一种电能分项计量的方法技术

本发明专利技术提出一种电能分项计量方案，其通过采集与分析电流变化，计算电流的波形因数，来对负荷进行分类，然后，分别计量各种负荷消耗的电能。本方案无需进行线路改造且使用较少仪表即可实现，从而节约了成本。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提出一种电能分项计量方案，其通过采集与分析电流变化，计算电流的波形因数，来对负荷进行分类，然后，分别计量各种负荷消耗的电能。本方案无需进行线路改造且使用较少仪表即可实现，从而节约了成本。【专利说明】
本专利技术涉及电能计量领域，尤其涉及电能分项计量。
技术介绍
当前，我国公共建筑发展面临相当严峻的问题，主要表现在:一方面，大量新建的公共建筑中，大型公共建筑比例不断上升，并且档次越来越高，例如大量的高档文化设施和高档交通设施等。另一方面，既有的公共建筑相继大修改造，由普通建筑升级为大型建筑，导致能耗大幅度升高。记录和统计大型公共建筑能耗总量是能源管理的基本要求，但这一总量数据仅能了解建筑物用能的概况。但由于大型公共建筑中各种能源用户众多，因此仅凭能耗总量的高低难以进行判断或下结论，这就需要大型公共建筑的分项能耗数据。目前，大型公共建筑用电分项计量系统均采用多表方案，如图1所示。在该传统方案中，每个建筑单元采用多个电能表分别计量不同负荷消耗的电能，将所有电表的测量值送入主机进行综合分析与管理，最后根据需要输出数据。例如，由清华大学开发的大型公用建筑用电分项计量系统是根据不同的用电功能分别安装电表进行能耗分项计量。首先，将建筑总用电按用电特点分为常规用电和特殊区域用电两类。常规用电划分为照明系统用电、室内设备插座用电、暖通空调系统用电、综合服务用电等几种。照明系统用电进一步划分为一般照明用电、应急照明用电、夜景照明用电等，分别安装电能表进行电能计量；暖通空调系统用电中按冷(热)水机组、冷冻水泵、冷却塔通电、分体空调等安装电能表进行电能计量。其原理如图2所示。上述方案存在的问题如下:(I)需要对线路进行改造。目前，大多数建筑还是采用各种用电设备公用一条线路的供电方式。若采用分项计量就需要进行大规模的线路改造。(2)所需电能表较多。在上述方案中，进行分项计量时需对每一种用电设备安装电能计量装置，需要大量的电能仪表，前期投入大，且维护困难。(3)负荷分类不够详细。在一个配电支路上经常会连接有分属不同“分项能耗”的各种设备，属于同一“分项能耗”的几个不同设备常常会分别连接在多个配电支路上，而电表的计量装置则只能安装在一定的配电支路上，这就造成了一块电表计量不同的分项能耗，因此，得出的能耗数据就不能准确反映出负荷的真实能耗。
技术实现思路
针对现有电能分项计量系统需要进行线路改造和需采用大量电能表的不足，本专利技术提出一种电能分项计量方法，其通过采集与分析电流变化来对负荷进行分类，然后分别计量各种负荷消耗的电能，本方案无需进行线路改造且使用较少仪表即可实现。本专利技术提出的，主要包括以下步骤:第一步，在待监测场所所有用电设备启动前，初始化数据采集卡，测量初始电流信号幅值及有效值并记录。 第二步，等待电流信号突变，若发生突变，根据电流信号的幅值在突变前后大小的变化判断设备的运行状态，如果电流信号的幅值的变化量AI1X),那么判定所述电流信号为设备的投入信号，开始该设备的能耗计量，此后，如果电流信号的幅值的变化量ΛΙΖΟ，叫I并且a = I〈k〈1.1，那么判定信号为相对应设备的停止信号，则结束该设备的能耗计 Iai2I量，统计其总能耗。第三步，根据电流信号的幅值的变化量AI1X)时，突变后电流信号的幅值及有效值与突变前相应数据之差，计算出投入的所述设备的电流信号的幅值及有效值。第四步，根据投入的所述设备的电流信号的幅值及有效值，计算出其平均值及波形因数，并根据波形因数值的大小进行投入设备识别，从而将设备类型及其总能耗进行关联。第五步，重复第二步至第四步，直到获得待监测场所中所有用电设备能耗的统计值。【专利附图】【附图说明】图1示出了用电分项计量系统传统方案结构图；图2示出了传统建筑用电分项计量方案结构图；图3示出了本专利技术提出的电能分项计量方案的结构图；图4是计算机的电流波形图；图5是电风扇的电流波形图；图6是电热棒的电流波形图；图7是根据本专利技术的电流分离流程图。【具体实施方式】以一个房间为例说明本专利技术提出的电能分项计量方法。如图3所示，假设某个房间有电灯、空调、计算机等用电设备，在房间进线端安装电能表，本专利技术通过监测进线端电流的变化来判断设备的运行状况并进行相应的电能计量。当某设备启动后通过采集卡采集到该设备的电流，通过对该电流的分析计算识别出该设备并进行电能计量，当该设备停止运行时停止计量，如此重复实现对该设备的持续用电计量。本方案能否有效实施的关键点在于对用电设备在线监测和运行状态的识别，即得到反映电气设备状态特征信号之后，根据设备的状态特征进行设备的判断和识别。一般来讲，设备和特征信号之间并不存在简单的一一对应关系，一种设备可能对应多种信号特征，而一种信号也可能对应着多种设备，因此对设备的识别需要对各种实验结果进行综合推理。在本方案中，我们采用基于波形因数的用电设备识别方法。波形因数是指电流有效值与电流整流之后的平均值之比，不同的波形对应着不同的波形因数。不同负载的电流波形是不同的，因此可以利用波形因数作为判断标准来识别用电设备。波形因数计算及设备识别是对采集的电流信号进行分析得到的，信号处理主要是对电流或电流增量进行计算，得到其波形因数。图4-6分别为计算机、电风扇、电热棒稳态运行时的电流波形。表1几种常用设备的电流参数用电设备I电流有效值(A)I电流平均值(A) I波形因数 计算机0.27760.13412.070 电热棒4.3323.9601.102 微波沪5.4076.3440.85233.7842.5071.509 电风扇0.06820.05661.205 电磁炉7.7439.4260.8215 由于要对多种用电设备的电流进行监测，而大多数时间是多种设备同时运行，在计算波形因数时要求把不同的设备的电流区分开来，电流分离方法步骤如图7所示。假定用能设备的运行状态只有运行与停止两种，且不存在两个及以上设备同一时间投入运行或退出运行的情况。该电能分项计量方法主要包括以下步骤:第一步，在待监测场所所有用电设备启动前，初始化数据采集卡，测量初始电流信号幅值及有效值并记录。第二步，等待电流信 号突变，若发生突变，根据电流信号的幅值在突变前后大小的变化判断设备的运行状态，如果电流信号的幅值的变化量AI1X),那么判定所述电流信号为设备的投入信号，开始该设备的能耗计量，此后，如果电流信号的幅值的变化量ΛΙΖΟ， ,Iai1 I并且 M，Kk<1.L那么判定信号为相对应设备的停止信号，则结束该设备的能耗计量，统计其总能耗。第三步，根据电流信号的幅值的变化量AI1X)时，突变后电流信号的幅值及有效值与突变前相应数据之差，计算出投入的所述设备的电流信号的幅值及有效值。第四步，根据投入的所述设备的电流信号的幅值及有效值，计算出其平均值及波形因数，并根据波形因数值的大小进行投入设备识别，从而将设备类型及其总能耗进行关联。第五步，重复第二步至第四步，直到获得待监测场所中所有用电设备能耗的统计值。设备识别是用监测得到的波形因数与预设值进行比较，从而判断出设备的运行情况。当该波形因数与预设值相差在一个很小的范围内时，则可判断该波形与已测的这个波形种类相匹配，获得相应设备的运行状况本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电能分项计量方法，主要包括以下步骤：第一步，在待监测场所所有用电设备启动前，初始化数据采集卡，测量初始电流信号幅值及有效值并记录。第二步，等待电流信号突变，若发生突变，根据电流信号的幅值在突变前后大小的变化判断设备的运行状态，如果电流信号的幅值的变化量ΔI1>0，那么判定所述电流信号为设备的投入信号，开始该设备的能耗计量，此后，如果电流信号的幅值的变化量ΔI20时，突变后电流信号的幅值及有效值与突变前相应数据之差，计算出投入的所述设备的电流信号的幅值及有效值。第四步，根据投入的所述设备的电流信号的幅值及有效值，计算出其平均值及波形因数，并根据波形因数值的大小进行投入设备识别，从而将设备类型及其总能耗进行关联。第五步，重复第二步至第四步，直到获得待监测场所中所有用电设备能耗的统计值。FDA0000382319260000011.jpg

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉明，
申请(专利权)人：珠海派诺科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：