專利名稱：一種具有供電可靠率和電壓合格率監(jiān)測(cè)功能的智能電表及監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電網(wǎng)電力測(cè)量?jī)x表領(lǐng)域，尤其涉及一種具有供電可靠率和電壓合格率監(jiān)測(cè)功能的智能電能表及監(jiān)測(cè)方法。
背景技術(shù)：
供電可靠率和受電端電壓合格率(以下簡(jiǎn)稱“供電兩率”)反映供電企業(yè)的供電服務(wù)質(zhì)量重要指標(biāo)，是電力監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)供電企業(yè)供電質(zhì)量實(shí)施監(jiān)管的主要內(nèi)容之一。在廣大農(nóng)村地區(qū)，供電可靠性與電壓合格率較低也是供電服務(wù)質(zhì)量投訴的熱點(diǎn)。影響供電可靠性的因素較多，供電可靠率的統(tǒng)計(jì)方法也較復(fù)雜。供電可靠率包括RS - URS - 2,RS - 3三類統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，但目前行業(yè)內(nèi)并沒有形成規(guī)范統(tǒng)一的供電可靠率自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、記錄專用儀器裝置，主要依靠人工收集相關(guān)電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，人工錄入供電可靠性管理信息系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。電壓監(jiān)測(cè)儀是具有對(duì)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)緩慢變化所引起的電壓偏差進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)功能的裝置。業(yè)內(nèi)一般采用電壓監(jiān)測(cè)儀來實(shí)現(xiàn)受電端電壓合格率的記錄、統(tǒng)計(jì)。根據(jù)《供電監(jiān)管辦法》(電監(jiān)會(huì)27號(hào)令)的有關(guān)要求，供電企業(yè)在規(guī)定的位置安裝電壓監(jiān)測(cè)儀，并由電力監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)供電企業(yè)設(shè)置電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)的情況實(shí)施監(jiān)管。目前，供電企業(yè)廣泛應(yīng)用的電壓監(jiān)測(cè)儀一般都帶有通信接口，能實(shí)現(xiàn)電壓監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳功能，將數(shù)據(jù)自動(dòng)定時(shí)上報(bào)到電壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主站進(jìn)行統(tǒng)計(jì)管理。由于供電可靠率和受電端電壓合格率數(shù)據(jù)均由供電企業(yè)安裝專用記錄裝置和提供統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)，其統(tǒng)計(jì)結(jié)果受主觀影響較大，難以真實(shí)、客觀地反映出供電“兩率”真實(shí)性。另外，實(shí)現(xiàn)供電“兩率”的統(tǒng)計(jì)均需要投入專用設(shè)備、系統(tǒng)和組織專人進(jìn)行維護(hù)，占用了較大的資金和人力資源。因此，結(jié)合現(xiàn)有條件，提出一種能同時(shí)提供供電可靠率和受電端電壓合格率的記錄統(tǒng)計(jì)裝置是很有實(shí)用意義的。電表是用來測(cè)量電路中消耗電能的儀表，其安裝位置在供電企業(yè)與電力用戶的產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)之間，該位置是測(cè)量供電可靠率與電壓合格率的天然最佳地點(diǎn)。目前，采用數(shù)字化采集和通信技術(shù)的智能電表已成為主流電能計(jì)量裝置，并建立形成了電力用戶用電信息采集系統(tǒng)，這就為在智能電表實(shí)現(xiàn)供電“兩率”連續(xù)監(jiān)測(cè)和采集統(tǒng)計(jì)功能提供了充分的基礎(chǔ)條件。專利號(hào)為CN200920065662.1提供的《具備電壓監(jiān)測(cè)功能的電表》，在現(xiàn)有電表傳統(tǒng)功能基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)電壓監(jiān)測(cè)功能擴(kuò)充，是實(shí)現(xiàn)受電端電壓合格率統(tǒng)計(jì)的有效方法。但根據(jù)其公開的技術(shù)資料，還存在以下幾方面缺點(diǎn):(1)沒有提供供電可靠率記錄統(tǒng)計(jì)功能。(2)其電壓合格率統(tǒng)計(jì)方法不符合有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有供電可靠率和受電端電壓合格率的電表，并在技術(shù)上滿足以下需求滿足《電壓監(jiān)測(cè)儀使用技術(shù)條件》的要求；又能夠同時(shí)提供監(jiān)測(cè)點(diǎn)的供電可靠率和受電端電壓合格率兩種類型的數(shù)據(jù)；并且滿足《電力用戶用電信息采集系統(tǒng)》的有關(guān)接入條件的要求。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種具有供電可靠率和電壓合格率監(jiān)測(cè)功能的智能電表，包括電壓傳感器和電流傳感器，其通過信號(hào)調(diào)整電路與采樣電路相連；采樣電路與DSP相連；MCU同時(shí)與DSP、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、電源模塊、本地I/O模塊、遠(yuǎn)程通信模塊和硬件時(shí)鐘相連。其中，電壓傳感器、電流傳感器負(fù)責(zé)將強(qiáng)電壓、電流模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槿蹼妷骸㈦娏髂M信號(hào)；采樣電路負(fù)責(zé)對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器負(fù)責(zé)儲(chǔ)存電表的各種參數(shù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)；DSP負(fù)責(zé)對(duì)電壓、電流數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，形成電壓、電流、功率、電量等數(shù)據(jù)；MCU是智能電表各實(shí)現(xiàn)計(jì)量、供電“兩率”統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)通信等各項(xiàng)功能核心協(xié)調(diào)元件；遠(yuǎn)程通信模塊負(fù)責(zé)相關(guān)參數(shù)、數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。優(yōu)選的，所述電源模塊包括整流充電電路和可充電電池，為智能電表提供運(yùn)行電源和后備電源。優(yōu)選的，所述本地i/o模塊為輸入、輸出的外部設(shè)備，包括按鍵、顯示屏；遠(yuǎn)程通信模塊連接主站系統(tǒng)。優(yōu)選的，所述硬件時(shí)鐘是帶有溫度補(bǔ)償和電池的計(jì)時(shí)模塊，用于智能電表的獨(dú)立精確計(jì)時(shí)，并確保智能電表在斷電時(shí)仍能準(zhǔn)確走時(shí)，以確保供電“兩率”時(shí)間統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性。本發(fā)明還提供一種具有供電可靠率和電壓合格率監(jiān)測(cè)功能的智能電表實(shí)現(xiàn)對(duì)供電可靠率和電壓合格率監(jiān)測(cè)的方法，包括以下步驟:A、數(shù)據(jù)預(yù)處理:電壓互感器和電流互感器監(jiān)測(cè)電力用戶供電線路的實(shí)時(shí)電壓、電流信號(hào)，并通過信號(hào)調(diào)整電路和采樣電路轉(zhuǎn)換為實(shí)時(shí)電壓、電流數(shù)字信號(hào)，輸出到DSP進(jìn)行運(yùn)算處理；B、DSP數(shù)據(jù)處理:DSP將實(shí)時(shí)電壓、電流數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，形成電壓數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)、功率數(shù)據(jù)、電量數(shù)據(jù)，其中電壓數(shù)據(jù)包括電壓有效值、單位時(shí)間電壓平均值；C、MCU數(shù)據(jù)分析:MCU讀取DSP生成的電壓數(shù)值，根據(jù)其電壓值所在區(qū)間按電壓越上限、合格、越下限、失壓四種類型進(jìn)行比較和分類計(jì)時(shí)累加，進(jìn)行供電可靠率分析和電壓合格率分析，并將數(shù)據(jù)和分析結(jié)果輸出到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；D、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)提交:MCU定時(shí)將數(shù)據(jù)和分析結(jié)果輸出到本地I/O模塊中的本地顯示模塊上，主要通過顯示屏顯示，并定時(shí)通過遠(yuǎn)程通信模塊上傳到主站系統(tǒng)；E、“兩率”數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì):主站通過用電信息采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)接收和儲(chǔ)存各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的供電可靠率和電壓合格率的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并自動(dòng)根據(jù)預(yù)設(shè)的程序按統(tǒng)計(jì)口徑抽取監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到平均供電可靠率和平均電壓合格率。優(yōu)選的，所述MCU對(duì)供電可靠率分析的具體方法是:MCU讀取DSP所提供的當(dāng)前電壓平均值與預(yù)設(shè)的失壓電壓參數(shù)進(jìn)行比較，當(dāng)智能電表輸入的電壓平均值〈失壓電壓時(shí)，或智能電表由正常帶電狀態(tài)變?yōu)橥耆щ姞顟B(tài)時(shí)，智能電表依靠后備電源繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，MCU將當(dāng)前的失壓日期和時(shí)間寫入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，記為DT_DN1 ;當(dāng)輸入的電壓平均值〉失壓電壓，或智能電表由完全失電狀態(tài)變?yōu)檎щ姞顟B(tài)時(shí)，MCU將當(dāng)前復(fù)電日期和時(shí)間寫入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，記為DT_UP1，并將停電次數(shù)計(jì)數(shù)器加I。當(dāng)發(fā)生第2、3。。。η次停復(fù)電時(shí)，按上述方法類推進(jìn)行記錄。單戶停電累計(jì)時(shí)間=(DT_UP1 - DT_DN1)+(DT_UP2 一 DT_DN2)+…(DT_UPn - DT_DNn);分別以日、月、年為統(tǒng)計(jì)周期，當(dāng)智能電表的硬件時(shí)鐘完成一個(gè)統(tǒng)
計(jì)周期走時(shí)后，MCU自動(dòng)啟動(dòng)計(jì)算程序，計(jì)算出相應(yīng)前一周期的單戶供電可靠率。在一個(gè)統(tǒng)
計(jì)周期內(nèi)，單戶供電可靠率計(jì)算公式是:
權(quán)利要求
1.一種具有供電可靠率和電壓合格率監(jiān)測(cè)功能的智能電表，其特征在于，包括電壓傳感器和電流傳感器，其通過信號(hào)調(diào)整電路與采樣電路相連；采樣電路與DSP相連；MCU同時(shí)與DSP、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、電源模塊、本地I/O模塊、遠(yuǎn)程通信模塊和硬件時(shí)鐘相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有供電可靠率和電壓合格率監(jiān)測(cè)功能的智能電表，其特征在于，所述電源模塊包括整流充電電路和可充電電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有供電可靠率和電壓合格率監(jiān)測(cè)功能的智能電表，其特征在于，所述本地I/o模塊為輸入、輸出的外部設(shè)備，包括按鍵、顯示屏；遠(yuǎn)程通信模塊連接王站系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有供電可靠率和電壓合格率監(jiān)測(cè)功能的智能電表，其特征在于，所述硬件時(shí)鐘是帶有溫度補(bǔ)償和電池的計(jì)時(shí)模塊。
5.一種使用權(quán)利要求1所述的具有供電可靠率和電壓合格率監(jiān)測(cè)功能的智能電表實(shí)現(xiàn)對(duì)供電可靠率和電壓合格率監(jiān)測(cè)的方法，包括以下步驟: A、數(shù)據(jù)預(yù)處理:電壓互感器和電流互感器監(jiān)測(cè)電力用戶供電線路的實(shí)時(shí)電壓、電流信號(hào)，并通過信號(hào)調(diào)整電路和采樣電路轉(zhuǎn)換為實(shí)時(shí)電壓、電流數(shù)字信號(hào)，輸出到DSP進(jìn)行運(yùn)算處理； B、DSP數(shù)據(jù)處理:DSP將實(shí)時(shí)電壓、電流數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，形成電壓數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)、功率數(shù)據(jù)、電量數(shù)據(jù)，其中電壓數(shù)據(jù)包括電壓有效值、單位時(shí)間電壓平均值； C、MCU數(shù)據(jù)分析:MCU讀取DSP生成的電壓數(shù)值，根據(jù)其電壓值所在區(qū)間按電壓越上限、合格、越下限、失壓四種類型進(jìn)行比較和分類計(jì)時(shí)累加，進(jìn)行供電可靠率分析和電壓合格率分析，并將數(shù)據(jù)和分析結(jié)果輸出到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器； D、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)提交:MCU定時(shí)將數(shù)據(jù)和分析結(jié)果輸出到本地I/O模塊，通過顯示屏顯示，并定時(shí)通過遠(yuǎn)程通信模塊 上傳到主站系統(tǒng)； E、“兩率”數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì):主站通過用電信息采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)接收和儲(chǔ)存各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的供電可靠率和電壓合格率的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并自動(dòng)根據(jù)預(yù)設(shè)的程序按統(tǒng)計(jì)口徑抽取監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到平均供電可靠率和平均電壓合格率。
6.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種對(duì)供電可靠率和電壓合格率監(jiān)測(cè)的方法,其特征在于， 所述MCU對(duì)供電可靠率分析的具體方法是:MCU讀取DSP所提供的當(dāng)前電壓平均值與預(yù)設(shè)的失壓電壓參數(shù)進(jìn)行比較，當(dāng)智能電表輸入的電壓平均值〈失壓電壓時(shí)，或智能電表由正常帶電狀態(tài)變?yōu)橥耆щ姞顟B(tài)時(shí)，智能電表依靠后備電源繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，MCU將當(dāng)前的失壓日期和時(shí)間寫入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，記為DT_DN1 ;當(dāng)輸入的電壓平均值〉失壓電壓，或智能電表由完全失電狀態(tài)變?yōu)檎щ姞顟B(tài)時(shí)，MCU將當(dāng)前復(fù)電日期和時(shí)間寫入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,記為DT_UP1，并將停電次數(shù)計(jì)數(shù)器加I。當(dāng)發(fā)生第2、3。。。η次停復(fù)電時(shí)，按上述方法類推進(jìn)行記錄。單戶停電累計(jì)時(shí)間=(DT_UP1-DT_DN1)+ (DT_UP2_DT_DN2)+…(DT_UPn_DT_DNn);分別以日、月、年為統(tǒng)計(jì)周期，當(dāng)智能電表的硬件時(shí)鐘完成一個(gè)統(tǒng)計(jì)周期走時(shí)后，MCU自動(dòng)啟動(dòng)計(jì)算程序，計(jì)算出相應(yīng)前一周期的單戶供電可靠率。在一個(gè)統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)，單戶供電可靠率計(jì)算公式是:
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種對(duì)供電可靠率和電壓合格率監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于，在步驟E中，所述主站系統(tǒng)得到平均供電可靠率和平均電壓合格率的具體方法是:采用加權(quán)平均統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算區(qū)域平均供電可靠率和區(qū)域平均電壓合格率，在一個(gè)統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)，同一電壓等級(jí)、同一供電區(qū)域用戶的平均供電可靠率等于多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的停電時(shí)間之和除以監(jiān)測(cè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)期間時(shí)間之和，即
8.根據(jù)權(quán)利要求6的一種對(duì)供電可靠率和電壓合格率監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于，電力用戶的電壓有效值至少每秒采樣I次，電壓平均值至少每分鐘統(tǒng)計(jì)一次。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的一種對(duì)供電可靠率和電壓合格率監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于，電壓數(shù)據(jù)還包括電壓最小值、最大值、平均值、整點(diǎn)值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有供電可靠率和電壓合格率監(jiān)測(cè)功能的智能電表及監(jiān)測(cè)方法，智能電表包括電壓傳感器和電流傳感器，其通過信號(hào)調(diào)整電路與采樣電路相連；采樣電路與DSP相連；MCU同時(shí)與DSP、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、電源模塊、本地I/O模塊、遠(yuǎn)程通信模塊和硬件時(shí)鐘相連。本發(fā)明所述智能電表將所采集的交流電壓數(shù)據(jù)不僅用于電能計(jì)量統(tǒng)計(jì)使用，通過對(duì)電壓數(shù)值大小所處越上限、合格、越下限、失壓等不同范圍的分類計(jì)時(shí)累加，將電壓數(shù)據(jù)也用于供電可靠率和電壓合格率監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)使用，使智能電表具有供電可靠率和電壓合格率監(jiān)測(cè)功能，擴(kuò)充了智能電表的應(yīng)用范圍。
文檔編號(hào)G01R22/10GK103197138SQ20131005746
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月22日
發(fā)明者王成楷, 王金澤 申請(qǐng)人:王金澤