止充电；否则继续比较，如果Q₁<Qi<Q₂，则进行充电并储能至Q₁电量,若智能电表蓄电储能模块中电量大于Q₁则不充电，然后停止充电；根据以上方法依次判断，如果Q₂<Qi<Q₃，则进行充电并储能至Q₂电量,若储能模块中电量大于Q₂则不充电，然后停止充电；如果Q₃<Qi<Q₄，智能电表开启充电并储能至Q₃电量,若智能电表蓄电储能模块中电量大于Q₃则不充电，然后停止充电；如果Qi＞Q₄，则进行充电并储能Q₄电量，若智能电表蓄电储能模块中电量为Q₄则不充电，然后停止充电。

如果为放电时间，优先检测判断智能电表蓄电储能模块是否有存储电量，如果智能电表蓄电储能模块无存储电量，则直接由市电进行正常供电；如果智能电表蓄电储能模块有存储电量，则让控制模块控制放电模块放电，优先消耗智能电表蓄电储能模块中存储的电量给用户所在电网供电，直到智能电表蓄电储能模块中存储电量消耗完毕为止，再有控制模块控制切回正常供电模式。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种智能电表控制系统，包括充电模块、智能电表蓄电储能模块、放电模块以及电表本体，其特征在于：所述电表本体包括控制模块和数据采集模块；

所述数据采集模块采集用户的用电量，其与所述控制模块双向连接，相互通信；所述充电模块输入端连接所述电表本体的供电输出端，所述充电模块与智能电表蓄电储能模块输入端连接，所述智能电表蓄电储能模块输出端与所述放电模块连接，所述放电模块连接该控制系统的供电输出端；

所述控制模块分别与所述智能电表蓄电储能模块、充电模块、放电模块连接，所述控制器内预设有智能电表的自我学习时间和多个不同大小需要存储电量的等级，所述控制模块自我学习智能电表固定周期需要消耗的电量、充电时间点和放电时间点，并控制智能电表蓄电储能模块的充、放电。

2.根据权利要求1所述的智能电表控制系统，其特征在于：所述电表本体的供电输出端还直接连接至该控制系统的供电输出端，且在该电路上设有由所述控制模块控制启闭的开关。

3.根据权利要求1所述的智能电表控制系统，其特征在于：还包括显示模块、按键模块、报警模块之一或任意组合，所述显示模块、按键模块、报警模块分别与所述控制模块连接。

4.根据权利要求1所述的智能电表控制系统，其特征在于：还包括智能终端，所述控制模块与智能终端无线通信连接。

5.一种智能电表控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，检测智能电表工作参数是否正常，如正常则执行步骤S2，如不正常，则发出警报；

S2，至少设定一个用电周期，每个用电周期至少对应一个充电时间点，设定智能电表自我学习监控时间区间，在设定的学习时间点进行电表自我学习：读取智能电表自我学习监控时间区间内用户端消耗的电量，计算出该智能电表自我学习监控时间区间内指定用电周期内需要消耗的电量Qi，将该电量Qi作为该用电周期所需要存储的电量；

S3，判断当前是否为该用电周期所对应的充电时间点，如果是，则控制充电模块工作，将电能存储于所述智能电表蓄电储能模块中，所述智能电表蓄电储能模块的最大储电量为Q；如果Qi大于Q，则将电量Q作为该充电时间点需要存储的电量；

S4，当用电时，如果当前是用电周期所对应的充电时间点，则控制市电直接供电；如果当前不是用电周期所对应的充电时间点，则控制智能电表蓄电储能模块优先供电，市电补充供电。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，

如果是首个用电周期，并且当前是该用电周期对应的充电时间点，则充电；

如果不是首个用电周期，则将过去N个对应的用电周期的平均用电量作为Qi，N为正整数，并且当前是该用电周期对应的充电时间点，则进行充电。

7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，电表自我学习时还计算充电时间点和/或放电时间点：采集在指定周期内市电的供电需求低峰时段和供电需求高峰时段；将供电需求低峰时段作为充电时间点，供电需求高峰时段作为放电时间点；

当处于充电时间点时，市电可同时对负载进行供电以及对智能电表蓄电储能模块充电。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，当用电时，判断当前是否为放电时间点，如果是，则控制智能电表蓄电储能模块优先供电，市电补充供电；如果不是放电时间点，则控制市电直接供电。

9.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，如果不是首个用电周期，则将计算得到的平均用电量与以往该用户相同用电周期内需要消耗的电量相比，如果两者之间差值在误差允许范围内，并且当前是该用电周期对应的储电时间点，则充电；如果两者之间差值不在误差允许范围内，控制模块控制报警模块发出警报，并不进行充电。

10.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，还设置有m个存储电量等级，分别为Q₁、Q₂……Q_m-1、Q_m,且Q₁<Q₂<……<Q_m-1<Q_m，m为正整数，所述Q_m不大于Q；

当Qi<Q₁时，则不进行充电；

当Q₁<Qi<Q₂时，判断智能电表蓄电储能模块中电量是否不小于Q₁，如是，则不充电；如果不是，则进行充电；

当Q_m-1<Qi<Q_m时，判断智能电表蓄电储能模块中电量是否不小于Q_m-1，如果是，则不充电，如果不是，则进行充电；

当Q_m<Qi时，判断智能电表蓄电储能模块中电量是否不小于Q_m，如果是，则不充电，如果不是，则进行充电，此时如果Q_m＝Q,则仅将智能电表蓄电储能模块的电量充为其最大储电量Q。