专利名称：一种具有供电可靠率和电压合格率监测功能的智能电表及监测方法
技术领域：
本发明涉及电网电力测量仪表领域，尤其涉及一种具有供电可靠率和电压合格率监测功能的智能电能表及监测方法。
背景技术：
供电可靠率和受电端电压合格率(以下简称“供电两率”)反映供电企业的供电服务质量重要指标，是电力监管机构对供电企业供电质量实施监管的主要内容之一。在广大农村地区，供电可靠性与电压合格率较低也是供电服务质量投诉的热点。影响供电可靠性的因素较多，供电可靠率的统计方法也较复杂。供电可靠率包括RS - URS - 2,RS - 3三类统计指标，但目前行业内并没有形成规范统一的供电可靠率自动统计、记录专用仪器装置，主要依靠人工收集相关电网运行数据，人工录入供电可靠性管理信息系统进行统计。电压监测仪是具有对电力系统正常运行状态缓慢变化所引起的电压偏差进行连续监测和统计功能的装置。业内一般采用电压监测仪来实现受电端电压合格率的记录、统计。根据《供电监管办法》(电监会27号令)的有关要求，供电企业在规定的位置安装电压监测仪，并由电力监管机构对供电企业设置电压监测点的情况实施监管。目前，供电企业广泛应用的电压监测仪一般都带有通信接口，能实现电压监测数据的远传功能，将数据自动定时上报到电压监测系统主站进行统计管理。由于供电可靠率和受电端电压合格率数据均由供电企业安装专用记录装置和提供统计数据来实现，其统计结果受主观影响较大，难以真实、客观地反映出供电“两率”真实性。另外，实现供电“两率”的统计均需要投入专用设备、系统和组织专人进行维护，占用了较大的资金和人力资源。因此，结合现有条件，提出一种能同时提供供电可靠率和受电端电压合格率的记录统计装置是很有实用意义的。电表是用来测量电路中消耗电能的仪表，其安装位置在供电企业与电力用户的产权分界点之间，该位置是测量供电可靠率与电压合格率的天然最佳地点。目前，采用数字化采集和通信技术的智能电表已成为主流电能计量装置，并建立形成了电力用户用电信息采集系统，这就为在智能电表实现供电“两率”连续监测和采集统计功能提供了充分的基础条件。专利号为CN200920065662.1提供的《具备电压监测功能的电表》，在现有电表传统功能基础上实现电压监测功能扩充，是实现受电端电压合格率统计的有效方法。但根据其公开的技术资料，还存在以下几方面缺点:(1)没有提供供电可靠率记录统计功能。(2)其电压合格率统计方法不符合有关技术规范的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有供电可靠率和受电端电压合格率的电表，并在技术上满足以下需求满足《电压监测仪使用技术条件》的要求；又能够同时提供监测点的供电可靠率和受电端电压合格率两种类型的数据；并且满足《电力用户用电信息采集系统》的有关接入条件的要求。本发明所采用的技术方案是:一种具有供电可靠率和电压合格率监测功能的智能电表，包括电压传感器和电流传感器，其通过信号调整电路与采样电路相连；采样电路与DSP相连；MCU同时与DSP、数据存储器、电源模块、本地I/O模块、远程通信模块和硬件时钟相连。其中，电压传感器、电流传感器负责将强电压、电流模拟信号转变为弱电压、电流模拟信号；采样电路负责对采集信号进行模/数转换；数据存储器负责储存电表的各种参数和运行数据；DSP负责对电压、电流数字信号进行处理，形成电压、电流、功率、电量等数据；MCU是智能电表各实现计量、供电“两率”统计、数据操作、数据通信等各项功能核心协调元件；远程通信模块负责相关参数、数据的远程传输。优选的，所述电源模块包括整流充电电路和可充电电池，为智能电表提供运行电源和后备电源。优选的，所述本地i/o模块为输入、输出的外部设备，包括按键、显示屏；远程通信模块连接主站系统。优选的，所述硬件时钟是带有温度补偿和电池的计时模块，用于智能电表的独立精确计时，并确保智能电表在断电时仍能准确走时，以确保供电“两率”时间统计的准确性。本发明还提供一种具有供电可靠率和电压合格率监测功能的智能电表实现对供电可靠率和电压合格率监测的方法，包括以下步骤:A、数据预处理:电压互感器和电流互感器监测电力用户供电线路的实时电压、电流信号，并通过信号调整电路和采样电路转换为实时电压、电流数字信号，输出到DSP进行运算处理；B、DSP数据处理:DSP将实时电压、电流数字信号进行处理，形成电压数据、电流数据、功率数据、电量数据，其中电压数据包括电压有效值、单位时间电压平均值；C、MCU数据分析:MCU读取DSP生成的电压数值，根据其电压值所在区间按电压越上限、合格、越下限、失压四种类型进行比较和分类计时累加，进行供电可靠率分析和电压合格率分析，并将数据和分析结果输出到数据存储器；D、统计数据提交:MCU定时将数据和分析结果输出到本地I/O模块中的本地显示模块上，主要通过显示屏显示，并定时通过远程通信模块上传到主站系统；E、“两率”数据统计:主站通过用电信息采集系统数据通信网接收和储存各监测点的供电可靠率和电压合格率的统计数据，并自动根据预设的程序按统计口径抽取监测点进行统计，得到平均供电可靠率和平均电压合格率。优选的，所述MCU对供电可靠率分析的具体方法是:MCU读取DSP所提供的当前电压平均值与预设的失压电压参数进行比较，当智能电表输入的电压平均值〈失压电压时，或智能电表由正常带电状态变为完全失电状态时，智能电表依靠后备电源继续运行一段时间，MCU将当前的失压日期和时间写入数据存储器，记为DT_DN1 ;当输入的电压平均值〉失压电压，或智能电表由完全失电状态变为正常带电状态时，MCU将当前复电日期和时间写入数据存储器，记为DT_UP1，并将停电次数计数器加I。当发生第2、3。。。η次停复电时，按上述方法类推进行记录。单户停电累计时间=(DT_UP1 - DT_DN1)+(DT_UP2 一 DT_DN2)+…(DT_UPn - DT_DNn);分别以日、月、年为统计周期，当智能电表的硬件时钟完成一个统
计周期走时后，MCU自动启动计算程序，计算出相应前一周期的单户供电可靠率。在一个统
计周期内，单户供电可靠率计算公式是:
权利要求
1.一种具有供电可靠率和电压合格率监测功能的智能电表，其特征在于，包括电压传感器和电流传感器，其通过信号调整电路与采样电路相连；采样电路与DSP相连；MCU同时与DSP、数据存储器、电源模块、本地I/O模块、远程通信模块和硬件时钟相连。
2.根据权利要求1所述的一种具有供电可靠率和电压合格率监测功能的智能电表，其特征在于，所述电源模块包括整流充电电路和可充电电池。
3.根据权利要求1所述的一种具有供电可靠率和电压合格率监测功能的智能电表，其特征在于，所述本地I/o模块为输入、输出的外部设备，包括按键、显示屏；远程通信模块连接王站系统。
4.根据权利要求1所述的一种具有供电可靠率和电压合格率监测功能的智能电表，其特征在于，所述硬件时钟是带有温度补偿和电池的计时模块。
5.一种使用权利要求1所述的具有供电可靠率和电压合格率监测功能的智能电表实现对供电可靠率和电压合格率监测的方法，包括以下步骤: A、数据预处理:电压互感器和电流互感器监测电力用户供电线路的实时电压、电流信号，并通过信号调整电路和采样电路转换为实时电压、电流数字信号，输出到DSP进行运算处理； B、DSP数据处理:DSP将实时电压、电流数字信号进行处理，形成电压数据、电流数据、功率数据、电量数据，其中电压数据包括电压有效值、单位时间电压平均值； C、MCU数据分析:MCU读取DSP生成的电压数值，根据其电压值所在区间按电压越上限、合格、越下限、失压四种类型进行比较和分类计时累加，进行供电可靠率分析和电压合格率分析，并将数据和分析结果输出到数据存储器； D、统计数据提交:MCU定时将数据和分析结果输出到本地I/O模块，通过显示屏显示，并定时通过远程通信模块 上传到主站系统； E、“两率”数据统计:主站通过用电信息采集系统数据通信网接收和储存各监测点的供电可靠率和电压合格率的统计数据，并自动根据预设的程序按统计口径抽取监测点进行统计，得到平均供电可靠率和平均电压合格率。
6.根据权利要求6所述的一种对供电可靠率和电压合格率监测的方法,其特征在于， 所述MCU对供电可靠率分析的具体方法是:MCU读取DSP所提供的当前电压平均值与预设的失压电压参数进行比较，当智能电表输入的电压平均值〈失压电压时，或智能电表由正常带电状态变为完全失电状态时，智能电表依靠后备电源继续运行一段时间，MCU将当前的失压日期和时间写入数据存储器，记为DT_DN1 ;当输入的电压平均值〉失压电压，或智能电表由完全失电状态变为正常带电状态时，MCU将当前复电日期和时间写入数据存储器,记为DT_UP1，并将停电次数计数器加I。当发生第2、3。。。η次停复电时，按上述方法类推进行记录。单户停电累计时间=(DT_UP1-DT_DN1)+ (DT_UP2_DT_DN2)+…(DT_UPn_DT_DNn);分别以日、月、年为统计周期，当智能电表的硬件时钟完成一个统计周期走时后，MCU自动启动计算程序，计算出相应前一周期的单户供电可靠率。在一个统计周期内，单户供电可靠率计算公式是:
7.根据权利要求6所述的一种对供电可靠率和电压合格率监测的方法，其特征在于，在步骤E中，所述主站系统得到平均供电可靠率和平均电压合格率的具体方法是:采用加权平均统计方法计算区域平均供电可靠率和区域平均电压合格率，在一个统计周期内，同一电压等级、同一供电区域用户的平均供电可靠率等于多个监测点的停电时间之和除以监测点统计期间时间之和，即
8.根据权利要求6的一种对供电可靠率和电压合格率监测的方法，其特征在于，电力用户的电压有效值至少每秒采样I次，电压平均值至少每分钟统计一次。
9.根据权利要求6的一种对供电可靠率和电压合格率监测的方法，其特征在于，电压数据还包括电压最小值、最大值、平均值、整点值。
全文摘要
本发明公开了一种具有供电可靠率和电压合格率监测功能的智能电表及监测方法，智能电表包括电压传感器和电流传感器，其通过信号调整电路与采样电路相连；采样电路与DSP相连；MCU同时与DSP、数据存储器、电源模块、本地I/O模块、远程通信模块和硬件时钟相连。本发明所述智能电表将所采集的交流电压数据不仅用于电能计量统计使用，通过对电压数值大小所处越上限、合格、越下限、失压等不同范围的分类计时累加，将电压数据也用于供电可靠率和电压合格率监测统计使用，使智能电表具有供电可靠率和电压合格率监测功能，扩充了智能电表的应用范围。
文档编号G01R22/10GK103197138SQ20131005746
公开日2013年7月10日 申请日期2013年2月22日 优先权日2013年2月22日
发明者王成楷, 王金泽 申请人:王金泽