CN110858441A - 电能快速上报系统/方法、电能表、及介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电能快速上报系统/方法、电能表及介质，该系统包括：一计量模块，采集用电时产生的实时高频脉冲数据；一控制模块，与计量模块通讯相连，控制所述计量模块的采集频率，并根据所述实时高频脉冲数据运算获得额定时间内的累加高频脉冲值，根据累加高频脉冲值运算获得累加电量值，并定期上报所述累加电量值。采用本技术方案，能提高底层电量更新速率，提高控制模块读取频率，因此能大大缩短电量更新周期。

Description

电能快速上报系统/方法、电能表、及介质

技术领域

本发明涉及电能计量技术领域，特别是涉及一种电能快速上报系统/方法、电能表及介质。

背景技术

电能表，俗称电度表，具有计量用电量的功能，用来测量直流、交流单相和三相电路的有功或无功电能。电能表正朝着智能电能表不断发展。现有电能表计量方式是通过采集功率，利用功率法累加一定时间内的电量，并在主循环，即电表正常工作程序中更新电量数据。

采用现有电能表计量用电量，具有如下缺陷：

(1)计量芯片底层功率更新频率低，导致电量更新慢，底层电量数据就有延后性；一个循环内读取功率频率低，底层电量更新周期长；

(2)主循环中更新电量，容易被其他中断及进程打断，数据更新不及时；

(3)传统电能表为1000常数，出一个脉冲更新0.001kwh电量，需要1.565s才能上报一次电量，电量更新慢。

电能表更新电量的一个循环内，例如加230V电压，10A电流，电能表为1000常数(电能表指示灯每闪1000次用一度电，一度电即1kwh)，上报一次电量需要1.565s，即最快需要1.565s更新电量数据；通讯波特率为9600，传输一帧SML协议帧(只传输电量数据)需要300ms；两帧间隔100ms；考虑极端情况，电量更新之前正好刚启动更新电量，此时需要等第二帧数据电量才有更新，则电量更新时间需要再加上传输一帧SML协议帧(只传输电量数据)需要300ms；主循环可能被打断300ms；上位机接收处理200ms。则上位机收到电量更新时间T＝1565ms+300ms+100ms+300ms+300ms+200ms＝2765ms。故现有方案下达不到长时间2s以内更新电量需求。而PTB(Physikalisch-Technische Bundesanstalt，德国联邦物理技术研究院)的标准要求更新电量需要在2s内。

因此，综上所述，如何克服现有电能表计量电量的缺点，缩短电量更新周期成为亟待解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电能快速上报系统/方法、电能表及介质，用于克服现有电能表电量计量周期长的缺点。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种电能快速上报系统，应用于电能表，包括：一计量模块，采集用电时产生的实时高频脉冲数据；一控制模块，与计量模块通讯相连，控制所述计量模块的采集频率，并根据所述实时高频脉冲数据运算获得额定时间内的累加高频脉冲值，根据累加高频脉冲值运算获得累加电量值，并定期上报所述累加电量值。

于本发明的一实施例中的电能快速上报系统，所述控制模块将定期上报所述累加电量值的优先等级设为最高等级。

于本发明的一实施例中的电能快速上报系统，所述控制模块将电能表常数设置为万位级，用于上报四位小数精度，实则显示两位小数精度的累加电量值。

本发明提供一种电能表，包括：一计量模块，采集用电时产生的实时高频脉冲数据；所述计量模块包括第一计量单元、第二计量单元或/和第三计量单元；一控制模块，与所述计量模块通信相连，控制所述计量模块的采集频率，并根据所述实时高频脉冲数据运算获得额定时间内的累加高频脉冲值，根据累加高频脉冲值运算获得累加电量值，并定期上报所述累加电量值。

于本发明的一实施例中的电能表，所述控制模块包括：一寄存单元，与所述计量模块通信相连，存储所述计量模块采集的实时高频脉冲数据；一读取单元，与所述寄存单元通信相连，读取所述实时高频脉冲数据；一运算处理单元，与所述读取单元通信相连，根据所述实时高频脉冲数据运算获得额定时间内的累加高频脉冲值，并根据累加高频脉冲值运算获得累加电量值；一上报单元，与所述运算处理单元通信相连，定期上报所述累加电量值。

于本发明的一实施例中的电能表，所述电能表还包括：一通信模块，与所述控制模块通信相连，发送所述累加电量值。

于本发明的一实施例中的电能表，所述电能表常数为万位级，用于上报四位小数精度，实则显示两位小数精度的累加电量值。

本发明提供一种电能快速上报方法，应用于电能表，所述电能快速上报方法包括：采集用电时产生的实时高频脉冲数据；控制所述计量模块的采集频率，并根据所述实时高频脉冲数据运算获得额定时间内的累加高频脉冲值，根据累加高频脉冲值运算获得累加电量值，并定期上报所述累加电量值。

于本发明的一实施例中的电能快速上报方法，所述电能快速上报方法还包括：将定期上报所述累加电量值的优先等级设为最高等级。

于本发明的一实施例中，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器调用时实现所述的电能快速上报方法。

如上所述，本发明提供的电能快速上报系统/方法、电能表及介质，具有以下有益效果：

(1)通过读取高频脉冲来更新电量，相同时间内，由于高频脉冲比功率更新时间快，能实现实时、快速更新底层电量。一个循环中读取高频脉冲比一个循环内读取功率的频率高，底层数据更新快。

(2)当存在其他事件将上报电量中断时，上报电量被优先执行，相比于优先处理其他事件，保证实时更新电量，缩短电量更新周期。

(3)控制模块将电能表常数自动处理成万位级常数，得到的累加电量是带四位小数的值，电量更新比电能表常数为千位级的更快，缩短电量更新周期。

(4)在电压230V，电流10A的情况下，能实现两秒以内更新电量，且电量更新周期比现有方案大大缩短。

附图说明

图1显示为本发明一实施例中电能快速上报系统的原理示意图。

图2显示为现有技术读取功率的流程示意图。

图3显示为本发明一实施例中读取高频脉冲的流程示意图。

图4显示为现有技术上报电量的流程示意图。

图5显示为本发明一实施例上报电量流程示意图。

图6显示为本发明一实施例中一个循环的流程示意图。

图7显示为本发明一实施例中电能表的原理示意图。

图8显示为本发明一实施例中电能表的电路示意图。

图9显示为本发明一实施例中电能快速上报方法的流程示意图。

元件标号说明

100 电能快速上报系统

110 计量模块

111 第一计量单元

112 第二计量单元

113 第三计量单元

120 控制模块

121 寄存单元

122 读取单元

123 运算处理单元

124 上报单元

200 电能表

S301～S302 方法步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一

如图1所示，本发明提供一种电能快速上报系统，应用于电能表，包括：一计量模块110，采集用电时产生的实时高频脉冲数据；一控制模块120，与计量模块110通讯相连，控制所述计量模块110的采集频率，并根据所述实时高频脉冲数据运算获得额定时间内的累加高频脉冲值，根据累加高频脉冲值运算获得累加电量值，并定期上报所述累加电量值。具体的，控制模块120通常采用MCU(microprocessor control unit)微处理机控制单元，控制模块120包括寄存器，该寄存器寄存地址为高频脉冲地址。计量模块110，采用计量芯片，能采集的功率和高频脉冲是额定值，功率和脉冲数的关系由如下关系决定：

其中PF为高频脉冲数，P为功率，t为时间。由上述公式可看出，相同时间内，功率更新的频率低，脉冲更新频率高，例如功率300ms更新一次，则脉冲更新时间小于300ms。与现有技术中读取功率相比，现有技术读取功率流程示意图如图2所示，本发明采用的技术方案中将读取对象变为高频脉冲，本发明读取高频脉冲流程示意图如图3所示，因此读取单元122读取频率更快，由于高频脉冲是实时更新，所以底层电量数据不会有延后性，控制模块120运算的累加电量值更及时，上报电量更及时，电量更新周期缩短。

同时，由于功率更新慢，在上电初期，只有电压，没有电量，电量为0，而当有用电情况发生时，上电初期，功率和高频脉冲都没有稳定，若采集对象是功率，相同时间内，例如300ms内采集功率需要采集多次才能采集到功率值，采集到功率之前液晶显示器(LCD)显示电量始终为0，而300ms内采集一次高频脉冲就采集到高频脉冲值，控制模块120上报电量至服务器或主站，电量值由液晶显示器(LCD)显示。因此上电初期，采集高频脉冲比功率提早显示出电量。因为用电过程中，遇到断电或其他突发状况是常事，因此，上电初期就能尽早更新电量，是十分有必要的。随着时间的推移，功率和高频脉冲趋于稳定，当累积功率或累积高频脉冲大于门限值时，即大于临界值时，电能表上的指示灯闪一下，更新累加电量值。因此，本发明能提高底层电量更新速率。

于本发明的一实施例中的电能快速上报系统，所述控制模块120上报电量的优先等级设为最高等级。如图4所示，现有技术中上报电量，遇到其他事件A就会中断上报电量，例如每500ms上报一次电量，当程序运行到490ms时，10ms后该处理上报电量，而在495ms时，突然要处理其他事件A，该事件A处理时间需要300ms，由于上报的优先等级低于其他事件A的优先等级，因此，处理完事件A后才处理电量的上报，即需要300ms+500ms，因此上报电量存在300ms的延迟。而本技术方案中，如图5、6所示，执行上报电量的优先级最高，每一个500ms时间到，不管其他事件A或其他事件B处于什么状态，就算其他事件A已经处理了200ms，而上报电量的时间500ms到了，控制模块120停止处理其他事件A，而优先上报电量，因此，本发明能实现电量的实时上报，大大缩短了电量上报的时间。

于本发明的一实施例中的电能快速上报系统，所述控制模块120将电能表常数处理为万位级，以上报具有四位小数的累加电量值，实则显示具有两位小数的累加电量值。例如，控制模块120将1000常数的电能表处理成10000常数，上报至服务器或主站时更新的电量值小数位由三位小数变为四位小数，例如提供230V电压，10A电流，1000常数的电能表需要用户用掉千分之一度电，一度电即0.001kwh，通常需要1.565s，才更新累加电量值，而10000常数的电能表只需要用户用掉万分之一度电，即0.0001kwh，通常只需0.1565s，就更新累加电量。需要说明的是，因为上报电量具有优先级，若将电能表常数等级再大跨度的提高，比如处理成十万，十万的常数易导致控制模块120一直上报电量，而影响其他事件的处理；另外，若将电能表常数处理等级更大，更新累加电量值的时间特别短，对于现实来讲意义不大。

本申请技术方案以以下方案为例：加230V电压，10A电流，0.156s即可更新电量；通讯波特率为9600，通讯波特率为单片机或计算机在串口通信时的速率，传输一帧SML协议帧(只传输电量数据)需要300ms；两帧间隔100ms；(考虑极端情况，电量更新之前正好刚启动上报电量，此时需要等第二帧数据电量才有更新，则电量更新时间需要再加上传输一帧SML协议帧(只传输电量数据)需要300ms)；上位机处理200ms。则上位机收到电量更新时间T＝156ms+300ms+100ms+300ms+200ms＝1056ms左右。新方案下可以满足长时间2s以内更新电量需求，满足PTB(Physikalisch-Technische Bundesanstalt，德国联邦物理技术研究院)要求更新电量需要在2s内的标准，与现有技术中，相同参数下的电量更新时间2765ms相比，采用本技术方案大大缩短了电量上报周期的时间。

实施例二

对应上述实施例，本发明还能提供一种电能表，如图7所示，包括：一计量模块110，采集用电时产生的实时高频脉冲数据；所述计量模块110包括第一计量单元111、第二计量单元112或/和第三计量单元113；一控制模块120，与所述计量模块110通信相连，控制所述计量模块110的采集频率，并根据所述实时高频脉冲数据运算获得额定时间内的累加高频脉冲值，根据累加高频脉冲值运算获得累加电量值，并定期上报所述累加电量值。具体的，如图8所示，以三相电能表200为例，该三相电能表200具有线路1、2、3三相电路，分别与第一计量单元111、第二计量单元112、第三计量单元113电性连接，控制模块120与第一计量单元111、第二计量单元112、第三计量单元113通过串口，优选为SPI或串口双向通信。控制模块120将累加电量上报给服务器或主站，电量值由液晶显示器(LCD)显示。

于本发明的一实施例中的电能表，所述控制模块120包括：一寄存单元121，与所述计量模块110通信相连，存储所述计量模块110采集的实时高频脉冲数据；一读取单元122，与所述寄存单元121通信相连，读取所述实时高频脉冲数据；一运算处理单元123，与所述读取单元122通信相连，根据所述实时高频脉冲数据运算获得额定时间内的累加高频脉冲值，并根据累加高频脉冲值运算获得累加电量值；一上报单元124，与所述运算处理单元123通信相连，定期上报所述累加电量值。

于本发明的一实施例中的电能表，所述电能表200还包括：一通信模块，与所述控制模块通信相连，发送所述累加电量值。

于本发明的一实施例中的电能表，所述电能表200常数为万位级，用于上报四位小数精度，实则显示两位小数精度的累加电量值。

实施例三

对应上述实施例，本发明实施例提供一种电能快速上报方法。本发明所述的电能快速上报方法的保护范围不限于本实施例列举的步骤执行顺序，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的步骤增减、步骤替换所实现的方案都包括在本发明的保护范围内。

本发明实施例一所述的电能快速上报系统可以实现本发明所述的电能快速上报方法，但本发明所述的电能快速上报方法的实现装置包括但不限于本实施例列举的电能快速上报系统的结构，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的结构变形和替换，都包括在本发明的保护范围内。

如图9所示，所述电能快速上报方法应用于电能表，所述电能快速上报方法包括：步骤一S301：采集用电时产生的实时高频脉冲数据；步骤一S302：控制所述计量模块110的采集频率，并根据所述实时高频脉冲数据运算获得额定时间内的累加高频脉冲值，根据累加高频脉冲值运算获得累加电量值，并定期上报所述累加电量值。所述电能快速上报方法的实施方式与电能快速上报系统、电能表的实施方式类似，故不再赘述。

于本发明的一实施例中，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器调用时实现所述的电能快速上报方法。所述计算机可读存储介质可能包含随机存取存储器(RandomAccessMemory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。

综上所述，本发明提供的电能快速上报系统、电能表、方法、及介质，采用读取高频脉冲的方式，底层电量更新快，控制模块120读取频率高，二者结合缩短了上报电量周期，所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种电能快速上报系统，应用于电能表，其特征在于，包括：

一计量模块，采集用电时产生的实时高频脉冲数据；

一控制模块，与计量模块通讯相连，控制所述计量模块的采集频率，并根据所述实时高频脉冲数据运算获得额定时间内的累加高频脉冲值，根据累加高频脉冲值运算获得累加电量值，并定期上报所述累加电量值。

2.根据权利要求1所述的电能快速上报系统，其特征在于，所述控制模块将定期上报所述累加电量值的优先等级设为最高等级。

3.根据权利要求1或2任一项所述的电能快速上报系统，其特征在于，所述控制模块将电能表常数设置为万位级，用于上报四位小数精度，实则显示两位小数精度的累加电量值。

4.一种电能表，其特征在于，包括：

一计量模块，采集用电时产生的实时高频脉冲数据；所述计量模块包括第一计量单元、第二计量单元或/和第三计量单元；

一控制模块，与所述计量模块通信相连，控制所述计量模块的采集频率，并根据所述实时高频脉冲数据运算获得额定时间内的累加高频脉冲值，根据累加高频脉冲值运算获得累加电量值，并定期上报所述累加电量值。

5.根据权利要求4所述的电能表，其特征在于，所述控制模块包括：

一寄存单元，与所述计量模块通信相连，存储所述计量模块采集的实时高频脉冲数据；

一读取单元，与所述寄存单元通信相连，读取所述实时高频脉冲数据；

一运算处理单元，与所述读取单元通信相连，根据所述实时高频脉冲数据运算获得额定时间内的累加高频脉冲值，并根据累加高频脉冲值运算获得累加电量值；

一上报单元，与所述运算处理单元通信相连，定期上报所述累加电量值。

6.根据权利要求4所述的电能表，其特征在于，所述电能表还包括：

一通信模块，与所述控制模块通信相连，发送所述累加电量值。

7.根据权利要求4所述的电能表，其特征在于，所述电能表常数为万位级，用于上报四位小数精度，实则显示两位小数精度的累加电量值。

8.一种电能快速上报方法，应用于电能表，其特征在于，所述电能快速上报方法包括：

采集用电时产生的实时高频脉冲数据；

控制所述计量模块的采集频率，并根据所述实时高频脉冲数据运算获得额定时间内的累加高频脉冲值，根据累加高频脉冲值运算获得累加电量值，并定期上报所述累加电量值。

9.根据权利要求8所述的电能快速上报方法，其特征在于，所述电能快速上报方法还包括：

将定期上报所述累加电量值的优先等级设为最高等级。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器调用时实现权利要求8至9任一项所述的电能快速上报方法。

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