CN109991493A - 电能监测方法、装置、设备和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电能监测方法、装置、设备和系统，方法包括：获取互感器输出的供电电源的采样信息；根据采样信息，确定供电电源的实际变比参数；判断实际变比参数与供电电源的理论变比参数供电电源的理论变比参数，是否一致，其中，供电电源的理论变比参数供电电源的理论变比参数从预存储的互感器的精度变化参数模型中获取的；若实际变比参数与理论变比参数不一致，将实际变比参数校准为理论变比参数；根据理论变比参数，确定供电电源的供电信息。采用本发明的技术方案，能够在互感器输出的供电电源的采样信息存在误差的情况下，仍能够得到精准的供电电源的供电信息，提高了电能监测的精度。

Description

电能监测方法、装置、设备和系统

技术领域

本发明涉及电能监测技术领域，具体涉及一种电能监测方法、装置、设备和系统。

背景技术

随着工业化发展，用电设备的增多，对能源需求越来越大，不管是自动化工厂还是智能化家居，还是交通，电力应用已经成为能源应用的主体，在能源的利用上，如何更有效的控制及调度资源成为很关键的技术，这不仅改善能源的需求，还可针对不同的需求进行更优的配置，达到最大利用。

电能的优化和调度，离不开电能监测技术，现有技术中需要借助互感器对供电电源的电压、电流进行变比后，得到供电电源的采样信息，并对供电电源的采样信息进行分析后得到供电电源的供电信息，从而实现电能的监测。

但是，由于受互感器的精度及其非线性的属性的影响，使得互感器输出的供电电源的采样信息存在误差，导致得到的供电电源的供电信息准精度较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电能监测方法、装置、设备和系统，以解决由于受互感器的精度及其非线性的属性的影响，使得互感器输出的供电电源的采样信息存在误差，导致得到的供电电源的供电信息准精度较低的问题。

为实现以上目的，本发明提供一种电能监测方法，包括：

获取互感器输出的供电电源的采样信息；

根据所述采样信息，确定所述供电电源的实际变比参数；

判断所述实际变比参数与供电电源的理论变比参数所述供电电源的理论变比参数，是否一致，其中，供电电源的理论变比参数所述供电电源的理论变比参数从预存储的互感器的精度变化参数模型中获取的；

若所述实际变比参数与所述理论变比参数不一致，将所述实际变比参数校准为所述理论变比参数；

根据所述理论变比参数，确定所述供电电源的供电信息。

进一步地，上述所述的方法中，所述判断所述供电电源的实际变比参数与预存储的互感器的精度变化参数模型中的理论变比参数是否一致之前，还包括：

从所述互感器内读取所述精度变化参数模型。

进一步地，上述所述的方法中，所述从所述互感器内读取所述精度变化参数模型，包括：

检测所述互感器是否上电；

若检测到所述互感器上电，从所述互感器内读取所述精度变化参数模型，以便对所述互感器进行校准。

进一步地，上述所述的方法中，所述将所述实际变比参数校准为所述理论变比参数，包括：

计算所述供电电源的实际变比参数和所述理论变比参数之间的差值作为校准参数；

基于所述校准参数，将所述实际变比参数校准为所述理论变比参数。

进一步地，上述所述的方法中，所述将所述实际变比参数校准为所述理论变比参数，包括：

将所述实际变比参数替换为所述理论变比参数。

本发明还提供一种电能监测装置，包括：

获取模块，用于获取互感器输出的供电电源的采样信息；

确定模块，用于根据所述采样信息，确定所述供电电源的实际变比参数；

判断模块，用于判断所述实际变比参数与供电电源的理论变比参数所述供电电源的理论变比参数，是否一致，其中，供电电源的理论变比参数所述供电电源的理论变比参数从预存储的互感器的精度变化参数模型中获取的；

校准模块，用于若所述实际变比参数与所述理论变比参数不一致，将所述实际变比参数校准为所述理论变比参数；

所述确定模块，用于根据所述理论变比参数，确定所述供电电源的供电信息。

进一步地，上述所述的装置中，所述互感器内设置有存储模块，所述精度变化参数模型预先存储在所述存储模块内；

所述装置，还包括：

读取模块，用于从所述存储模块内读取所述精度变化参数模型。

进一步地，上述所述的装置中，所述读取模块具体用于：

检测所述互感器是否上电；

若检测到所述互感器上电，从所述互感器内读取所述精度变化参数模型，以便对所述互感器进行校准。

进一步地，上述所述的装置中，所述校准模块具体用于：

计算所述供电电源的实际变比参数和所述理论变比参数之间的差值作为校准参数；

基于所述校准参数，将所述实际变比参数校准为所述理论变比参数。

进一步地，上述所述的装置中，所述校准模块，具体用于：

将所述实际变比参数替换为所述理论变比参数。

本发明还提供一种电能监测设备，包括采样电路、电能监测芯片和中央处理器；

所述采样电路和中央处理器分别与所述电能监测芯片相连；

所述采样电路，用于获取互感器输出的供电电源的采样信息；

所述电能监测芯片，用于根据所述采样信息，确定所述供电电源的实际变比参数；

所述中央处理器，用于判断所述实际变比参数与供电电源的理论变比参数所述供电电源的理论变比参数，是否一致，其中，供电电源的理论变比参数所述供电电源的理论变比参数从预存储的互感器的精度变化参数模型中获取的；若所述实际变比参数与所述理论变比参数不一致，将所述实际变比参数校准为所述理论变比参数；

所述电能监测芯片还用于根据所述理论变比参数，确定所述供电电源的供电信息。

本发明还提供一种电能监测系统，包括互感器和如上所述的电能监测设备；

所述互感器与所述电能监测设备相连。

进一步地，上述所述的电能监测系统中，所述互感器包括取电线圈、整流稳压电路和存储模块；

所述精度变化参数模型预先存储在所述存储模块内；

所述取电线圈和所述存储模块分别与所述整流稳压电路相连；

所述取电线圈从所述供电电源取电产生感应电压；

所述整流稳压电路对所述感应电压进行整流稳压，得到所述存储模块的工作电压，以对所述存储模块进行供电。

本发明的电能监测方法、装置、设备和系统，通过获取互感器输出的供电电源的采样信息；根据供电电源的采样信息，确定供电电源的实际变比参数；判断供电电源的实际变比参数与供电电源的理论变比参数是否一致；若实际变比参数与理论变比参数不一致，将供电电源的实际变比参数校准为理论变比参数，以根据所述理论变比参数，确定所述供电电源的供电信息。采用本发明的技术方案，能够在互感器输出的供电电源的采样信息存在误差的情况下，仍能够得到精准的供电电源的供电信息，提高了电能监测的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的电能监测方法实施例的流程图；

图2为本发明的电能监测装置实施例的结构示意图；

图3为本发明的电能监测设备实施例的结构示意图；

图4为本发明的电能监测系统实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

图1为本发明的电能监测方法实施例的流程图，如图1所示，本实施例的电能监测方法具体可以包括如下步骤：

100、获取互感器输出的供电电源的采样信息；

本实施例中，当供电电源接入互感器后，互感器内部线圈取电产生感应电压，对供电电源的电压或者电流进行变比后得到供电电源的采样信息，如，供电电源的变比电流、变比电压等。当互感器输出供电电源的采样信息后，可以被电能检测装置获取。其中，互感器可以为外置电流互感器或外置电压互感器，也可以为板载电流互感器或板载电压互感器。

101、根据供电电源的采样信息，确定供电电源的实际变比参数；

在获取到供电电源的采样信息后，可以对供电电源的采样信息进行分析计算，以便确定供电电源的实际变比参数，例如，供电电源的实际变比参数可以为比值，如20，也可以为具体地变比，如100：5。

102、判断供电电源的实际变比参数与预供电电源的理论变比参数是否一致；

本实施例中，可以预先存储互感器的精度变化参数模型，该精度变化参数模型中包含互感器的各个变比对应的理论变比参数，在确定供电电源的供电信息后，可以从互感器的精度变化参数模型中确定该供电信息下的理论变比参数，从而可以判断供电电源的实际变比参数与预供电电源的理论变比参数是否一致。其中，互感器的精度变化参数模型可以为曲线形式，也可以为表格形式，本实施例不做具体限制。该互感器的精度变化参数模型在互感器生产设计测试后得到的，并对该互感器的精度变化参数模型进行存储。同理，理论变比参数也可以为比值，如20，也可以为具体地变比，如100：5。

例如，每个互感器在理想状况下其成线性变化的，但因互感器材料等影响，其会存在一定误差，因此，在互感器生产完成后，可以选取多个输入电压值或输入电流值，得到并得到相应的输出电压值或输出电流值作为测试值，并将多个测试点数据采用平滑曲线相连，在每个测试点标注测试值和理论，从而可以得知那个测试点存在变比误差，进而得到互感器的精度变化参数模型，这样，在实际使用互感器时，在得到供电电源的供电信息对应的实际变比参数后，可以将实际变比参数对应的数值与测试值相比对，以便获知实际变比参数是否存在误差，进而可以获知实际变比参数与理论变比参数是否一致。

本实施例中，优选为在互感器内部设置一个存储模块，将互感器的主要参数和互感器的精度变化参数模型存储在该存储模块中，这样，当互感器完成上电后，需要从存储模块内读取该精度变化参数模型后，再判断供电电源的实际变比参数与预供电电源的理论变比参数是否一致，以便完成上电校准。具体地，可以检测互感器是否上电；若检测到互感器上电，从互感器内读取精度变化参数模型，以便对互感器进行校准，若未上电，则不再进校准。

例如，互感器的变比为100A:5A，互感器的输入电流为0.5A—100A；因为变比存在误差，则互感器存储单元储存了此互感器在电流0.5A—100A范围内的变比精度和相位0—360°范围内的变化误差的变化曲线作为互感器的精度变化参数模型。当供电电源接入互感器时，取电线圈产生感应电压，经整流稳压后对存储模块供电，从而使得电能监测装置能够从存储模块读取互感器的精度变化参数模型。

103、若供电电源的实际变比参数与供电电源的理论变比参数不一致，将供电电源的实际变比参数校准为供电电源的理论变比参数。

在一个具体实现过程中，若供电电源的实际变比参数与供电电源的理论变比参数不一致，可以将实际变比参数校准为理论变比参数，以对互感器输出的采样信息进行校准。若供电电源的实际变比参数与供电电源的理论变比参数一致，则不需要进行校准，

具体地，可以计算出实际变比参数的数值与理论变比参数的数值之间的差值，将二者的差值作为校准参数，以将实际变比参数校准为理论变比参数，也可以直接将理论参数的数值作为校准参数，将实际变比参数替换为理论变比参数后，使实际变比参数校准为理论变比参数，本实施例不做具体限制。

例如，当供电电源输入100A时，次级理论输出5A，但是存在变比精度误差，此处变比可能为100:4.998，则实际输出为4.998A，而互感器的精度变化参数模型的理论变比参数进行对比后，得知在4.998A此处变比存在误差，理论值应为5A，此时，将实际输出的数值校准为5A。

104、根据理论变比参数，确定供电电源的供电信息。

在将实际编辑参数校准为理论变比参数后，可以根据相关计算规则，计算供电电源的供电信息，从而确定供电电源的供电信息，以便实现电能的监测。其中，供电电源的供电信息包括供电电源的电压、供电电源的电流、供电电源的相位、供电电源的视在功率、供电电源的有功功率、供电电源的无功功率、供电电源的频率等。

本实施例中，无论是外置互感器还是板载互感器均需要根据互感器的精度变化参数模型中供电电源的理论变比参数，对得到的互感器输出的采样信息进行校准，使得即使互感器得到的供电电源的采样信息存在误差，也不会影响最终所需要的供电电源的供电信息，从而使得在利用外置互感器进行电能监测情况下，增加互感器的校准过程，提高电能监测精度。在利用板载互感器情况下，无需在利用标准源接入互感器后输出标准信号，而是直接利用互感器的精度变化参数模型中供电电源的理论变比参数即可，从而提高了监测效率和监测精度。

本发明的电能监测方法，通过获取互感器输出的供电电源的采样信息；根据供电电源的采样信息，确定供电电源的实际变比参数；判断供电电源的实际变比参数与供电电源的理论变比参数是否一致；若实际变比参数与理论变比参数不一致，将供电电源的实际变比参数校准为理论变比参数，以根据理论变比参数，确定供电电源的供电信息。采用本发明的技术方案，能够在互感器输出的供电电源的采样信息存在误差的情况下，仍能够得到精准的供电电源的供电信息，提高了电能监测的精度。

在一个具体实现过程中，供电系统中往往存在多个供电电源，为了对所有供电电源进行电能监测，本实施例中，在获取到每个供电电源的供电信息后，需要将每个供电电源的供电信息发送给上位机，以便由上位机完成整体监测。

图2为本发明的电能监测装置实施例的结构示意图，如图2所示，本实施例的电能监测装置包括获取模块10、确定模块11、判断模块12、校准模块13。

获取模块10，用于获取互感器输出的供电电源的采样信息；

确定模块11，用于根据获取的采样信息，确定供电电源的实际变比参数；

判断模块12，用于判断确定的实际变比参数与供电电源的理论变比参数，是否一致供电电源的实际变比参数供电电源的理论变比参数；

其中，供电电源的理论变比参数从预存储的互感器的精度变化参数模型中获取的；例如，本实施例优选为在互感器内设置有存储模块，并将精度变化参数模型预先存储在存储模块内，因此，如图2所示，本实施例的电能监测装置还可以包括读取模块14，读取模块14需要从存储模块内读取该精度变化参数模型后，再判断供电电源的实际变比参数与供电电源的理论变比参数是否一致。

校准模块13，用于若供电电源的实际变比参数与供电电源的理论变比参数不一致，将供电电源的实际变比参数校准为供电电源的理论变比参数；

确定模块11还用于根据理论变比参数，确定供电电源的供电信息。

例如，据供电电源的实际变比参数和供电电源的理论变比参数，确定供电信息的校准参数，以便基于供电信息的校准参数，得到供电电源的供电信息从而实现电能监测。例如，计算供电电源的实际变比参数和理论变比参数之间的差值作为校准参数；基于校准参数，将实际变比参数校准为理论变比参数。或者，将实际变比参数替换为理论变比参数。

本发明的电能监测装置，通过获取互感器输出的供电电源的采样信息；根据供电电源的采样信息，确定供电电源的实际变比参数；判断供电电源的实际变比参数与供电电源的理论变比参数是否一致；若实际变比参数与理论变比参数不一致，将供电电源的实际变比参数校准为理论变比参数，以根据理论变比参数，确定供电电源的供电信息。采用本发明的技术方案，能够在互感器输出的供电电源的采样信息存在误差的情况下，仍能够得到精准的供电电源的供电信息，提高了电能监测的精度。在一个具体实现过程中，供电系统中往往存在多个供电电源，为了对所有供电电源进行电能监测，本实施例中，校准模块13在获取到每个供电电源的供电信息后，需要将每个供电电源的供电信息发送给上位机，以便由上位机完成整体监测。

图3为本发明的电能监测设备实施例的结构示意图，如图3所示，本实施例的电能监测设备包括采样电路20、电能监测芯片21和中央处理器22；

采样电路20和中央处理器22分别与电能监测芯片21相连；

采样电路20，用于取互感器输出的供电电源的采样信息；

电能监测芯片21，用于根据采样信息，确定供电电源的实际变比参数；

中央处理器22，用于判断供电电源的实际变比参数与供电电源的理论变比参数是否一致，其中，供电电源的理论变比参数从预存储的互感器的精度变化参数模型中获取的；若实际变比参数与理论变比参数不一致，将实际变比参数校准为理论变比参数供电信息；

电能监测芯片21还用于根据理论变比参数，确定供电电源的供电信息。

图4为本发明的电能监测系统实施例的结构示意图，如图4所示，本实施例的电能监测系统包括互感器3和如上实施例的电能监测设备2；其中，互感器3与电能监测设备2相连。

例如，互感器3包括取电线圈31、整流稳压电路32和存储模块33；精度变化参数模型预先存储在存储模块33内；取电线圈31和存储模块33分别与整流稳压电路32相连；取电线圈31从供电电源取电产生感应电压；整流稳压电路32对感应电压进行整流稳压，得到存储模块33的工作电压，以对存储模块33进行供电。

如图4所示，本实施例的互感器3还可以包括正输入端34、负输入端35、正输出端36、负输出端37和通讯端38，供电电源分别与正输入端34和负输入端35相连，取样电路20分别与正输出端36和负输出端37相连，通讯端38分别与存储模块33和中央处理器22相连。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

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。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种电能监测方法，其特征在于，包括：

获取互感器输出的供电电源的采样信息；

根据所述采样信息，确定所述供电电源的实际变比参数；

判断所述实际变比参数与供电电源的理论变比参数所述供电电源的理论变比参数，是否一致，其中，供电电源的理论变比参数所述供电电源的理论变比参数从预存储的互感器的精度变化参数模型中获取的；

若所述实际变比参数与所述理论变比参数不一致，将所述实际变比参数校准为所述理论变比参数；

根据所述理论变比参数，确定所述供电电源的供电信息。

2.根据权利要1所述的方法，其特征在于，所述判断所述供电电源的实际变比参数与预存储的互感器的精度变化参数模型中的理论变比参数是否一致之前，还包括：

从所述互感器内读取所述精度变化参数模型。

3.根据权利要2所述的方法，其特征在于，所述从所述互感器内读取所述精度变化参数模型，包括：

检测所述互感器是否上电；

若检测到所述互感器上电，从所述互感器内读取所述精度变化参数模型，以便对所述互感器进行校准。

4.根据权利要1所述的方法，其特征在于，所述将所述实际变比参数校准为所述理论变比参数，包括：

计算所述供电电源的实际变比参数和所述理论变比参数之间的差值作为校准参数；

基于所述校准参数，将所述实际变比参数校准为所述理论变比参数。

5.根据权利要1所述的方法，其特征在于，所述将所述实际变比参数校准为所述理论变比参数，包括：

将所述实际变比参数替换为所述理论变比参数。

6.一种电能监测装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取互感器输出的供电电源的采样信息；

确定模块，用于根据所述采样信息，确定所述供电电源的实际变比参数；

判断模块，用于判断所述实际变比参数与供电电源的理论变比参数所述供电电源的理论变比参数，是否一致，其中，供电电源的理论变比参数所述供电电源的理论变比参数从预存储的互感器的精度变化参数模型中获取的；

校准模块，用于若所述实际变比参数与所述理论变比参数不一致，将所述实际变比参数校准为所述理论变比参数；

所述确定模块，还用于根据所述理论变比参数，确定所述供电电源的供电信息。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述互感器内设置有存储模块，所述精度变化参数模型预先存储在所述存储模块内；

所述装置，还包括：

读取模块，用于从所述存储模块内读取所述精度变化参数模型。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述读取模块具体用于：

检测所述互感器是否上电；

若检测到所述互感器上电，从所述互感器内读取所述精度变化参数模型，以便对所述互感器进行校准。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述校准模块具体用于：

计算所述供电电源的实际变比参数和所述理论变比参数之间的差值作为校准参数；

基于所述校准参数，将所述实际变比参数校准为所述理论变比参数。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述校准模块，具体用于：

将所述实际变比参数替换为所述理论变比参数。

11.一种电能监测设备，其特征在于，包括采样电路、电能监测芯片和中央处理器；

所述采样电路和中央处理器分别与所述电能监测芯片相连；

所述采样电路，用于获取互感器输出的供电电源的采样信息；

所述电能监测芯片，用于根据所述采样信息，确定所述供电电源的实际变比参数；

所述中央处理器，用于判断所述实际变比参数与供电电源的理论变比参数所述供电电源的理论变比参数，是否一致，其中，供电电源的理论变比参数所述供电电源的理论变比参数从预存储的互感器的精度变化参数模型中获取的；若所述实际变比参数与所述理论变比参数不一致，将所述实际变比参数校准为所述理论变比参数；

所述电能监测芯片还用于根据所述理论变比参数，确定所述供电电源的供电信息。

12.一种电能监测系统，其特征在于，包括互感器和如权利要11所述的电能监测设备；

所述互感器与所述电能监测设备相连。

13.根据权利要求12所述的电能监测系统，其特征在于，所述互感器包括取电线圈、整流稳压电路和存储模块；

所述精度变化参数模型预先存储在所述存储模块内；

所述取电线圈和所述存储模块分别与所述整流稳压电路相连；

所述取电线圈从所述供电电源取电产生感应电压；

所述整流稳压电路对所述感应电压进行整流稳压，得到所述存储模块的工作电压，以对所述存储模块进行供电。