CN115483761B - 电能量集中采集计量系统、方法、装置和设备 - Google Patents

电能量集中采集计量系统、方法、装置和设备 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种电能量集中采集计量系统、方法、装置和设备，涉及智能电网技术领域。所述系统包括：数字化计量前置插件，多功能集中计量插件和电能量采集终端；数字化计量前置插件采集计量对象中多个计量间隔的电力采样值信息，将多个计量间隔的电力采样值信息组帧发送给多功能集中计量插件；多功能集中计量插件接收数字化计量前置插件发送的多个计量间隔的电力采样值信息并进行电能量累积等统计处理，得到电能量统计信息，将电能量统计信息发送至电能量采集终端；电能量采集终端转发电能量统计信息至监控终端。采用本系统能够减少独立的计量设备使用使用节约占地面积，使电能量信息采集更加集成化和智能化。

Description

电能量集中采集计量系统、方法、装置和设备
技术领域
本申请涉及智能电网技术领域，特别是涉及一种电能量集中采集计量系统、方法、装置和设备。
背景技术
随着坚强智能电网建设的深入开展，以及电子产品技术的迭代升级，智能变电站站内的电能表等计量设备已经完全向全电子式化、集成电路化、智能化发展，对外的通讯方式以串口等通信方式为主。所以就一般的智能变电站应用场合来说，厂站电能量采集终端的主要工作模式为，对站内的电子式电能表(包括关口电子式电能表)、数字化电能表等分散安装的表计，以通讯方式(如配置一个或多个RS485接口)完成数据采集、统一存储管理等，并依照102规约(如为1个或多个RJ45电以太网口)等上送到一个或多个远方调度或电能量主站等系统。
当前，智能变电站向模块化、集中化方向发展，出现了二次设备预制仓等多种形式，以实现占地面积小、环境更加友好等建设目的。也就是说二次设备的集成度更高，装置的智能化程度更高。目前，集群计量方面，在国内已具有一定的研究，但一般是提出设计一台全新的物理装置，即集中计量装置，该装置具有多个数字化计量功能插件，插件的集成度不高，单个插件可完成1个或最多不超过4个间隔的电能计量功能，当需要完成更多间隔的数字化电能计量时，需要添加更多的装置，不利于节约变电站占地空间。
发明内容
基于此，有必要针对上述集成度不够高的技术问题，提供一种电能量集中采集计量系统、方法、装置、设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。
第一方面，本申请提供了一种电能量集中采集计量系统。所述系统包括数字化计量前置插件，多功能集中计量插件和电能量采集终端；所述数字化计量前置插件具有多路光纤以太网接口，所述多功能集中计量插件分别与所述数字化计量前置插件和所述电能量采集终端通信连接，其中，
所述数字化计量前置插件，用于采集计量对象中多个计量间隔的电力采样值信息，将所述多个计量间隔的电力采样值信息发送给所述多功能集中计量插件；每个计量间隔表示计量对象中的一个电力模组；
所述多功能集中计量插件，用于接收所述数字化计量前置插件发送的经组帧处理后的所述多个计量间隔的电力采样值信息，并基于所述多个计量间隔的电力采样值信息进行有功电能累积、无功电能累积、功率和需量计算处理，得到电能量统计信息，将所述电能量统计信息发送至所述电能量采集终端；
所述电能量采集终端，用于接收所述多功能集中计量插件发送的所述电能量统计信息，并转发所述电能量统计信息至监控终端。
在其中一个实施例中，所述数字化计量前置插件包括多个外部光模块；
所述数字化计量前置插件，还用于通过所述多个外部光模块用于接收所述多个计量间隔的电力采样值信息；其中，每个外部光模块接收一个计量间隔的采样值信息。
在其中一个实施例中，所述多功能集中计量插件，还用于：
接收测控专网发送的目标计量间隔的测控电力采样值信息；所述目标计量间隔为所述多个计量间隔中的任意一个；
从所述多功能集中计量插件接收的所述多个计量间隔的电力采样值信息中，确定出与所述目标计量间隔对应的目标电力采样值信息；
基于所述测控电力采样值信息，获得对应的测控电能量统计信息，以及基于所述目标电力采样值信息，获取对应的目标电能量统计信息，并基于所述测控电能量统计信息和所述目标电能量统计信息确定所述目标计量间隔的运行状态，在所述目标计量间隔运行状态异常的情况下，生成告警信息，并发送所述告警信息至所述电能量采集终端；
所述电能量采集终端，还用于将所述告警信息发送至所述监控终端。
在其中一个实施例中，所述多功能集中计量插件，还用于获取所述测控电能量统计信息与所述目标电能量统计信息之间的电能量差值；在所述电能量差值超过预设阈值的情况下，确定所述目标计量间隔的运行状态异常。
在其中一个实施例中，所述多功能集中计量插件还包括电能量脉冲测试接口，所述电能量脉冲测试接口包含多种脉冲口；所述脉冲口用于根据预设的配置，输出对应计量间隔的电能脉冲当量至校验设备。
在其中一个实施例中，所述数字化计量前置插件和所述多功能集中计量插件通过哈丁端子接口与所述电能量采集终端连接；
所述电能量采集终端，还用于为所述数字化计量前置插件和所述多功能集中计量插件提供工作用的电源。
第二方面，本申请还提供了一种电能量集中采集计量方法，应用于多功能集中计量插件，所述方法包括：
接收数字化计量前置插件发送的多个计量间隔的电力采样值信息；所述数字化计量前置插件具有多路光纤以太网接口，每个计量间隔表示计量对象中的一个电力模组；
对所述多个计量间隔的采样值信息进行有功电能累积、无功电能累积、功率和需量计算处理，得到电能量统计信息；
将所述电能量统计信息发送至所述电能量采集终端；所述电能量采集终端用于转发所述电能量统计信息至监控终端。
第三方面，本申请还提供了一种电能量集中采集计量装置。所述装置包括：
接收模块，用于接收数字化计量前置插件发送的多个计量间隔的电力采样值信息；所述数字化计量前置插件具有多路光纤以太网接口，每个计量间隔表示计量对象中的一个电力模组；
统计模块，用于对所述多个计量间隔的电力采样值信息进行有功电能累积、无功电能累积、功率和需量计算处理，得到电能量统计信息；
发送模块，用于将所述电能量统计信息发送至所述电能量采集终端；所述电能量采集终端用于转发所述电能量统计信息至监控终端。
第四方面，本申请还提供了一种电能量集中采集计量设备。所述电能量集中采集计量设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有电能量集中采集计量程序，所述处理器执行所述电能量集中采集计量程序时实现以下步骤：
接收数字化计量前置插件发送的多个计量间隔的电力采样值信息；所述数字化计量前置插件具有多路光纤以太网接口，每个计量间隔表示计量对象中的一个电力模组；
对所述多个计量间隔的电力采样值信息进行有功电能累积、无功电能累积、功率和需量计算处理，得到电能量统计信息；
将所述电能量统计信息发送至所述电能量采集终端；所述电能量采集终端用于转发所述电能量统计信息至监控终端。
第五方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
接收数字化计量前置插件发送的多个计量间隔的电力采样值信息；所述数字化计量前置插件具有多路光纤以太网接口，每个计量间隔表示计量对象中的一个电力模组；
对所述多个计量间隔的电力采样值信息进行有功电能累积、无功电能累积、功率和需量计算处理，得到电能量统计信息；
将所述电能量统计信息发送至所述电能量采集终端；所述电能量采集终端用于转发所述电能量统计信息至监控终端。
第六方面，本申请还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
接收数字化计量前置插件发送的多个计量间隔的电力采样值信息；所述数字化计量前置插件具有多路光纤以太网接口，每个计量间隔表示计量对象中的一个电力模组；
对所述多个计量间隔的电力采样值信息进行有功电能累积、无功电能累积、功率和需量计算处理，得到电能量统计信息；
将所述电能量统计信息发送至所述电能量采集终端；所述电能量采集终端用于转发所述电能量统计信息至监控终端。
上述电能量集中采集计量系统、方法、装置、设备、存储介质和计算机程序产品，通过数字化计量前置插件对多个计量间隔的采样值信息集中接收，之后将采样值信息转发给多功能集中计量插件进行集中计算处理，最终通过电能量采集终端发至监控终端，实现了基于电能量采集终端的数字化集中计量，节省占地空间。
附图说明
图1为一个实施例电能量集中采集计量系统的结构框图；
图2为一个实施例中电能量采集终端的接口和插件布置示意图；
图3为一个实施例中数字化计量前置插件的原理框图；
图4为一个实施例中数字化计量前置插件的外部接口示意图；
图5为一个实施例中数字化计量前置插件的配置内容示例图；
图6为一个实施例中多功能集中计量插件配置的原理框图；
图7为一个实施例中电能量集中采集计量系统的原理框图；
图8为一个实施例中电能量集中采集计量方法的流程示意图；
图9为一个实施例中电能量集中采集计量装置的结构框图；
图10为一个实施例中电能量集中采集计量设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种电能量集中采集计量系统，包括数字化计量前置插件101，多功能集中计量插件102和电能量采集终端103；其中，数字化计量前置插件101具有多路光纤以太网接口，多功能集中计量插件102分别与数字化计量前置插件101和电能量采集终端103通信连接，其中，
数字化计量前置插件101，用于接收计量对象中多个计量间隔的电力采样值信息，将多个计量间隔的电力采样值信息发送给多功能集中计量插件102；每个计量间隔表示计量对象中的一个电力模组；电力采样值信息包括电压采样值信息和电流采样值信息；
多功能集中计量插件102，用于接收数字化计量前置插件101发送的多个计量间隔的电力采样值信息，并基于多个计量间隔的电力采样值信息进行有功电能累积、无功电能累积、功率和需量计算处理，得到电能量统计信息，将电能量统计信息发送至电能量采集终端103；
电能量采集终端103，用于接收多功能集中计量插件102发送的电能量统计信息，并转发电能量统计信息至监控终端。
其中，计量对象可以是变电站，则计量间隔可以是变电站间隔。
其中，电能量采集终端可以是机架式电能量采集终端。
其中，监控终端可以是调度主站、监控主站和计量主站等。
具体实现中，数字化计量前置插件101根据预先配置的采集地址信息，接收至少一个计量间隔的电力采样值信息，并根据预先配置的发送地址信息，将全部电力采样值信息统一发送给多功能集中计量插件102；同时，多功能集中计量插件102通过接收接口，接收到数字化计量前置插件101发送的电力采样值信息，进行有功电能累积、无功电能累积、功率和需量计算处理，得到统计后的电能量统计信息，并根据预先配置的发送地址信息，将统计后的电能量统计信息发送至电能量采集终端103；最后，电能量采集终端103根据预先配置的地址信息转发电能量统计信息至对应的监控终端。
作为一个示例，用户预先给数字化计量前置插件101配置好接收电力采样值信息的计量间隔数，并根据计量间隔数给数字化计量前置插件101的每个采集接口配置对应的计量间隔Mac地址信息，使得数字化计量前置插件101能够采集到目标计量间隔的电力采样值信息。然后，数字化计量前置插件将全部计量间隔的电力采样值信息整合成一条报文信息，并在报文中加上用户配置的Mac目的地址信息(即多功能集中计量插件102接收口配置的Mac目的地址信息)，通过发送接口将报文信息发送至多功能集中计量插件102中。多功能集中计量插件102将得到的电力采样值信息进行有功电能累积、无功电能累积、功率和需量计算处理，根据配置的发送串口地址信息(即电能量采集终端103串行接收接口的串口地址)将计算处理后的电能量统计信息发送至电能量采集终端103。电能量采集终端103接收到统计处理后的电能量统计信息并转发给监控终端。
上述电能量集中采集计量系统中，通过数字化计量前置插件和多功能集中计量插件的配合，实现了基于电能量采集终端的集中计量，集中计量避免了布置独立的数字化电能表等缺点，有利于节省占地空间。
在一个实施例中，数字化计量前置插件包括多个外部光模块；数字化计量前置插件，还用于通过多个外部光模块接收多个计量间隔的电力采样值信息；其中，每个外部光模块接收一个计量间隔的电力采样值信息。
作为一个示例，外部光模块可以采用SFP封装的热插拔小封装模块，多个外部光模块的设置可以接收多个不同计量间隔的电力采样值信息，同时还将从光纤线路上接收到的光信号形式的电力采样值信息转换为电信号形式的电力采样值信息。
需要说明地，每个光模块都由用户配置了对应的采集Mac地址信息，每个Mac地址信息对应于不同的计量间隔。
进一步地，SFP封装的热插拔小封装模块还用于根据输入的信号，获取到用于数字诊断监测的信息，进而发送至监控终端进行数字诊断监测。
本实施例中，通过设定多个外部光模块，可以接收到多个计量间隔的电力采样值信息，提高插件的集成度。同时，外部光模块带有的采集数字诊断监测信息，可以提高系统的运维效率。
在一个实施例中，多功能集中计量插件，还用于：
接收测控专网发送的目标计量间隔的测控电力采样值信息；目标计量间隔为多个计量间隔中的任意一个；
从数字化计量前置插件发送的多个计量间隔的电力采样值信息中，确定出与目标计量间隔对应的目标电力采样值信息；
基于测控电力采样值信息，获得对应的测控电能量统计信息，以及基于目标电力采样值信息，获得对应的目标电能量统计信息，并基于测控电能量统计信息和目标电能量统计信息确定目标计量间隔的运行状态，在目标计量间隔运行状态异常的情况下，生成告警信息，并发送告警信息至电能量采集终端；
电能量采集终端，还用于将告警信息发送至监控终端。
在同一个实施例中，多功能集中计量插件，还用于获取测控电能量统计信息与目标电能量统计信息之间的电能量差值；在电能量差值超过预设阈值的情况下，确定目标计量间隔的运行状态异常。
作为一个示例，多功能集中计量插件根据用户配置的测控专网地址信息，从而可直接接入集中测控、冗余测控装置所在的测控专网。当接收到数字化计量前置插件发送的电力采样值信息后，多功能集中计量插件可以根据用户预设的方式从测控专网上获取目标计量间隔的测控电力采样值信息。分别统计测控专网和数字化计量前置插件发送的目标计量间隔的电力采样值信息，得到两种采样的电能量统计信息。基于电能量统计信息，对比得到差值。因对于同一计量间隔的电力模组，合并单元测量后，对外发布的面向测控专网或数字化计量前置插件的电力采样值信息，虽然特性和用途有所不同，但均是该计量间隔的一次电流、一次电压的瞬时值，数据具有同源性，所以电能量统计信息应基本一致。若差值超过预设的阈值，则生成告警信息，并将告警信息发送至电能量采集终端，用户最终可通过监控终端获知该计量间隔可能存在故障。
上述实施例中，多功能集中计量插件通过接入测控专网实现同源电力采样值信息比对判断，可以给用户提供计量间隔运行状况的参考，进而提高用户维护的效率。
在一个实施例中，多功能集中计量插件还包括电能量脉冲测试接口，电能量脉冲测试接口包含多种脉冲口；脉冲口用于根据预设的配置，输出对应计量间隔的电能脉冲当量至校验设备。
其中，多种脉冲口可以是有功光脉冲口、无功光脉冲口、有功电脉冲口和无功电脉冲口。
作为一个示例，多功能集中计量插件根据用户预设的配置，通过电能量脉冲测试接口输出对应的计量间隔的电能脉冲当量(可以是有功光脉冲、无功光脉冲、有功电脉冲和无功电脉冲)至校验设备，进而使用户进行系统稳定性校验。
本实施中，通过配置多功能集中计量插件中的电能量脉冲测试接口，提高了接口输出的灵活性，进而节省了需要设置多个电能量脉冲测试接口的成本。
在一个实施例中，数字化计量前置插件和多功能集中计量插件通过哈丁端子接口与电能量采集终端连接；
电能量采集终端，还用于为数字化计量前置插件和多功能集中计量插件提供工作用的电能。
具体实现中，数字化计量前置插件和多功能集中计量插件通过设置的哈丁端子接口与电能量采集终端连接，插件在端子侧设计了一组电源跳线，在明确既有的电能量终端母板电源走线的情况下，仅需要重新组织插件内部跳线，不需重新制造印制线路板(PCB)，即可获取工作电源投入工作。
本实施例中，通过数字化计量前置插件和多功能集中计量插件设置的哈丁端子接口，可以直接从电能量采集终端获取到工作所需的电源。提高了数字化计量前置插件和多功能集中计量插件对于电能量采集终端的适用性。
为了便于本领域技术人员理解本申请实施例，以下将以一个电能量集中采集计量系统为例，结合附图的具体示例对本申请进行说明。
其中，电能量采集终端可以是高度为3U或4U(1U为4.445cm)，宽度为19英寸机架式电能量采集终端，应用于智能变电站中电能量信息的采集中。如图2所示，为一个实施例中机架式电能量采集终端的接口和插件布置示意图，从图中可以看出，数字化计量前置插件和多功能集中计量插件安装在机架式电能量采集终端的备用插槽中，以充分利用机架式电能量采集终端的裕度空间。
如图3所示，为一个实施例中数字化计量前置插件的原理框图。在一具体选型下，数字化计量前置插件主要由2片8路以太网收发器芯片及1片FPGA芯片组成，其中以太网芯片采用集成8端口的10/100BASE-T快速以太网收发器88E3082，FPGA芯片采用EP4CE55F23I7N型。其它包括FLASH、SDRAM和晶振等器件。插件通过哈丁端子(经插件内部选装跳线)从机架式电能量采集终端母板取得通用的5V电源，通过内部的LDO(low dropoutregulator，低压差线性稳压器)等转换成3.3V等芯片用工作电源。进一步地，如图4所示，为本具体选型中，数字化计量前置插件的外部接口示意图，外部接口即为外部光模块。本实施例中，外部光模块采用SFP封装的热插拔小封装模块(型号为GTLS-1303-2M)，具体地，4个或2个SFP光模块组成一组，通过2连体或4连体屏蔽罩(型号分别为747540220、747540420)，及SFP连接器实现安装。具体地，本具体选型中，数字化计量前置插件最多可提供16个SFP形式的光以太网接口，其中可设计成1个数字化计量前置插件调试接口、1个帧报文集中转发口，14个计量间隔的SV(Sampled Value，即电力采样值)接收口，需要说明的是，该插件可根据变电站需要，灵活地进行SFP光模块的插拔配置，如在仅有13个计量间隔需求时，多余的1个SFP光模块可直接予以拔除并封堵即可，从而降低了插件成本，其中N0为调试配置口，N1为组帧转发口，其余为SV接收口。另外，此外部光模块具有DDM功能(Digital DiagnosticsMonitoring，数字诊断监测功能)，能够监控SFP的实时参数；这些参数包括光输出功率，光输入功率，温度，激光偏置电流和收发器电源电压等，进而将获取到的参数转送至电能量主站。
作为一个示例，数字化计量前置插件在实际应用中，用户根据智能变电站的SCD文件(substation configuration description，全站系统配置文件)等信息，获取该计量间隔设置的合并单元就地计量模块配置信息，包括SV目的MAC地址、三相计量电流和电压在对应IEC61850 9-2采样报文中的通道序号等信息，采用计算机通过常用的FTP功能等，经光电转换器后，通过调试口N0完成对数字化计量前置板的配置后，数字化计量前置插件的14个SV接收口接收对应的电力采样值信息，发送至FPGA进行处理，FPGA提取和组帧后发送至N1接口。
进一步地，对数字化计量前置板的配置具体包括：定义插件的实际SV接口数量N，N最小为0，最大为14，每个SV接收口的目的MAC地址、计量电流和计量电压所在的通道号等，形成一个文件下载至插件的flash(一种内存器)存储空间。如图5所示为配置文件格式，以MAC1为例，01:0C:CD:04:40:16为目的MAC地址，Ua＝5、Ic＝4等为SV报文中的计量电压、计量电流通道序号。
另外，对一个计量间隔而言，仅需要获取对应计量间隔的每个采样值计数器(smpCnt)的计量电流(Ia、Ib、Ic)、计量电压(Ua、Ub、Uc)信息，因此在转发报文过程中进行了固定的最简帧组织，并且也不采取TLV格式。其具体一帧格式如下：以太网转发端口N1预定目的MAC地址(6字节，和多功能集中计量插件预定目的MAC地址相同)+插件配置的SV接收口数目(1字节，值最小为0，最大为14，代表接收的计量间隔数量)+SV接收端口1目的MAC地址(6字节)+SV接收端口1接收到的光模块监测信息(10字节，包括光输出功率，光输入功率，温度，激光偏置电流和收发器电源电压各2个字节)+SV接收端口1三相计量电流电压(48字节，固定排列，包括三相电流瞬时值、品质位、三相电压瞬时值、品质位各4个字节)+smpCnt(2字节，0～9999循环)+……SV接收端口N目的MAC地址(6字节)+SV接收端口N接收到的光模块监测信息(10字节，格式同接收端口1)+SV接收端口N三相电流、电压(48字节，格式同接收端口1)+CRC校验位(求和后只保留4字节)，其中N最大为14。
如图6所示，为一个实施例中多功能集中计量插件的原理框图。在一具体选型下，多功能集中计量插件的CPU采用ZYNQ7020型，该芯片拥有两个1GHz的ARM Cortex-A9内核，和内嵌FPGA。在电能量快速和频繁存储上，插件选用了一片具有SPI接口的64K字节的FRAM，型号为MB85RS512T。插件配置1片太网收发器88E3082，1片具有管理功能的NAND FLASH(一种内存器)，型号为eMMC MTFC8GAKAJCN-4M IT，以及2片DDR3 SDRAM(一种内存技术)，型号是：IS43TR16128CL-125K。eMMC NAND FLASH的作用是存储电能计量等应用程序，加载文件系统。多功能集中计量插件同样基于ZYNQ7020的FPGA核扩展了8路以太网接口，其中4路固定为SFP封装的光纤以太网接口。其中1路同样固定为配置调试口N0，1路为数字化计量前置插件的最简帧接收口，固定为N1，N2固定为实负荷数据转发口，其作用是根据配置将接收到的如14路SV报文帧进行提取还原，按配置固定或随机发送完全符合IEC 61850-9-2标准的某1路SV接口的数据，即添加具有固定值的TPID、TCI、以太网类型、以太网类型PDU等，组成一帧含6通道的计量报文帧，目的是可供智能变电站内可能设置的如标准数字化电能表等进行在线实负荷校准，以监测计量准确性，经配置后，也适用于转发直接接收的冲击负荷报文帧转发。N3-N7等4路为可以灵活配置的以太网接口。另外，多功能集中计量插件配置了1路常规的RS485串口，支持通用的DL/T 645、DL/T698等电能表通信规约并进行了扩展，通过和机架式电能量采集终端的COM板RS485串口直接连接，即可接入该电能量采集终端，电能量采集终端无需改动程序，其实现方式类似于在该电能量采集终端增加电子式电能表数量，显著降低了集中计量插件和终端的耦合性，降低了开发难度及工程施工难度，提升了该插件的普适性。另外，扩展的规约主要包括如采样值异常、网络风暴、比对结果、SFP光模块温度等监测事件。多功能集中计量插件配置的电能量脉冲测试接口，设计了有功、无功光脉冲口，有功、无功电脉冲口各1个，特点是在用户需要校验时，根据配置来输出某一间隔的电能脉冲当量，提高了校验效率。
进一步地，在用户对多功能集中计量插件配置进行配置时，通过计算机，经N0接口进行，主要的配置内容为电能量采集终端分配给多功能集中计量插件配置的串口多路RS485地址(地址数量与接收的SV目的MAC地址数量一致)，以及最简帧报文接收口的目的MAC地址，该地址应与数字化计量前置插件的最简帧报文发送接口目的MAC地址相同，以及其它的或电以太网口的相应MAC目的地址等信息，以及光电脉冲输出代表的某路计量间隔，脉冲常数等，配置信息形成一个文件后，可直接存储在插件的eMMC NAND FLASH上。
作为一个示例，多功能集中计量插件中N3-N5接口可用于：一是可实现多功能集中计量插件具有灵活的采样率自适应能力，对于智能变电站某些单独的计量间隔，如负荷为电气化铁路或钢铁企业等冲击负荷时，考虑到监测或计量的精确性，该计量间隔的合并单元往往需要发送的SV报文速率可能高达12800点/秒，而不是通常的4000点/秒，这时，该合并单元若直接接入数字化计量前置插件，易增加数字化计量前置插件的设计复杂性，所以此时可直接接入多功能集中计量插件进行特殊处理；二是可实现在线随机比对功能，即该口经目的MAC地址配置后可直接接入集中测控、冗余测控装置所在的测控专网，可配置后从测控专网上预定对应计量间隔的测控采样值报文，基于该测控采样值，多功能集中计量插件进行连续或随机的电能量累积，该累积值可与对应的，基于数字化计量前置插件的SV采样值的电能量累积值进行比较，实现该间隔的多维度电能比对功能，以验证计量间隔的运行状况；三是可支持IEC 61850-8-1描述的MMS服务(Manufacturing MessageSpecification，制造信息规范)，该功能的意义是可接收具有MMS功能的数字化电能表、含计量功能的智能保护测控装置发布的电能量值，实现MMS协议抄表，以解决电能量采集终端一般不具有基于MMS协议进行抄表的缺点。
如图7所示，为本实施例中电能量集中采集计量系统的原理框图。其中数字化计量前置插件接收若干计量间隔合并单元发送的IEC 61850-9-2报文帧，经组帧后，经插件的N1口发送至多功能集中计量插件，多功能集中计量插件在处理该组帧报文进行电能累积的同时，还具有单独的特殊功能采样值接收口，可直接接收冲击负荷间隔合并单元发送的报文帧完成电能累积，其具有的MMS接口可遵循IEC 61850-8-1进行电能量集抄等，同时，校验输出接口N2可根据配置发送相应的供测试实负荷数据。多功能集中计量插件的电能量、电参量等通过通用RS485串口直接纳入机架式电能量采集终端的串行抄表回路中，该终端除进行基本的通信地址设置增加待抄收表计数量，还通过母板提供工作电源给数字化计量前置插件和多功能集中计量插件。
本实施例中，通过数字化计量前置插件对多个计量间隔的电力采样值信息集中接收，之后将电力采样值信息转发给多功能集中计量插件进行集中统计处理，多功能集中计量插件将统计处理之后的电能量统计信息发送至电能量采集终端，电能量采集终端转发统计之后的电能量统计信息至监控终端，以完成多个计量间隔的电能量统计信息的集中采集计量。同时，数字化计量前置插件的外部光模块还能够适用于采集DDM功能所需的信息。另外，多功能集中计量插件多个可灵活配置的以太网接口，可以集成更丰富的功能；实现了在电能量采集终端之前实现了集成度更高的电能量信息采集计量处理。并且，两个插件的哈丁端口设计具有更好的普适性，降低了两个插件与电能量采集终端的耦合性，进而利用了电能量采集终端的裕度空间，不需要额外的占地空间。
在一个实施例中，如图8所示，提供了一种电能量集中采集计量方法，以该方法应用于图1中的多功能集中计量插件102为例进行说明，包括以下步骤：
步骤S801，接收数字化计量前置插件发送的多个计量间隔的电力采样值信息；数字化计量前置插件具有多路网络接口，每个计量间隔表示计量对象中的一个电力模组；
步骤S802，对多个计量间隔的电力采样值信息进行有功电能累积、无功电能累积、功率和需量计算处理，得到电能量统计信息；
步骤S803，将电能量统计信息发送至电能量采集终端；电能量采集终端用于转发电能量统计信息至监控终端。
上述电能量集中采集计量方法，通过数字化计量前置插件对多个计量间隔的电力采样值信息集中接收，之后将组帧后的电力采样值信息转发给多功能集中计量插件进行集中电能累计统计处理，多功能集中计量插件将统计处理之后的电能量统计信息发送至电能量采集终端，电能量采集终端转发统计之后的电能量统计信息至监控终端，以完成多个计量间隔的电力采样值信息的集中采集计量。实现了基于电能量采集终端的集中计量，集中计量避免了布置独立的数字化电能表等缺点，有利于节省占地空间。
应该理解的是，虽然图8的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图8中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的电能量集中采集计量方法的电能量集中采集计量装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个电能量集中采集计量装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于电能量集中采集计量方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，如图9所示，提供了一种电能量集中采集计量装置，包括：接收模块、统计模块和发送模块，其中：
接收模块901，用于接收数字化计量前置插件发送的多个计量间隔的电力采样值信息；数字化计量前置插件具有多路网络接口，每个计量间隔表示计量对象中的一个电力模组；
统计模块902，用于对多个计量间隔的电力采样值信息进行有功电能累积、无功电能累积、功率和需量计算处理，得到电能量统计信息；
发送模块903，用于将电能量统计信息发送至电能量采集终端；电能量采集终端用于转发电能量统计信息至监控终端。
需要说明的是，本申请的电能量集中采集计量装置与本申请的电能量集中采集计量方法一一对应，在上述电能量集中采集计量方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于电能量集中采集计量装置的实施例中，具体内容可参见本申请方法实施例中的叙述，此处不再赘述，特此声明。
此外，上述电能量集中采集计量装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于电能量集中采集计量设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于电能量集中采集计量设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种电能量集中采集计量设备其内部结构图可以如图10所示。该电能量集中采集计量设备包括处理器、存储器、输入/输出接口、通信接口、显示单元和输入装置。其中，处理器、存储器和输入/输出接口通过系统总线连接，通信接口、显示单元和输入装置通过输入/输出接口连接到系统总线。其中，该电能量集中采集计量设备的处理器用于提供计算和控制能力。该电能量集中采集计量设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和电能量集中采集计量程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和电能量集中采集计量程序的运行提供环境。该电能量集中采集计量设备的输入/输出接口用于处理器与外部设备之间交换信息。该电能量集中采集计量设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、移动蜂窝网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该电能量集中采集计量程序被处理器执行时以实现一种电能量集中采集计量方法。该电能量集中采集计量设备的显示单元用于形成视觉可见的画面，可以是显示屏、投影装置或虚拟现实成像装置。显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该电能量集中采集计量设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是电能量集中采集计量设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图10中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的电能量集中采集计量设备的限定，具体的电能量集中采集计量设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
需要说明的是，本申请所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据，且相关数据的收集、使用和处理需要遵守相关国家和地区的相关法律法规和标准。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电能量集中采集计量系统，其特征在于，所述系统包括数字化计量前置插件，多功能集中计量插件和电能量采集终端；所述数字化计量前置插件具有多路光纤以太网接口，所述多功能集中计量插件分别与所述数字化计量前置插件和所述电能量采集终端通信连接，所述数字化前置插件和所述多功能集中计量插件安装在所述电能量采集终端的备用插槽中，其中，
所述数字化计量前置插件，用于接收计量对象中多个计量间隔发送的电力采样值信息，将所述多个计量间隔的电力采样值信息，整合成一条报文信息，并将所述一条报文信息发送给所述多功能集中计量插件；每个计量间隔表示计量对象中的一个电力模组；所述电力采样值信息包括电压采样值信息和电流采样值信息；
所述多功能集中计量插件，用于接收所述数字化计量前置插件发送的所述一条报文信息，得到所述多个计量间隔的电力采样值信息，并基于所述多个计量间隔的电力采样值信息进行有功电能累积、无功电能累积、功率和需量计算处理，得到电能量统计信息，将所述电能量统计信息发送至所述电能量采集终端；
所述电能量采集终端，用于接收所述多功能集中计量插件发送的所述电能量统计信息，并转发所述电能量统计信息至监控终端。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数字化计量前置插件包括多个外部光模块；
所述数字化计量前置插件，还用于通过所述多个外部光模块接收所述多个计量间隔的电力采样值信息；其中，每个外部光模块接收一个计量间隔的电力采样值信息。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多功能集中计量插件，还用于：
接收测控专网发送的目标计量间隔的测控电力采样值信息；所述目标计量间隔为所述多个计量间隔中的任意一个；
从所述多功能集中计量插件接收的所述多个计量间隔的电力采样值信息中，确定出与所述目标计量间隔对应的目标电力采样值信息；
基于所述测控电力采样值信息，获得对应的测控电能量统计信息，以及基于所述目标电力采样值信息，获得对应的目标电能量统计信息，并基于所述测控电能量统计信息和所述目标电能量统计信息确定所述目标计量间隔的运行状态，在所述目标计量间隔运行状态异常的情况下，生成告警信息，并发送所述告警信息至所述电能量采集终端；
所述电能量采集终端，还用于将所述告警信息发送至所述监控终端。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述多功能集中计量插件，还用于获取所述测控电能量统计信息与所述目标电能量统计信息之间的电能量差值；在所述电能量差值超过预设阈值的情况下，确定所述目标计量间隔的运行状态异常。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多功能集中计量插件还包括电能量脉冲测试接口，所述电能量脉冲测试接口包含多种脉冲口；所述脉冲口用于根据预设的配置，输出对应计量间隔的电能脉冲当量至校验设备。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数字化计量前置插件和所述多功能集中计量插件通过哈丁端子接口与所述电能量采集终端连接；
所述电能量采集终端，还用于为所述数字化计量前置插件和所述多功能集中计量插件提供工作用的电源。
7.一种电能量集中采集计量方法，其特征在于，应用于如权利要求1-6中任一项所述的电能量集中采集计量系统所包含的多功能集中计量插件，所述方法包括：
接收如权利要求1-6中任一项所述的电能量集中采集计量系统所包含的数字化计量前置插件发送的一条报文信息，得到多个计量间隔的电力采样值信息；所述一条报文信息由所述数字化计量前置插件将所述多个计量间隔的电力采样值信息进行整合得到；所述数字化计量前置插件具有多路光纤以太网接口，每个计量间隔表示计量对象中的一个电力模组；
对所述多个计量间隔的电力采样值信息进行有功电能累积、无功电能累积、功率和需量计算处理，得到电能量统计信息；
将所述电能量统计信息发送至电能量采集终端；所述电能量采集终端用于转发所述电能量统计信息至监控终端；所述数字化前置插件和所述多功能集中计量插件安装在所述电能量采集终端的备用插槽中。
8.一种电能量集中采集计量装置，其特征在于，应用于如权利要求1-6中任一项所述的电能量集中采集计量系统所包含的多功能集中计量插件，所述装置包括：
接收模块，用于接收如权利要求1-6中任一项所述的电能量集中采集计量系统所包含的数字化计量前置插件发送的一条报文信息，得到多个计量间隔的电力采样值信息；所述一条报文信息由所述数字化计量前置插件将所述多个计量间隔的电力采样值信息进行整合得到；所述数字化计量前置插件具有多路光纤以太网接口，每个计量间隔表示计量对象中的一个电力模组；
统计模块，用于对所述多个计量间隔的电力采样值信息进行有功电能累积、无功电能累积、功率和需量计算处理，得到电能量统计信息；
发送模块，用于将所述电能量统计信息发送至电能量采集终端；所述电能量采集终端用于转发所述电能量统计信息至监控终端；所述数字化前置插件和所述多功能集中计量插件安装在所述电能量采集终端的备用插槽中。
9.一种电能量集中采集计量设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有电能量集中采集计量程序，其特征在于，所述处理器执行所述电能量集中采集计量程序时实现权利要求7中所述的方法的步骤。
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，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求7中所述的方法的步骤。
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