CN115986930A - 一种智能物联电能表监测控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能物联电能表监测控制系统，包括采集主站、采集终端、多个电能表；各电能表设置有载波模组；载波模组用于在向目标电能表发送询问信号后，接收目标电能表的反馈信号以此判断其工作状态；其中，目标电能表为多个电能表中的任一电能表；载波模组还用于将自身的档案信息以及目标电能表的工作状态通过采集终端发送给采集主站；采集主站用于根据各个电能表的档案信息、工作状态以及台区档案，确定各个电能表的监测结果。通过将档案信息与台区档案实现电能表的自核对，并且通过各个电能表之间的询问及反馈判断各个电能表的工作状态，实现各个电能表的互核对，能够有效检测电能表的工作状态，无需设置额外的监测设备，降低监测成本。

Description

一种智能物联电能表监测控制系统

技术领域

本发明属于电能表技术领域，尤其涉及一种智能物联电能表监测控制系统。

背景技术

随着各种新兴能源如光伏发电、风力发电等的大批量并网接入，以及各种电力电子负荷的增加，对电网电能质量、发电上网控制产生了深远影响和巨大挑战，因此有必要对发电上网容量和电能质量进行分析和监测。电能表作为智能电网营销业务、用电信息和能源分配的末端，覆盖范围广，使用量大，是故障抢修、电力交易、客户服务、配网运行、电能质量监测等业务的基础数据来源。

目前，电能表虽然已实现了电能表通常只具备常规的计量结算功能，对光伏发电系统进行实时监测、分析与控制等功能通常是使用特定控制设备和电能质量监测装置实现，但该方式成本高，并且只适用于变电站等并网场所，无法低成本的实现用户级的监测与分析。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种智能物联电能表监测控制系统，旨在解决现有技术对无法低成本的实现用户级的监测与分析的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种智能物联电能表监测控制系统，包括：

采集主站、采集终端、多个电能表；每个电能表中设置有一个载波模组；采集主站与采集终端连接；采集终端分别与多个电能表连接；

载波模组用于在向目标电能表发送询问信号后，接收目标电能表的反馈信号并根据反馈信号判断目标电能表的工作状态；其中，目标电能表为多个电能表中的任一电能表；

每个电能表上的载波模组还用于将自身的档案信息以及目标电能表的工作状态发送给采集终端；

采集终端用于将各个电能表的档案信息、工作状态转发给采集主站；

采集主站用于根据各个电能表的档案信息、工作状态以及各个电能表的台区档案，确定各个电能表的监测结果。

在一种可能的实现方式中，每个电能表上的载波模组还用于：

获取所有的电能表在电网中的节点信息；节点信息包括节点位置和节点类型；

计算自身的节点信息与除自身之外的其他电能表的节点信息之间的节点相似度；

根据节点相似度，确定目标电能表。

在一种可能的实现方式中，每个电能表中设置有一个结算模组；

每个电能表中结算模组用于与电网或者与除自身之外的任一电能表的结算模组在区块链上进行用电贸易结算，并记录交易电量和交易金额。

在一种可能的实现方式中，每个电能表中设置有一个开关信号控制模块；

开关信号控制模块，用于控制用电贸易结算过程中的电能传输。

在一种可能的实现方式中，开关信号控制模块包括户间断路器和网间断路器；每个电能表对应一个光伏发电用户或一个用电用户；

户间断路器用于控制光伏发电用户与用电用户之间的用电贸易结算中的电能传输；

网间断路器用于控制配电网与用电用户之间的用电贸易结算中的电能传输。

在一种可能的实现方式中，每个电能表中的载波模组还用于在接收到目标电能表的询问信号后，获取自身的电能参数和自身结算模组记录的交易电量及交易金额，并作为反馈信号发送给目标电能表；

每个电能表中的载波模块还用于在接收到目标电能表发送的电能参数、交易电量和交易金额之后，根据自身的电能参数、交易电量和交易金额，以及目标电能表的电能参数、交易电量和交易金额，计算自身与目标电能表之间的数据相似性，并根据数据相似性判断目标电能表的工作状态。

在一种可能的实现方式中，每个电能表中设置有一个对时模组；

对时模组用于对电能表进行广播校时。

在一种可能的实现方式中，对时模组包括GPS对时器和北斗对时器。

在一种可能的实现方式中，采集主站具体用于：

针对每个电能表，将其档案信息与其台区档案进行核对；

当档案信息与台区档案匹配时，确定各个电能表的监测结果为初步合格；

当档案信息与台区档案不匹配时，确定各个电能表的监测结果为匹配异常。

在一种可能的实现方式中，采集主站具体用于：

获取与第一电能表对应的多个目标电能表的所上传的第一电能表的工作状态；其中，第一电能表为多个电能表中的任一电能表；

当接收到的所有第一电能表的工作状态中存在预设个数的异常状态时，确定第一电能表的监测结果为数据异常。

本发明实施例提供的智能物联电能表监测控制系统，包括采集主站、采集终端、多个电能表；每个电能表中设置有一个载波模组；采集主站与采集终端连接；采集终端分别与多个电能表连接；载波模组用于在向目标电能表发送询问信号后，接收目标电能表的反馈信号并根据反馈信号判断目标电能表的工作状态；其中，目标电能表为多个电能表中的任一电能表；每个电能表上的载波模组还用于将自身的档案信息以及目标电能表的工作状态发送给采集终端；采集终端用于将各个电能表的档案信息、工作状态转发给采集主站；采集主站用于根据各个电能表的档案信息、工作状态以及各个电能表的台区档案，确定各个电能表的监测结果。通过将电能表的档案信息与台区档案实现电能表的自核对，并且通过各个电能表之间的询问及反馈判断各个电能表的工作状态，实现各个电能表的互核对，能够有效检测电能表的工作状态，无需设置额外的监测设备，降低监测成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的智能物联电能表监测控制系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的区块链分布式能源交易流程图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

图1是本发明实施例提供的智能物联电能表监测控制系统的结构示意图。如图1所示，在一些实施例中，智能物联电能表监测控制系统，包括：采集主站11、采集终端12、多个电能表13；每个电能表中设置有一个载波模组；采集主站11与采集终端12连接；采集终端12分别与多个电能表13连接；

载波模组用于在向目标电能表发送询问信号后，接收目标电能表的反馈信号并根据反馈信号判断目标电能表的工作状态；其中，目标电能表为多个电能表中的任一电能表；

每个电能表上的载波模组还用于将自身的档案信息以及目标电能表的工作状态发送给采集终端12；

采集终端12用于将各个电能表的档案信息、工作状态转发给采集主站11；

采集主站11用于根据各个电能表13的档案信息、工作状态以及各个电能表13的台区档案，确定各个电能表13的监测结果。

在本发明实施例中，每个台区中设置有一个采集主站11，采集主站11中设置有台区服务器，用于存储各个电能表13的台区档案、监测台区总表的运行数据以及与采集终端12进行通讯。

在本发明实施例中，采集终端12安装在台区中的各个用户区域内，用于收集台区中的各个用户区域内的电能表13的数据，采集终端12可以通过通讯总线或无线通讯信号与采集主站11通讯。

在本发明实施例中，各个电能表13的载波模组实时上报自身的档案信息，与台区服务器中存储的台区档案相核对，从而确定该电能表在台区内的身份信息，实现电能表的自核对。

在本发明实施例中，每个电能表13中的载波模组实时向指定的一个或多个目标电能表发送询问信号，在接收到反馈信号以后，与自身的运行数据向对比，从而判断目标电能表的工作状态。

在本发明实施例中，通过将电能表的档案信息与台区档案实现电能表的自核对，并且通过各个电能表之间的询问及反馈判断各个电能表的工作状态，实现各个电能表的互核对，能够有效检测电能表的工作状态，无需设置额外的监测设备，降低监测成本。

在一些实施例中，每个电能表13上的载波模组还用于：获取所有的电能表13在电网中的节点信息；节点信息包括节点位置和节点类型；计算自身的节点信息与除自身之外的其他电能表13的节点信息之间的节点相似度；根据节点相似度，确定目标电能表。

在本发明实施例中，电能表13虽然能够承载一定的计算功能，但由于其设置在用户侧，其计算能力有限，与所有电能表13互监测的工作量较大，很容易超出电能表13本身的计算能力。因此通过电能表13在电网中的节点位置和节点类型，判断各电能表13之间的节点相似度，从而确定各个电能表13需要核对的目标电能表。

其中，节点位置可以包括节点所在的地理位置、行政位置等，在此不作限定。节点类型可以包括一般用户节点、用电负荷较大的高负荷节点、周期性用电的周期性节点、故障率高的用户节点等，在此不作限定。采集主站向每个电能表13上的载波模组下发其节点信息，载波模组对比节点位置的相似程度和节点类型的相似程度，将节点位置的相似程度和节点类型的相似程度分别乘以预先设置好的权重，得到最终的节点相似度。

在一些实施例中，每个电能表13中设置有一个结算模组；每个电能表13中结算模组用于与电网或者与除自身之外的任一电能表13的结算模组在区块链上进行用电贸易结算，并记录交易电量和交易金额。

在本发明实施例中，用户可通过远程的采集主站选择发电用户进行交易切换，实现用户间发电用电贸易结算以及用户与电网之间的发电用电贸易结算，可实时监测交易电量及金额。

在一些实施例中，每个电能表13中设置有一个开关信号控制模块；开关信号控制模块，用于控制用电贸易结算过程中的电能传输。

在本发明实施例中，通过开关信号控制模块实现各个电能表的交易对象的结算，使用户能与自身外的任一发电用户或电网进行贸易结算。

在一些实施例中，开关信号控制模块包括户间断路器和网间断路器；每个电能表13对应一个光伏发电用户或一个用电用户；户间断路器用于控制光伏发电用户与用电用户之间的用电贸易结算中的电能传输；网间断路器用于控制配电网与用电用户之间的用电贸易结算中的电能传输。

在本发明实施例中，所有参与光伏交易的用户必须安装结算模组，结算模组与区块链能源交易平台通讯。结算模组负责计量用户的用电情况并及时反馈给交易平台用于结算。

在本发明实施例中，参与光伏发电能源交易的用户须获得许可准入，用户需要申报发电设备容量以及电压等级至交易平台，并在必要时接受电网调度。参与交易与退出交易都需要经过审核，审核通过后方可注册或注销成功。

图2是本发明实施例提供的区块链分布式能源交易流程图。如图2所示，在本发明实施例中，区块链分布式能源交易流程具体为：

步骤1，交易准备，即电能表向区块链能源交易平台发送交易信号，表示该用户已准备进行电能交易。

步骤2，用户注册，即每个电能表所在的用户在区块链能源交易平台注册账户。

步骤3，平台审核，即区块链能源交易平台审核用户的注册信息是否合法。若合法则执行步骤4，反之执行步骤9。

步骤4，交易双方协商，即区块链能源交易平台上的任意两个或多个账户之间进行贸易协商。

步骤5，交易审核，即区块链能源交易平台审核用户的交易信息是否合法。若合法则执行步骤6，反之执行步骤7。

步骤6，用户间执行交易。

步骤7，电网与用户交易。

步骤8，交易结算。

步骤9，交易结束。

其中，交易规则如下：当光伏发电用户拥有剩余电力时需要参与市场交易，将剩余的电力出售给电网或用户；同样，当用电用户电力缺额时需要通过交易平台直购光伏发电用户剩余电力，如果电力缺额无法满足则需向电网购买。

基于区块链技术的光伏发电能源交易流程及交易机制主要分为5个部分：参与注册、双向交易、交易审核、交易执行以及交易结算。各部分具体执行内容如下：

注册：参加市场交易的用户在区块链能源交易平台进行注册，确定发电设备容量，电压等级等，交易平台根据相关要求判断该用户是否具备准入条件，满足准入条件则发放准入许可，用户成功注册，并通知附近台区相关信息，如不满足注册条件，禁止参与电力交易。

双向交易：进行光伏能源的交易协商，用户间交易的双方协商确定交易电价以及用电用户在本次交易中购买的电量；如需电网参与交易，则根据用户与电网事先确定的合同开展供电。

交易审核：确定交易后能源交易平台需要依照交易条款及用户购电量对交易订单进行审核，审核订单的合法性及潮流是否越限，以确保电网安全稳定运行为准。

交易执行：完成交易审核后各用户应该按照合约内容进行交易。发电方应在约定的时间内通过配电网向购电用户输送约定的电量，通过安装电能表进行计量。

交易结算：在双发完成交易后，利用用电用户的智能物联电能表结算模组向交易平台反馈计量的电量数据，结合电量数据通过交易多方成员签名确认合同完成自动结算，结算完成的交易信息将通过预选节点记录到区块链上并发送给交易双方，至此交易结束。

在一些实施例中，每个电能表13中的载波模组还用于在接收到目标电能表的询问信号后，获取自身的电能参数和自身结算模组记录的交易电量及交易金额，并作为反馈信号发送给目标电能表；每个电能表13中的载波模块还用于在接收到目标电能表发送的电能参数、交易电量和交易金额之后，根据自身的电能参数、交易电量和交易金额，以及目标电能表的电能参数、交易电量和交易金额，计算自身与目标电能表之间的数据相似性，并根据数据相似性判断目标电能表的工作状态。

在本发明实施例中，区块链交易可以与电能表监测相结合，即电能表13的载波模组获取目标电能表的载波模组监测的电能参数，并且获取目标电能表的结算模组记录的交易电量和交易金额，将电能参数、交易电量和交易金额分别乘以不同的权重，从而计算数据相似性，由于目标电能表是节点位置与节点类型均与电能表13相似的电能表，因此其数据一定是相似的，若数据相似性较低，则可以认为目标电能表的工作状态异常。通过记录的电能交易数据，计算各个电能表之间的相似性，从而判断各个电能表的工作状态是否异常，能够有效对电能表进行监测。

在一些实施例中，每个电能表13中设置有一个对时模组；对时模组用于对电能表13进行广播校时。

在本发明实施例中，获取电能表13中的本地时钟的时间，然后对时模组获取外部时间，将本地时间与外部时间作差，若差值小于预设值，则以外部时间为准，向台区中的各电能表进行广播，实现时间校正。若差值大于等于预设值，则对时模组可能出现故障。

在一些实施例中，对时模组包括GPS对时器和北斗对时器。

在本发明实施例中，为了防止对时模组出现故障造成的对时不准确，设置了GPS对时器和北斗对时器，在其中一个对时器故障时，采用另一个对时器的时间作为外部时间，能够提高对时的准确性。

在一些实施例中，采集主站11具体用于：针对每个电能表13，将其档案信息与其台区档案进行核对；当档案信息与台区档案匹配时，确定各个电能表13的监测结果为初步合格；当档案信息与台区档案不匹配时，确定各个电能表13的监测结果为匹配异常。

在一些实施例中，采集主站11具体用于：获取与第一电能表13对应的多个目标电能表的所上传的第一电能表13的工作状态；其中，第一电能表13为多个电能表13中的任一电能表13；当接收到的第一电能表13的工作状态中存在预设个数的异常状态时，确定第一电能表13的监测结果为数据异常。

在本发明实施例中，电能表之间的互核对，即将电能表按照节点相似度进行分组，然后将每个组内的电能表进行互核对。在核对过程中，若组内存在4个电能表：A、B、C、D，在A发生故障时，A与B、C、D之间的数据不匹配，因此A将上报B、C、D的工作状态异常，同时B、C、D上报A的工作状态异常，此时预设个数为2，因此采集主站认定A的工作状态异常。

综上，本发明的有益效果具体为：

1.通过将电能表的档案信息与台区档案实现电能表的自核对，并且通过各个电能表之间的询问及反馈判断各个电能表的工作状态，实现各个电能表的互核对，能够有效检测电能表的工作状态，无需设置额外的监测设备，降低监测成本。

2.电能表集成电能表通讯、精准对时、发电用电贸易结算等多种功能，实现在用户端的能源管理。

3.通过记录的电能交易数据，计算各个电能表之间的相似性，从而判断各个电能表的工作状态是否异常，能够有效对电能表进行监测。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，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单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，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讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能物联电能表监测控制系统，其特征在于，包括：采集主站、采集终端、多个电能表；每个电能表中设置有一个载波模组；所述采集主站与所述采集终端连接；所述采集终端分别与所述多个电能表连接；

所述载波模组用于在向目标电能表发送询问信号后，接收目标电能表的反馈信号并根据所述反馈信号判断所述目标电能表的工作状态；其中，所述目标电能表为所述多个电能表中的任一电能表；每个电能表上的载波模组还用于将自身的档案信息以及目标电能表的工作状态发送给所述采集终端；所述采集终端用于将各个电能表的档案信息、工作状态转发给所述采集主站；所述采集主站用于根据各个电能表的档案信息、工作状态以及各个电能表的台区档案，确定各个电能表的监测结果。

2.根据权利要求1所述的智能物联电能表监测控制系统，其特征在于，每个电能表上的载波模组还用于：

获取所有的电能表在电网中的节点信息；所述节点信息包括节点位置和节点类型；

计算自身的节点信息与除自身之外的其他电能表的节点信息之间的节点相似度；

根据所述节点相似度，确定所述目标电能表。

3.根据权利要求1所述的智能物联电能表监测控制系统，其特征在于，每个电能表中设置有一个结算模组；

每个电能表中结算模组用于与电网或者与除自身之外的任一电能表的结算模组在区块链上进行用电贸易结算，并记录交易电量和交易金额。

4.根据权利要求3所述的智能物联电能表监测控制系统，其特征在于，每个电能表中设置有一个开关信号控制模块；

所述开关信号控制模块，用于控制所述用电贸易结算过程中的电能传输。

5.根据权利要求4所述的智能物联电能表监测控制系统，其特征在于，所述开关信号控制模块包括户间断路器和网间断路器；每个电能表对应一个光伏发电用户或一个用电用户；

所述户间断路器用于控制所述光伏发电用户与所述用电用户之间的用电贸易结算中的电能传输；

所述网间断路器用于控制配电网与所述用电用户之间的用电贸易结算中的电能传输。

6.根据权利要求3所述的智能物联电能表监测控制系统，其特征在于，每个电能表中的载波模组还用于在接收到目标电能表的询问信号后，获取自身的电能参数和自身结算模组记录的交易电量及交易金额，并作为所述反馈信号发送给所述目标电能表；

每个电能表中的载波模块还用于在接收到目标电能表发送的电能参数、交易电量和交易金额之后，根据自身的电能参数、交易电量和交易金额，以及目标电能表的电能参数、交易电量和交易金额，计算自身与目标电能表之间的数据相似性，并根据所述数据相似性判断所述目标电能表的工作状态。

7.根据权利要求1所述的智能物联电能表监测控制系统，其特征在于，每个电能表中设置有一个对时模组；

所述对时模组用于对所述电能表进行广播校时。

8.根据权利要求7所述的智能物联电能表监测控制系统，其特征在于，所述对时模组包括GPS对时器和北斗对时器。

9.根据权利要求2所述的智能物联电能表监测控制系统，其特征在于，所述采集主站具体用于：

针对每个电能表，将其档案信息与其台区档案进行核对；

当所述档案信息与所述台区档案匹配时，确定各个电能表的监测结果为初步合格；

当所述档案信息与所述台区档案不匹配时，确定各个电能表的监测结果为匹配异常。

10.根据权利要求9所述的智能物联电能表监测控制系统，其特征在于，所述采集主站具体用于：

获取与第一电能表对应的多个目标电能表的所上传的第一电能表的工作状态；其中，所述第一电能表为所述多个电能表中的任一电能表；

当接收到的所有第一电能表的工作状态中存在预设个数的异常状态时，确定所述第一电能表的监测结果为数据异常。

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