CN114296022A - 一种电表更换计能系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电表更换计能系统及方法，包括：配电服务器、计量装置、计时模块、无线通信模块以及数据处理模块。计量装置、计时模块分别与数据处理模块连接，数据处理模块通过计量装置获取供电线路的供电数据。当计量装置的检测信号接通时，数据处理模块控制计时模块开始计时，当计量装置的检测信号断开时，数据处理模块控制计时模块停止计时。数据处理模块计算出计时模块开始计时到计时模块停止计时的时长，并统计出时长内的供电数据，配电服务器将数据进行对接，形成一条完整的计能数据。从而使得在更换或维修电表期间，仍能通过完整的计能数据得出所耗电能。
Description
技术领域
本发明涉及电气设备技术领域，具体为一种电表更换计能系统及方法。
背景技术
电能表是用来测量电能量的计量装置，又称电度表或简称电表，是电力用户用于电量计量和电费结算的专用设备，日常用电不可缺少的计量设备。目前在电表更换或检修这段时间内，电表是无法对电能量进行计量的。
现有的手段是依据之间的电流值和记录更换或检修电能表这段时间值估算电能损耗。但是对于一些工厂，部分大型的设备的启停会导致电流值激增。例如，在过去一段时间内，某电气设备一直未启动，而在更换或检修电表期间突然启动，就会导致电流值从零激增到几十安培至几百安培，并在更换或检修电表期间持续损耗电能量，如果依据之前一段时间内的电流值估算这段时间内的电能损耗，则会导致所估算的电能量严重偏少。因为在更换或检修电表期间，造成数据中断，无法连续获取数据，影响电能量统计和计量。
发明内容
本发明为了解决在更换电表期间，无法准确计算电能的问题，特此提供一种电表更换计能系统，包括：供电线路、配电服务器和和检测装置；
检测装置包括：计量装置、计时模块、数据储存单元、无线通信模块以及数据处理模块；
计量装置和计时模块分别与数据处理模块连接；
在计量装置的检测端与供电线路连接后，获取检测信号，将检测信号传输给数据处理模块，数据处理模块控制计时模块开始计时；
当计量装置的检测端与主线线路断开连接时，数据处理模块控制计时模块停止计时；
数据处理模块计算出计时模块开始计时到计时模块停止计时的时长，并统计出时长内的供电数据；
数据储存单元储存时长内的供电数据；
数据处理模块通过与无线通信模块连接，将供电数据上传给配电服务器；
配电服务器依据开始计时的时间将供电数据的头部与更换旧表头前采集的数据进行对接；
配电服务器依据停止计时的时间将供电数据的尾部与更换后的新表头采集的数据进行对接，形成一条完整的计能数据。
优选地，检测装置还包括主线线路、辅助检测线路和切换装置；
主线线路、辅助检测线路通过切换装置与供电线路连接；
所述切换装置包括继电器和切换开关；
计量装置和数据处理模块设在辅助检测线路；
当切换装置检测到主线线路断电时，供电线路通过切换开关与辅助检测线路连接；
当切换装置检测到主线线路通电时，供电线路通过切换开关与主线线路连接。
优选地，所述供电线路包括单相电或三相电；
供电数据包括电流值、电压值和功率因数；
所述计量装置采用钳形电流表或电流互感器或万用表。
优选地，所述计量装置包括模数转换单元；
模数转换单元将检测信号进行模数转换，并发送给数据处理模块。
优选地，还包括显示模块；
所述显示模块与数据处理模块连接，用于显示供电线路的供电数据。
优选地，还包括报警模块；
报警模块与数据处理模块连接，当数据处理模块获取的供电数据超过设定阈值，通过报警模块报警。
优选地，依据上述的电表更换计能系统，本发明还提供一种电表更换计能方法，方法包括：
S101、计量装置的检测端与供电线路连接，获取检测信号，开始计时；
S102、计量装置的检测端与主线线路断开连接，停止计时；
S103、计算计时模块开始计时到计时模块停止计时的时长，并统计出时长内的供电数据；
S104、计算出计时模块开始计时到计时模块停止计时的时长，并统计出时长内的供电数据；
S105、依据开始计时的时间将供电数据的头部与更换旧表头前采集的数据进行对接；
S106、依据停止计时的时间将供电数据的尾部与更换后的新表头采集的数据进行对接。
优选地，步骤S101还包括：
主线线路断电，供电线路通过切换装置与辅助检测线路连接。
优选地，步骤S102还包括：
主线线路通电，供电线路通过切换装置与主线线路连接。
优选地，步骤S103还包括：
将检测的模拟量转换成数字量，通过显示模块显示；
检验计量装置与供电线路连接的稳定性；
当出现短路、断路现象时，通过报警模块发出报警提示。从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
将计量装置与供电线路连接，通过模数转换单元将检测的模拟量转换成数字量，并通过数据处理模块计算供电线路的功率因数。通过数据储存单元储存所获取的电流值、电压值、功率因数，通过计时模块获取断电时间和通电时间，计算出从断电到通电的具体时间段。数据处理模块依据该时间段内的电流值、电压值、功率因数，计算出该时间段内的电能量。从而做到在更换或检修电能表这段时间内，电能准确的损耗量。设置辅助检测线路，当主线线路的电表需要更换或维修时，通过切换装置将辅助检测线路与供电线路连接，保证检测的稳定性。同时，通过设置显示模块，便于工作人员及时查看测量结果。通过设置报警模块，当接线出现接触不良、线路短路、断路等情况时，及时发出报警提示，并自动启动相应保护，从而保证检测人员的人身安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对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为电表更换计能系统示意图。
图2为辅助检测线路示意图。
图3为电表更换计能方法流程图。
图4为系统各模块连接示意图。
图中：1-数据处理模块、2-计量装置、3-计时模块、4-显示模块、5-报警模块、6-供电线路、7-切换装置、8-主线线路、9-模数转换单元、10-数据储存单元、11-配电服务器、12-无线通信模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种电表更换计能系统，如图1至图4所示，包括：配电服务器11、计量装置2、计时模块3、无线通信模块12以及数据处理模块1。计量装置2、计时模块3分别与数据处理模块1连接，其中，计量装置2包括钳形电流表、电流互感器、电压式电流钳，前置合并单元等检测器件。计量装置2通过电流互感器与供电线路6建立电磁连接，通过电磁线圈匝数比以及相应的电磁互感原理对流经供电线路6电流进行测量，并通过电压式电流钳或钳形电流表对所测的电流进行二次互感，获取供电线路6中电流的模拟量。
数据处理模块1还通过计量装置2对供电线路6的电压值进行测量，供电线路6包括单相电或三相电，若为单相电，则通过计量装置2测量单相电的火线电流值以及火线与零线之间的电压值。若为三相电，则通过计量装置2测量三相电A相、B相、C相的三相电流值，并测出相间电压值和A相与零线间电压值、B相与零线间电压值、C相与零线间电压值等。计量装置2还包括模数转换单元9，滤波电路和放大电路等。计量装置2通过模数转换单元9将检测的模拟量转换成数字量发送给数据处理模块1。数据处理模块1通过对上述数值的计算，得出相应的功率因数。数据处理模块1通过电压值，电流值，功率因数以及时长计算出该时长内电能量。
为防止数据中断，保证电能量数据链的完整性，本申请还设有无线通信模块12，数据处理模块1通过与无线通信模块12连接，将生成的供电数据上传给配电服务器。供电数据包括：电流值、电压值、功率因数以及在该时长内所耗电能量。供电数据通过曲线图或折线图在显示模块4上进行显示。显示模块4采用触控显示屏，方便工作人员查询翻阅供电数据。同时，将采集到供电数据储存至数据储存单元10，数据储存单元10采用TF内存卡或者ROM存储器。此外，计时模块3包括时钟电路，能够在计时结束后自动复位。数据处理模块1采用8位单片机或16位单片机，例如AVR单片机、PIC单片机或8051系列单片机。无线通信模块12采用WIFI通信、蓝牙通信或4G网络模组通信。
因为在检测过程中，电流表不能断路，电压表不能短路，所以本申请还设有报警模块5，将报警模块5与计量装置2连接，数据处理模块1通过计量装置2所测供电数据超过设定阈值，报警模块5发出相应的报警提示。在数据处理模块1和计量装置2连接有相应的过载过流保护装置，过载过流保护装置包括：热继电器或熔断器等器件。在所测供电数据超过设定阈值时，数据处理模块1启动相应的保护，该保护包括过载保护、断路保护、过流保护。报警模块5还用于检测计量装置2、计时模块3与数据处理模块1连接的稳定性，当接收不到计量装置2检测信号或出现计时错误，报警模块5通过蜂鸣器或LED灯发出声光警告。
基于上述系统本发明具体提供两种实施方式，实施例一：
数据处理模块1通过计量装置2与供电线路6连接，获取供电线路6的供电数据，包括电流值、电压值，并利用测得电流值、电压值计算出功率因数。数据处理模块1与主线线路8建立电连接，当主线线路8的电表需要更换或检修时，会将主线线路8的电表进行断电，使得主线线路8断开。当数据处理模块1检测到主线线路8断开时，通过计时模块3记录一个断电时间点并开始计时。当主线线路8的电表完成更换或检修恢复通电，即数据处理模块1检测到主线线路8接通时，通过计时模块3记录一个通电时间点并停止计时，并在收到主线线路8接通的电信号后复位。数据处理模块1计算出断电时间点和通电时间点之间的时长，并依据时长和供电数据计算出该时长内所耗电能量。同时，通过显示模块4显示时长、电压值、电流值、功率因数、电能量等数据信息，并通过数据储存单元10储存该时长内的供电数据，包括电流值、电压值、功率因数等。数据处理模块1还可以通过打印装置打印出该时长值、供电数据以及依据供电数据计算出的电费值。
当所测供电线路为三相四线制或原电表为互感式电表时，通过本发明的实施例一，在检测到主线线路8或主线线路8上电表断电，自动开始计时。在检测到主线线路8或主线线路8上电表得电，自动停止计时。检测并记录该时长内电流值、电压值、功率因数等供电数据，保证数据在主线线路8更换维修电表的过程中，数据不中断记录，使得保证电能量统计和计量具有准确性。
实施例二
设置辅助检测线路和切换装置7，在辅助检测线路上设有计量装置2和数据处理模块1。其中，切换装置7包括继电器和切换开关。切换开关可以为继电器的常开开关、常闭开关或与继电器建立电磁联系。主线线路8与切换装置7建立电连接，当主线线路8中的电表断电，主线线路8断路，使得切换装置7中的继电器线圈失电，供电线路6通过切换开关与辅助检测线路连接。当辅助检测线路上的计量装置2收到检测信号时，数据处理模块1控制计时模块3开始计时。当主线线路8中的电表得电，主线线路8建立电流通路，使得切换装置7中的继电器线圈重新得电。供电线路6通过切换开关切换至与主线线路8连接，使得计量装置2断开检测信号，数据处理模块1控制计时模块3停止计时。数据处理模块1计算出计时模块3开始计时到计时模块3停止计时的时长，并记录该时长内的供电数据。数据处理模块1通过与无线通信模块12连接，将供电数据上传给配电服务器11。配电服务器11依据开始计时的时间将供电数据的头部与更换旧表头前采集的数据进行对接，配电服务器11依据停止计时的时间将供电数据的尾部与更换后的新表头采集的数据进行对接，形成一条完整的计能数据。
当所测供电线路为单相电或电表直接与供电线路连通，通过设置辅助检测线路和切换装置7，在主线线路8断路或主线线路8中的电表断电的情况下，利用继电器将供电线路6与辅助检测线路接通，若控制端为直流电源，可以将继电器设为直流继电器。通过辅助检测线路上的计量装置2和数据处理模块1对供电线路6实时测量，能够保证电能量统计和计量过程的可靠性，稳定性。在主线线路8出现故障时，能够通过辅助检测线路继续对流经供电线路6实时计量，保证供电数据记录的稳定性。
本发明还提供一种电表更换计能方法，方法包括：
S101、计量装置的检测端与供电线路连接，获取检测信号，主线线路断电，供电线路通过切换装置与辅助检测线路连接，开始计时；
S102、计量装置的检测端与主线线路断开连接，主线线路通电，供电线路通过切换装置与主线线路连接，停止计时；
S103、计算计时模块开始计时到计时模块停止计时的时长，将检测的模拟量转换成数字量，并统计出时长内的供电数据，通过显示模块显示，并检验计量装置与供电线路连接的稳定性，当出现短路、断路现象时，通过报警模块发出报警提示；
S104、计算出计时模块开始计时到计时模块停止计时的时长，并统计出时长内的供电数据；
S105、依据开始计时的时间将供电数据的头部与更换旧表头前采集的数据进行对接；
S106、依据停止计时的时间将供电数据的尾部与更换后的新表头采集的数据进行对接。
数据处理模块1通过计量装置所传数据的连续性，对计量装置与供电线路连接稳定性进行判断，当出现断开现象时，通过报警模块发出报警提示。当测得的电流值或电压值超过设定阈值，生成相应的短路报警或短路报警，使得整个检测过程具备安全性，保证设备以及人身安全。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种电表更换计能系统，其特征在于，包括：供电线路、配电服务器和和检测装置；
检测装置包括：计量装置、计时模块、数据储存单元、无线通信模块以及数据处理模块；
计量装置和计时模块分别与数据处理模块连接；
在计量装置的检测端与供电线路连接后，获取检测信号，将检测信号传输给数据处理模块，数据处理模块控制计时模块开始计时；
当计量装置的检测端与主线线路断开连接时，数据处理模块控制计时模块停止计时；
数据处理模块计算出计时模块开始计时到计时模块停止计时的时长，并统计出时长内的供电数据；
数据储存单元储存时长内的供电数据；
数据处理模块通过与无线通信模块连接，将供电数据上传给配电服务器；
配电服务器依据开始计时的时间将供电数据的头部与更换旧表头前采集的数据进行对接；
配电服务器依据停止计时的时间将供电数据的尾部与更换后的新表头采集的数据进行对接，形成一条完整的计能数据。
2.根据权利要求1所述的电表更换计能系统，其特征在于，检测装置还包括主线线路、辅助检测线路和切换装置；
主线线路、辅助检测线路通过切换装置与供电线路连接；
所述切换装置包括继电器和切换开关；
计量装置和数据处理模块设在辅助检测线路；
当切换装置检测到主线线路断电时，供电线路通过切换开关与辅助检测线路连接；
当切换装置检测到主线线路通电时，供电线路通过切换开关与主线线路连接。
3.根据权利要求2所述的电表更换计能系统，其特征在于，
所述供电线路包括单相电或三相电；
供电数据包括电流值、电压值和功率因数；
所述计量装置采用钳形电流表或电流互感器或万用表。
4.根据权利要求1所述的电表更换计能系统，其特征在于，
所述计量装置包括模数转换单元；
模数转换单元将检测信号进行模数转换，并发送给数据处理模块。
5.根据权利要求2所述的电表更换计能系统，其特征在于，还包括显示模块；
所述显示模块与数据处理模块连接，用于显示供电线路的供电数据。
6.根据权利要求1所述的电表更换计能系统，其特征在于，还包括报警模块；
报警模块与数据处理模块连接，当数据处理模块获取的供电数据超过设定阈值，通过报警模块报警。
7.一种电表更换计能方法，其特征在于，方法采用如权利要求1至6任意一项所述的电表更换计能系统，方法包括：
S101、计量装置的检测端与供电线路连接，获取检测信号，开始计时；
S102、计量装置的检测端与主线线路断开连接，停止计时；
S103、计算计时模块开始计时到计时模块停止计时的时长，并统计出时长内的供电数据；
S104、计算出计时模块开始计时到计时模块停止计时的时长，并统计出时长内的供电数据；
S105、依据开始计时的时间将供电数据的头部与更换旧表头前采集的数据进行对接；
S106、依据停止计时的时间将供电数据的尾部与更换后的新表头采集的数据进行对接。
8.根据权利要求7所述的电表更换计能方法，其特征在于，步骤S101还包括：
主线线路断电，供电线路通过切换装置与辅助检测线路连接。
9.根据权利要求7所述的电表更换计能方法，其特征在于，步骤S102还包括：
主线线路通电，供电线路通过切换装置与主线线路连接。
10.根据权利要求7所述的电表更换计能方法，其特征在于，步骤S103还包括：
将检测的模拟量转换成数字量，通过显示模块显示；
检验计量装置与供电线路连接的稳定性；
当出现短路、断路现象时，通过报警模块发出报警提示。
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