适用于多用户的智能电表终端及用电管理方法与流程

本发明涉及智能电表领域，尤其涉及一种适用于多用户的智能电表终端及用电管理方法。

背景技术：

智能电表是智能电网的智能终端，它已经不是传统意义上的电能表，智能电表除了具备传统电能表基本用电量的计量功能以外，为了满足智能电网的发展需求以及大量分布式清洁能源发电接入电网的要求，它还应具有精确的双向多种费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能、支持多用户多场景使用、支持电价曲线发布和分时电价计费、电压电流数据的实时采集与传输以及基于“互联网+”思想的增值服务等智能化的功能，智能电表代表着未来节能型智能电网最终用户智能化终端的发展方向。

智能电表目前在现场已经得到相当程度的应用，相比传统的电能表而言，无论在计费准确度和灵活度、抄表的自动化程度、电费管理的科学性方面都有较大提升，但在很多方面仍然存在一定的问题和不足，主要体现在以下几个方面：

(1)多用户、多场景下计费功能有待完善。目前智能电表的应用场景大多是“一户一表”，使用对象明确，应用场景单一。某些电表虽然也支持多用户计费，但在原理和结构上一般是普通电表硬件层面的物理扩展或叠加。随着用户类型的增加及应用场景的多样化，现有电表的计量、计费、管理和控制功能无法满足要求，必须提出满足多用户、多场景需求的解决方案；

(2)不具备完善的电压、电流瞬时值实时采集与上传功能。目前电表一般只采集电能(包括有功电能和无功电能)、电压频率等信息，不具备电压和电流瞬时值的实时不间断采样功能。采集电压和电流的瞬时值信息，对于分析用户的电能质量、实时监测用户负荷、完成精确的负荷建模和用户侧需求管理功能具有重要作用。

技术实现要素：

为了解决现有技术的缺点，本发明提供的第一目的是提供了一种适用于多用户的智能电表终端。

本发明的一种适用于多用户的智能电表终端，包括接线母线、一条进线和多条出线，每条出线对应一个用户；所述进线通过电能总计量模块连接至接线母线，每条出线均依次通过一个子开关、一个电能子计量模块和一个电压电流瞬时值采样模块连接至接线母线；所述电能总计量模块和电能子计量模块分别与读写器相连；所述读写器用于电卡上的信息。

进一步地，进线采用三相四线制接线。这样的接线方式考虑到用户类别的不同，能够适用不同类别的用户。

进一步地，进线与总计量模块之间还串接有总开关。通过总开关来控制进线与总计量模块之间的导通和断开。

进一步地，出线为三相线路或单相线路。根据用户的实际用电情况，可以将出线设置为三相线路或单相线路。

进一步地，所述电能总计量模块和电能子计量模块还分别与显示模块相连。通过显示模块来显示电能总计量模块和电能子计量模块所计量的电能信息。

进一步地，所述电能总计量模块、电能子计量模块、进线和各条出线的电压电流瞬时值采样模块还分别与云端服务器相连，所述云端服务器与远程监控终端相连。

本发明还利用云端服务器将电能总计量模块、电能子计量模块所计量的电能信息以及进线和各条出线的电压电流瞬时采样值传送至远端，实现电能信息、负荷信息和电能质量信息的远程实时监控。

本发明的第二目的是提供一种适用于多用户的智能电表终端的用电管理方法。

本发明的适用于多用户的智能电表终端的用电管理方法，该方法适用于多条出线且多个用户同时用电的场合，包括：

步骤1：将电卡与智能电表终端的出线编号进行绑定，每张电卡对应一条出线，每张电卡只能对所绑定的出线的相应开关进行操作；其中，电卡内预充有电费；每张卡设有一个电卡编号，每个电卡编号与出线编号一一对应；

步骤2：利用读写器扫描电卡并获取电卡编号，验证电卡的合法有效性及对应的出线编号，读取电卡内余额；

步骤3：将电卡内的部分或全部余额写入到智能电表终端内，将对应出线的开关闭合，相应电能子计量模块开始工作，根据用电情况扣除智能电表终端内的余额，直至余额低于预设门槛值。

进一步地，电能总计量模块和电能子计量模块中所计量的电能还经云端服务器传送至远程监控终端进行实时监控。

本发明还提供了另一种适用于多用户的智能电表终端的用电管理方法，该方法适用于单条出线且多个用户顺序用电的场合，包括：

步骤1：将电卡与智能电表进行绑定，每个智能电表对应着多个用户卡；当某个用户有用电需求时，利用读写器读取电卡的电卡编号与卡内余额，并判断电卡的有效性以及卡内余额是否大于预设门槛值，若上述判断均成立，则控制相应出线的开关闭合，启动智能电表进入工作状态；

步骤2：智能电表进入工作状态后按当前电价开始计费，采集并记录电压电流信息，同时计算卡内余额是否充足，若出现余额不足的情况发出告警信息并断开出线的开关，停止供电。

在智能电表正常工作时，不再接受其它电卡用户的操作，确保某段时间内只为一个用户提供用电服务。

本发明的有益效果为：

(1)本发明通过改造现有电表结构，为多用户共用一块电表提供了技术解决方案，且为多用户分别提供电源开断控制、电能计量功能。本发明将电表改造为一条进线、多组出线的结构，其中每条出线对应着一个用户，进线和各条出线均包含开关、电能计量模块，可对进线和任意出线实现电源开断控制、电能计量。电费管理采用射频卡或ic卡类型的电卡，一台电表可对应多个电卡，每张卡对应一个用户，可以独立预存电费、独立对电表进行操作。

(2)本发明通过改造现有电表结构，为进线和各条出线增加了电压电流瞬时值采样模块，能够实时、不间断采集相应电压和电流的瞬时值信息，并将采样信息发送至云服务器，便于分析用户的电能质量、实时监测用户负荷、完成精确的负荷建模和用户侧需求管理功能

(3)本发明的适用于多用户的智能电表终端，可满足多用户同时用电及多用户顺序用电等情况对智能电表终端的要求。在多用户同时用电的情况下，将电卡与智能电表终端的出线编号进行绑定，每张电卡对应一条出线，每张电卡只能对所绑定的出线开关进行操作，每张电卡也只能查看该出线测量与计量模块的数据，无法对同一电表内其它非绑定出线开关进行操作，也无法查看其它出线的电能计量模块数据，从而确保各用户的独立性和用户数据的私密性。在多用户顺序用电的情况下，一个智能电表终端可以绑定多张电卡，但在一个时间段内只允许一个用户对电表进行操作，在当前用户结束操作前不响应其他用户的操作，以此保证多个用户的有序用电。

附图说明

图1为本发明的适用于多用户的智能电表终端结构示意图。

图2是本发明的适用于多用户的智能电表终端的用电管理方法实施例一的流程图。

图3是本发明的适用于多用户的智能电表终端的用电管理方法实施例二的流程图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

图1是本发明的适用于多用户的智能电表终端结构示意图。如图1所示的适用于多用户的智能电表终端，包括接线母线、一条进线和多条出线，每条出线对应一个用户；所述进线通过电能总计量模块、电压电流瞬时值采样模块连接至接线母线，每条出线均依次通过一个子开关、一个电能子计量模块和一个电压电流瞬时值采样子模块连接至接线母线；所述电能总计量模块和电能子计量模块分别与读写器相连；所述读写器用于电卡上的信息。

其中，电能总计量模块、电能子计量模块以及电压电流瞬时值采样模块分别由电能计量芯片和电压电流瞬时值采集芯片构成。

电能计量芯片和电压电流瞬时值采集芯片可以采用现有的芯片来实现。

读写器用于扫描电卡信息，电卡为射频卡或ic卡。

进一步地，进线采用三相四线制接线。这样的接线方式考虑到用户类别的不同，能够适用不同类别的用户。

进一步地，进线与总计量模块之间还串接有总开关。通过总开关来控制进线与总计量模块之间的导通和断开。

进一步地，出线为三相线路或单相线路。根据实际用电情况的用户，可以将出线设置为三相线路或单相线路。

进一步地，所述电能总计量模块和电能子计量模块还分别与显示模块相连。通过显示模块来显示电能总计量模块和电能子计量模块所计量的电能信息。其中，显示模块为显示屏。

进一步地，所述电能总计量模块、电能子计量模块和电压电流瞬时值采集模块还分别与云端服务器相连，所述云端服务器与远程监控终端相连。本发明还利用云端服务器将电能总计量模块、电能子计量模块所和电压电流瞬时值采集模块计量的电能信息和电压电流瞬时值采样信息传送至远端，实现电能信息、负荷信息、电能质量信息的远程实时监控。

本发明通过改造现有电表结构，为多用户共用一块电表提供了技术解决方案，且为多用户分别提供电源开断控制、电能计量功能和电压电流瞬时值采样功能。本发明将电表改造为一条进线、多组出线的结构，其中每条出线对应着一个用户，进线和各条出线均包含开关、电能计量模块和电压电流瞬时值采集模块，可对进线和任意出线实现电源开断控制、电能计量和电压电流的瞬时值采样。电费管理采用射频卡或ic卡类型的电卡，一台电表可对应多个电卡，每张卡对应一个用户，可以独立预存电费、独立对电表进行操作。

图2是本发明的适用于多用户的智能电表终端的用电管理方法实施例一的流程图，该方法适用于多条出线且多个用户同时用电的场合，包括：

步骤1：将电卡与智能电表终端的出线编号进行绑定，每张电卡对应一条出线，每张电卡只能对所绑定的出线的相应开关进行操作；其中，电卡内预充有电费；每张卡设有一个电卡编号，每个电卡编号与出线编号一一对应；

步骤2：利用读写器扫描电卡并获取电卡编号，验证电卡的合法有效性及对应的出线编号，读取电卡内余额；

步骤3：将电卡内的部分或全部余额写入到智能电表终端内，将对应出线的开关闭合，相应电能子计量模块开始工作，根据用电情况扣除智能电表终端内的余额，直至余额低于预设门槛值。

进一步地，电能总计量模块、电能子计量模块所和电压电流瞬时值采集模块计量的电能信息和电压电流瞬时值采样信息还将云端服务器传送至远端，实现电能信息、负荷信息、电能质量信息的远程实时监控。

图3是本发明的适用于多用户的智能电表终端的用电管理方法实施例二的流程图。如图所示的该方法适用于单条出线且多个用户顺序用电的场合，包括：

步骤1：将电卡与智能电表进行绑定，每个智能电表对应着多个用户卡；当某个用户有用电需求时，利用读写器读取电卡的电卡编号与卡内余额，并判断电卡的有效性以及卡内余额是否大于预设门槛值，若上述判断均成立，则控制相应出线的开关闭合，启动智能电表进入工作状态；

步骤2：智能电表进入工作状态后按当前电价开始计费，采集并记录电压电流信息，同时计算卡内余额是否充足，若出现余额不足的情况发出告警信息并断开出线的开关，停止供电。

在智能电表正常工作时，不再接受其它用户电卡的操作，确保某段时间内只为一个用户提供用电服务。

当该用户需要停止用电，将电卡再次靠近智能电表的读写器，当智能电表判断该电卡与启动电表工作的电卡是同一张电卡时，允许用户操作停止供电和电费计量，同时结算该用电周期内的电费情况，将新的电费余额通过读写模块重新写入到用户电卡内。

本发明的适用于多用户的智能电表终端，可满足多用户同时用电及多用户顺序用电等情况对智能电表终端的要求。在多用户同时用电的情况下，将电卡与智能电表终端的出线编号进行绑定，每张电卡对应一条出线，每张电卡只能对所绑定的出线开关进行操作，每张电卡也只能查看该出线测量与计量模块的数据，无法对同一电表内其它非绑定出线开关进行操作，也无法查看其它出线的电能计量模块数据，从而确保各用户的独立性和用户数据的私密性。在多用户顺序用电的情况下，一个智能电表终端可以绑定多张电卡，但在一个时间段内只允许一个用户对电表进行操作，在当前用户结束操作前不响应其他用户的操作，以此保证多个用户的有序用电。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。