CN111077364A - 一种电能计量通信方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电能计量通信方法及装置，方法包括：获取电能表的瞬时电能，当电能发生变化时，获取电能变化时间点前后的电能值以及电能差值；若电能差值大于预设的阈值，则电能表发送电能数据包至高级量测体系。本申请只需要传输电能变化时间点前后电能表的电能值及电能差值，而不需要定时传输电能表的相应数据，减少的传输数据量。

Description

一种电能计量通信方法及装置

技术领域

本申请涉及电能计量通信技术领域，尤其涉及一种电能计量通信方法及装置。

背景技术

传统的基于时间驱动的电能计量是测量电压、电流和功率(产生或消耗)等电量的过程。为了提供最近电力系统的相关信息，电表需要连续计算电压和电流输入的数字化样本。高级量测体系(AMI)承载并自动收集、解释和交换仪表和网格参与者之间的数字数据序列。计量数据被提供给AMI，以便使用通信网络进行进一步的信息处理。为了评估多个网格点的稳定性，它们使用一个公共的同步时间源并与向量一起操作。这种方法涉及昂贵的设备和大量数据的交换。

为了提高自动化过程和操作成本，计量装置能够与AMI双向通信。通过宽带连接通道实时测量信息流会产生很大的不同，因为它保证了对网格段的更好的过程控制。然而，频繁运行的时间驱动计量方案意味着非常昂贵的数据流量负载，并导致“大数据”问题。因此，对如何解决电能计量通信中“大数据”问题进行研究显得尤为重要。

由此可见，如何实现减少电能计量通信中数据流量负载是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种电能计量通信方法及装置，使得只需要传输电能变化时间点前后电能表的电能值及电能差值，而不需要定时传输电能表的相应数据，减少的传输数据量。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种电能计量通信方法，所述方法包括：

获取电能表的瞬时电能，当所述电能发生变化时，获取电能变化时间点前后的电能值以及电能差值；

若所述电能差值大于预设的阈值，则电能表发送电能数据包至高级量测体系。

可选的，在所述则电能表发送电能数据包至高级量测体系之后，还包括：

对所示电能数据包中的数据进行重构，得到负荷的原始形状。

可选的，所述电能数据包包括：

电能表ID以及电能表电能变化时间点前后的电能值。

可选的，若所述电能数据包中存在电能值缺失，则根据变化时间点之前的电能值重建缺失的电能值。

本申请第二方面提供一种电能计量通信装置，所述装置包括：

电能获取模块，所述电能获取模块用于获取电能表的瞬时电能，当所述电能发生变化时，获取电能变化时间点前后的电能值以及电能差值；

数据发送模块，所述数据发送模块用于当所述电能差值大于预设的阈值，将电能表的电能数据包至高级量测体系。

可选的，重构单元，所述重构单元用于对所示电能数据包中的数据进行重构，得到负荷的原始形状。

可选的，所述电能数据包包括：

电能表ID以及电能表电能变化时间点前后的电能值。

可选的，重建单元，所述重建单元用于当所述电能数据包中存在电能值缺失，则根据变化时间点之前的电能值重建缺失的电能值。

本申请第三方面提供一种电能计量通信设备，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令，执行如上述第一方面所述的电能计量通信的方法的步骤。

本申请第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述第一方面所述的方法。

从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

本申请实施例中，提供了一种电能计量通信方法，包括：获取电能表的瞬时电能，当电能发生变化时，获取电能变化时间点前后的电能值以及电能差值；若电能差值大于预设的阈值，则电能表发送电能数据包至高级量测体系。

本申请只需要传输电能变化时间点前后电能表的电能值及电能差值，而不需要定时传输电能表的相应数据，减少的传输数据量。

附图说明

图1为本申请一种电能计量通信方法的一个实施例的方法流程图；

图2为本申请一种电能计量通信方法与基于时间驱动的电能表时间标度对比示意图；

图3为基于时间驱动的电能计量示意图；

图4为本申请一种电能计量通信方法的一个实施例中的负荷形状图；

图5为本申请中一种电能计量通信方法的一个实施例中的对数据进行重构之后的负荷形状图；

图6为本申请一种电能计量通信装置的一个实施例的示意图。

具体实施方式

在现有的基于时间驱动的电能表计量方法中，将测量的电量在固定时间间隔与高级量测体系进行通信，由于电能计量需要非常频繁的采样以捕获智能家居中的事件并作出反应，因此其计量的时间间隔非常小。如图2所示一种电能计量通信方法与基于时间驱动的电能表时间标度对比示意图，在图2下半部分的基于时间驱动的电能表计量方法中，电能表每隔固定的时间进行计量，其通信方式传输数量庞大，数据的重复性较高，通信效率较低。

在基于时间驱动的电能表计量方法中，电能计量需要非常频繁的时间采样，以捕获智能家居中的事件并作出反应。电表将数据包发送给高级量测体系(AMI)进行进一步的数据处理。然而，以亚秒级的速率在数百万个节点之间传输的度量事件产生了pb级的数据来管理和支付。时间驱动的电能计量(TDM)足以支持计费程序，但需求侧管理(DSM)和稳定性控制需要实时信息。图3为罕见的样本掩盖了电能变化的真实时间，从图中可以看出P(t)变化的时间点(即图中实线中E(t)发生变化的时刻)tk和TDM发布电能值E(t)的时间点tk(即虚线中E(t)发生变幻的时刻)可能相差很远，并且由于每天间隔固定时刻发送电能表数据包，因此宽频带有剩余时间用于新用途。

由于非常频繁的内部采样电能数据，

TDM采集到的电能数据非常精确:E_t≈E(t)。缩短Δt单位到次秒级采样，这赋给了高数据流量的时效性，而Δt的增大将减少数据量，但也减低了时效性。可能存在最优的权衡，但是有效的网格控制依赖于触发事件并将其实时传输到AMI的能力。

在本申请中，采用基于时间驱动的电能计量方法EDM，当电能发生变化时，由电能表直接发送电能数据到AMI，因此，只需要传输电能变化时间点前后电能表的电能值及电能差值，而不需要定时传输电能表的相应数据，减少的传输数据量。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1为本申请一种电能计量通信方法的一个实施例的方法流程图，如图1所示，图1中包括：

101、获取电能表的瞬时电能，当电能发生变化时，获取电能变化时间点前后的电能值以及电能差值。

需要说明的是，在一种具体的实施例中，如图4所示的本申请一种电能计量通信方法的一个实施例中的负荷形状图，图中，由于电能表本身电能变化的时刻不固定，因此，在图中电能只在7个时间节点又发生变化，而在如图2所示的一种电能计量通信方法与基于时间驱动的电能表时间标度对比示意图中，基于时间驱动的电能表计量方法每隔两小时的固定时间由AMI采集一次电能数据，因此相比于基于时间驱动的电能表方法，本申请需要传输的次数更少。以上仅是本申请的一个实例说明，并不代表实际的实施方式。

另外，当电能发生变化的时候，仅需要获取电能变化前后的电能量E(t_i)及E(t_i-1)，以及电能差值ΔE_i,i-1＝E(t_i)-E(t_i-1)。

102、若电能差值大于预设的阈值，则电能表发送电能数据包至高级量测体系。

需要说明的是，在判断电能表是否发生电能变化时，需要将电能的差值ΔE_i,i-1与预设的阈值进行比较，当ΔE_i,i-1大于预设的阈值时才能确定电能表发生电能变化，另外，在一种具体的实施例中，还需要判断E(t_i)及E(t_i-1)是否大于0，只有当E(t_i)及E(t_i-1)大于0时才对ΔE_i,i-1作出进一步的判断；当满足上述条件时，电能表才将电能数据发送给高级测量体系。

在本申请中，采用基于时间驱动的电能计量方法EDM，当电能发生变化时，由电能表直接发送电能数据到AMI，因此，只需要传输电能变化时间点前后电能表的电能值及电能差值，而不需要定时传输电能表的相应数据，减少的传输数据量。

在一种具体的实施方式中，本申请的方法中电能数据包包括：电能表ID以及电能表电能变化时间点前后的电能值。

需要说明的是，当电能表发生电能变化时，EDM序列的电能数据包为

其中，MeterID表示电能表的ID，

表示第j时刻电能表的电能。

在一种具体的实施方式中，若所述电能数据包中存在电能值缺失，则根据变化时间点之前的电能值重建缺失的电能值。

需要说明的是，定义EDM使用的描述过程动态的数字事件为：

DE_j＝MeterId_j,[Rcpt_j],ΔE_j,t_j,[E_k,t_k]

其中，MeterId_j表示哪个节点生成更改的数据，Rcpt_j表示接收方，时间戳t_j表示变化发生的时间，ΔE_j描述能量变化(单位为Wh)，可选项E_k重复上一个已知电量数据。如果EDM数据包有缺失的或延迟，E_prev,E_current和E_next中的一项，如分别为E_j-1,E_j,和E_j+1，可以用来重建其它：

E_j＝E_j-1+ΔE_j

E_j+1＝E_j+ΔE_j+1

原始EDM数据包多包含一个字，即ΔE_j(整数)。相应的EMD数据帧也随着标准协议和加密而增长。

在一种具体的实施方式中，还包括：对所示电能数据包中的数据进行重构，得到负荷的原始形状。

需要说明的是，可以设图4中的电能脉冲函数为f^-1(E)＝P，则使用矩阵运算重建作为原始形状的最优逼近，其计算如下：

P^*×[t_i-1,t_i]

两个相邻的能量变化{ΔE_i-1和ΔE_i}及其它们的计时{Δt_i-1Δt_i,t_i|t_i-1}是足够用矩阵运算进行重构。此外，每个EDM消息提供一个新的知识项：它可以计算E_j＝E_j-k+ΔE_j,j-k。图5左边为仅使用少量的E_j和f^-1(E)，就可以重新计算相应的E值并得到脉冲图像。为了获得近似于原始图像的简化形状，可以使用相对较少的点绘制P(t)＝const的水平线。图5右边为从左边经过矩阵运算P_k ^*×Δt_k构成的简化形状，其中Δt_k表示相邻电能变化时间点的差值。

以上是本申请一种电能计量通信方法的实施例，本申请还包括一种电能计量通信装置的实施例，如图6所示，包括：

电能获取模块201，用于获取电能表的瞬时电能，当电能发生变化时，获取电能变化时间点前后的电能值以及电能差值。

数据发送模块202，用于当电能差值大于预设的阈值，将电能表的电能数据包至高级量测体系。

在一种具体的实施方式中，还包括：

重构单元，用于对电能数据包中的数据进行重构，得到负荷的原始形状。

重建单元，用于当电能数据包中存在电能值缺失，则根据变化时间点之前的电能值重建缺失的电能值。

本申请还提供了一种电能计量通信设备，包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行本申请一种电能计量通信方法的实施例。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行本申请一种电能计量通信方法的实施例。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请中，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：RandomAccess Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电能计量通信方法，其特征在于，包括：

获取电能表的瞬时电能，当所述电能发生变化时，获取电能变化时间点前后的电能值以及电能差值；

若所述电能差值大于预设的阈值，则电能表发送电能数据包至高级量测体系。

2.根据权利要求1所述电能计量通信方法，其特征在于，在所述则电能表发送电能数据包至高级量测体系之后，还包括：

对所示电能数据包中的数据进行重构，得到负荷的原始形状。

3.根据权利要求1所述电能计量通信方法，其特征在于，所述电能数据包包括：

电能表ID以及电能表电能变化时间点前后的电能值。

4.根据权利要求1所述电能计量通信方法，其特征在于，还包括，若所述电能数据包中存在电能值缺失，则根据变化时间点之前的电能值重建缺失的电能值。

5.一种电能计量通信装置，其特征在于，包括：

电能获取模块，所述电能获取模块用于获取电能表的瞬时电能，当所述电能发生变化时，获取电能变化时间点前后的电能值以及电能差值；

数据发送模块，所述数据发送模块用于当所述电能差值大于预设的阈值，将电能表的电能数据包至高级量测体系。

6.根据权利要求5所述的电能计量通信装置，其特征在于，还包括：

重构单元，所述重构单元用于对所述电能数据包中的数据进行重构，得到负荷的原始形状。

7.根据权利要求5所述的电能计量通信装置，其特征在于，所述电能数据包包括：

电能表ID以及电能表电能变化时间点前后的电能值。

8.根据权利要求5所述的电能计量通信装置，其特征在于，还包括：

重建单元，所述重建单元用于当所述电能数据包中存在电能值缺失，则根据变化时间点之前的电能值重建缺失的电能值。

9.一种电能计量通信设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-4任一项所述的电能计量通信方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1-4任一项所述的电能计量通信方法。

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