一种融合多种终端监测功能的智能电能表制造技术

本发明专利技术提供了一种融合多种终端监测功能的智能电能表，包括AD芯片、硬件测频模块、时钟脉冲模块、基础算法组件、算法应用组件，所述算法应用组件与所述基础算法组件相连，所述基础算法组件分别与所述AD芯片、所述硬件测频模块、所述时钟脉冲模块相连。本发明专利技术的有益效果是：1.本发明专利技术通过将多功能融合智能监测终端划分为基础算法、算法应用两个独立的组件，将核心的基础算法与灵活多变的算法应用分离开来，确保核心计算不受复杂应用功能的影响；2.通过规范化设计两个组件之间的交互接口，并在基础算法组件增加专用存储器以及数据缓存，确保算法应用组件在软件升级、或短暂软件失效后能够恢复，数据不丢失。

An Intelligent Electric Energy Meter Integrating Multiple Terminal Monitoring Functions

【技术实现步骤摘要】
一种融合多种终端监测功能的智能电能表
本专利技术涉及电能表领域，尤其涉及一种融合多种终端监测功能的智能电能表。
技术介绍
随着智能电网的发展，电网规模的逐步扩大，为了更精准快速的监测电网的运行状态，对电网设备进行精细化运维管理，对故障及时诊断隔离并实时预警，各类新型监测终端不断开发并应用到电网的各个部门和环节。电网公司调度、运检和营销等多个部门均在电网中广泛布点了满足不同要求的监测终端、智能仪表，如输电线路在线监测装置、电能质量监测终端、配电监测终端(DTU、FTU、TTU)、故障指示器以及用于构建用电采集系统的智能电表等。上述各种监测终端的建设为提高电网智能运维管理水平、提高电网可靠性创造了条件。但是，随着各类监测终端的不断增加，不同监测终端在功能上存在不同程度的重叠和冗余，间接造成了电网投资浪费；不同终端在内部设计、精度等的差异，导致监测分析的数据多源，监测量、采样率和数据时长不统一，给下一步大数据分析造成困扰；同时，考虑到投资成本因素，一些高级应用功能，例如电能质量监测、故障诊断等，难以在电网各节点全面铺开，导致这些高级应用功能无法真正体现其价值。针对上述情况，目前已有部分研究提出两种或多种监测终端、仪表集成的方案，例如具备电能质量监测功能的智能电能表，智能配电台区一体化终端等。这些技术方案解决了部分问题，但带来如下几种新问题：1)部分集成功能涵盖不全。典型如具备电能质量监测功能的智能电能表，其在方案上仍大多采用计量芯片方式，只具备谐波分析等少数电能质量分析功能，也无法满足电能质量相关标准认证要求；2)集成后破坏了原有领域产品特性。典型如在智能电能表中融合其它监测功能后，由于功能的复杂性，造成电能表整体可靠性下降，计量数据的可信度降低，影响到电能表作为法制计量器具的基本特性；3)集成后的可扩展问题。融合多种功能的目的，是要体现不同领域数据综合的优势，并结合不同应用场景进行定制化开发。为此，融合后的装置应具备良好的可扩展性，并能够灵活升级。
技术实现思路
本专利技术提供了一种融合多种终端监测功能的智能电能表，包括AD芯片、硬件测频模块、时钟脉冲模块、基础算法组件、算法应用组件，所述算法应用组件与所述基础算法组件相连，所述基础算法组件分别与所述AD芯片、所述硬件测频模块、所述时钟脉冲模块相连。作为本专利技术的进一步改进，所述基础算法组件包括频率跟踪模块、时钟同步模块、AD采样模块、采样缓存模块、电能计量模块、电能质量模块、波形记录模块、基础算法组件交互接口，所述AD采样模块分别与所述频率跟踪模块、所述时钟同步模块相连，所述采样缓存模块一端与所述AD采样模块相连，所述采样缓存模块另一端分别与所述电能计量模块、所述电能质量模块、所述波形记录模块相连，所述基础算法组件交互接口一端分别与所述电能计量模块、所述电能质量模块、所述波形记录模块相连，所述基础算法组件交互接口另一端与所述算法应用组件相连；频率跟踪模块：所述频率跟踪模块负责实时采集系统频率，并将采集得到的频率实时更新到所述AD采样模块；时钟同步模块：所述时钟同步模块通过外部对时及内部RTC守时实时更新当前时标，并将采集得到的时标实时更新到所述AD采样模块；AD采样模块：所述AD采样模块根据当前频率控制所述AD芯片同步采样；采样缓存模块：接收AD采样模块传输的采样数据，采样缓存模块内的采样数据包括10周波原始采样值及对应的系统频率、时标；当AD采样模块累计完成一定周波采样后，刷新采样缓存模块内的采样数据；电能计量模块：所述电能计量模块根据算法配置值选用全波或基波算法，并利用精度校准参数对电能值进行校准，计算结果通过基础算法组件交互接口传递给算法应用组件；电能质量模块：所述电能质量模块首先基于半波采样数据计算电压、电流、功率、相位、电压偏差、频率偏差、三相不平衡等稳态量，并分析是否发生电压暂升、暂降、短时中断等暂态事件，以及电压瞬变事件，然后每一定周波对电压、电流、功率、相位、电压偏差、频率偏差、三相不平衡半波有效值进行均方根运算得到所需周波值，并利用所需周波采样数据计算谐波、间谐波稳态数据，上述计算结果通过基础算法组件交互接口传递给算法应用组件；波形记录模块：所述波形记录模块通过基础算法组件交互接口将采样缓存数据直接传递给算法应用组件，用于触发故障录波及利用原始采样数据进行其它扩展算法运算；基础算法组件交互接口：所述基础算法组件交互接口将电能计量模块、电能质量模块、波形记录模块的计算结果传递给算法应用组件；还负责从算法应用组件获取计算用参数，在初始化期间更新给电能计量、电能质量模块，同时还完成电能计量数据存储功能。作为本专利技术的进一步改进，所述算法应用组件包括算法应用组件交互接口、计量数据处理模块、电能质量数据处理模块、接地故障诊断处理模块、其它扩展数据处理模块、参数管理模块、计量通信模块、终端通信模块，所述算法应用组件交互接口一端分别与所述计量数据处理模块、电能质量数据处理模块、接地故障诊断处理模块、其它扩展数据处理模块、参数管理模块相连，所述算法应用组件交互接口另一端与所述基础算法组件交互接口相连，所述计量通信模块与所述计量数据处理模块相连，所述终端通信模块分别与所述电能质量数据处理模块、接地故障诊断处理模块、其它扩展数据处理模块相连；算法应用组件交互接口：所述算法应用组件交互接口与所述基础算法组件进行数据交互，将获得的数据提供给本组件各计算模块使用；计量数据处理模块：所述计量数据处理模块对从算法应用组件交互接口获得的计量数据进行进一步处理，利用数据对应时标进行分时计费、结算转存、需量计算、定时冻结处理；电能质量数据处理模块：电能质量数据处理模块对从算法应用组件交互接口获得的电能质量数据进行进一步处理，对稳态数据进一步计算，并统计计算得到平均、最大、最小概率值，同时对暂态、瞬态事件进行分析，通过事件时标对稳态数据进行标记，并截取原始录波数据生成对应的故障录波；接地故障诊断处理模块：接地故障诊断处理模块利用获取的带时标的原始录波数据，采用暂态分量法提取暂态特征，识别是否发生单相接地故障，并记录故障事件及其波形；其它扩展数据处理模块：其它扩展数据处理模块用于自定义扩展新功能，基于组件交互接口获得的数据实现其它应用功能，该功能的运行不影响现有模块；参数管理模块：参数管理模块统一管理、存储算法应用组件所需参数，并通过算法应用组件交互接口将参数分配给各计算模块使用；计量通信模块：计量通信模块集中处理计量数据处理模块输出的计量数据，并通过外部计量接口与计费采集系统相连；终端通信模块：终端通信模块汇集电能质量数据处理、接地故障诊断处理、其它扩展数据处理模块数据内容，并通过外部终端接口与终端监测系统相连。作为本专利技术的进一步改进，所述算法应用组件包括显示模块，所述显示模块根据应用需求，显示本组件各模块的计算结果、参数信息。作为本专利技术的进一步改进，该智能电能表包括人机接口、计量接口、终端接口，所述算法组件分别与所述人机接口、所述计量接口、所述终端接口相连。作为本专利技术的进一步改进，该智能电能表包括第一存储器、第二存储器，所述第一存储器与所述基础算法组件相连，所述第二存储器与所述算法应用组件相连。作为本专利技术的进一步改进，该智能电能表包括算法配置接口、电能计量数据读取接口、电能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种融合多种终端监测功能的智能电能表，其特征在于：包括AD芯片、硬件测频模块、时钟脉冲模块、基础算法组件、算法应用组件，所述算法应用组件与所述基础算法组件相连，所述基础算法组件分别与所述AD芯片、所述硬件测频模块、所述时钟脉冲模块相连。

【技术特征摘要】
1.一种融合多种终端监测功能的智能电能表，其特征在于：包括AD芯片、硬件测频模块、时钟脉冲模块、基础算法组件、算法应用组件，所述算法应用组件与所述基础算法组件相连，所述基础算法组件分别与所述AD芯片、所述硬件测频模块、所述时钟脉冲模块相连。2.根据权利要求1所述的智能电能表，其特征在于：所述基础算法组件包括频率跟踪模块、时钟同步模块、AD采样模块、采样缓存模块、电能计量模块、电能质量模块、波形记录模块、基础算法组件交互接口，所述AD采样模块分别与所述频率跟踪模块、所述时钟同步模块相连，所述采样缓存模块一端与所述AD采样模块相连，所述采样缓存模块另一端分别与所述电能计量模块、所述电能质量模块、所述波形记录模块相连，所述基础算法组件交互接口一端分别与所述电能计量模块、所述电能质量模块、所述波形记录模块相连，所述基础算法组件交互接口另一端与所述算法应用组件相连；频率跟踪模块：所述频率跟踪模块负责实时采集系统频率，并将采集得到的频率实时更新到所述AD采样模块；时钟同步模块：所述时钟同步模块通过外部对时及内部RTC守时实时更新当前时标，并将采集得到的时标实时更新到所述AD采样模块；AD采样模块：所述AD采样模块根据当前频率控制所述AD芯片同步采样；采样缓存模块：接收AD采样模块传输的采样数据，采样缓存模块内的采样数据包括10周波原始采样值及对应的系统频率、时标；当AD采样模块累计完成一定周波采样后，刷新采样缓存模块内的采样数据；电能计量模块：所述电能计量模块根据算法配置值选用全波或基波算法，并利用精度校准参数对电能值进行校准，计算结果通过基础算法组件交互接口传递给算法应用组件；电能质量模块：所述电能质量模块首先基于半波采样数据计算电压、电流、功率、相位、电压偏差、频率偏差、三相不平衡等稳态量，并分析是否发生电压暂升、暂降、短时中断等暂态事件，以及电压瞬变事件，然后每一定周波对电压、电流、功率、相位、电压偏差、频率偏差、三相不平衡半波有效值进行均方根运算得到所需周波值，并利用所需周波采样数据计算谐波、间谐波稳态数据，上述计算结果通过基础算法组件交互接口传递给算法应用组件；波形记录模块：所述波形记录模块通过基础算法组件交互接口将采样缓存数据直接传递给算法应用组件，用于触发故障录波及利用原始采样数据进行其它扩展算法运算；基础算法组件交互接口：所述基础算法组件交互接口将电能计量模块、电能质量模块、波形记录模块的计算结果传递给算法应用组件；还负责从算法应用组件获取计算用参数，在初始化期间更新给电能计量、电能质量模块，同时还完成电能计量数据存储功能。3.根据权利要求2所述的智能电能表，其特征在于：所述算法应用组件包括算法应用组件交互接口、计量数据处理模块、电能质量数据处理模块、接地故障诊断处理模块、其它扩展数据处理模块、参数管理模块、计量通信模块、终端通信模块，所述算法应用组件交互接口一端分别与所述计量数据处理模块、电能质量数据处理模块、接地故障诊断处理模块、其它扩展数据处理模块、参数管理模块相连，所述算法应用组件交互接口另一端与所述基础算法组件交互接口相连，所述计量通信模块与所述计量数据处理模块相连，所述终端通信模块分别与所述电能质量数据处理模块、接地故障诊断处理模块、其它扩展数据处理模块相连；算法应用组件交互接口：所述算法应用组件交互接口与所述基础算法组件进行数据交互，将获得的数据提供给本组件各计算模块使用；计量数据处理模块：所述计量数据处理模块对从算法应用组件交互接口获得的计量数据进行进一步处理，利用数据对应时标进行分时计费、结算转存、需量计算、定时冻结处理；电能质量数据处理模块：电能质量数据处理模块对从...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐琳，张华，常晓青，王新华，李俊，杨华，刘畅，占子飞，陈坚，李成竹，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，深圳市中电电力技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51