一种组网电能传感器的结构和电能测量方法与流程

一种组网电能传感器的结构和电能测量方法
【技术领域】
1.本发明涉及计量技术领域，特别是涉及一种组网电能传感器的结构和电能测量方法。


背景技术：

2.电能传感器用于测量供用电系统的支路电能量，家用电能表是常见的电能传感器之一。现实中，电能传感器存在许多问题：电能传感器有误差，误差需要检测；电能传感器的误差检测需要专用设备和人员，需要停电检测。在用户数量较大的供电场合中，由于电能传感器数量巨大，并且电能传感器的误差随使用年限发生变化，为了获取到每一个电能传感器的精确电能测量数值，需要耗费很大的工作量和人财物资源对电能传感器进行全面的误差检测。
3.目前，随着计算机、网络和大数据技术的发展，全球对计量传感器技术和电能计量技术的研究做了大量的工作以减少传感器和电能计量装置的误差。对于数学算法而言，当电能测量系统比较大时，电能测量系统中所包含的电能传感器很多，用户电能消费习惯的相似性，会衍生出电能表计数据的多重共线性问题，数据计算方法的计算精度受到影响。但是，目前的解决方案，仍旧无法通过计算方式获取现实中存在实际测量误差的电能传感器的精确电能数值。
4.鉴于此，如何克服现有技术所存在的缺陷，解决电能传感器数量较多的情况下难以获取每个电能传感器的精确值的现象，是本技术领域待解决的问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明解决了大量供电用户场景中每个用户电能值精确测量的问题。
6.本发明实施例采用如下技术方案：
7.第一方面，本发明提供了一种组网电能传感器的结构，具体为：公共电能测量模块1、标准误差器2、第一电能传感器3、第二电能传感器4和信号切换模块5，具体的：第一电能传感器3连接在第一供电线路上，第二电能传感器4连接在第二供电线路上；信号切换模块5单端口侧和公共电能测量模块1连接，第一电能传感器3和第二电能传感器4分别和信号切换模块5多端口侧的一个端口连接；标准误差器2串联在第二供电线路上，或标准误差器2与公共电能测量模块1连接。
8.优选的，第一电能传感器3和第二电能传感器4分别包括电流传感器31、电压传感器32和处理芯片33，具体的：电流传感器31和电压传感器32连接在供电线路上，电流传感器31和电压传感器32处理芯片33连接，处理芯片33的外部数据接口作为第一电能传感器3和第二电能传感器4的外部数据接口。
9.优选的，还包括，使用至少二个第一电能传感器3，具体的：每个第一电能传感器3分别与信号切换模块5多端口侧的一个端口连接。
10.优选的，第一电能传感器3和第二电能传感器4构成非电能量守恒系统或电能量守恒系统。
11.优选的，第一电能传感器3和第二电能传感器4为交流电电能传感器和/或直流电电能传感器。
12.优选的，公共电能测量模块1和第一电能传感器3以及第二电能传感器4之间通过网络接口和/或通用数据接口连接。
13.另一方面，本发明提供了一种组网电能传感器的电能测量方法，具体为：设置第一方面提供的组网电能传感器，还包括：切换信号切换模块5的端口，分时获取公共电能测量模块1和第一电能传感器3的第一相对测量误差，以及公共测量模块1和第二电能传感器4的第二相对测量误差；获取公共电能测量模块1和标准误差器2之间的第一真实误差，根据第一真实误差和第一相对测量误差获取第一电能传感器3的第一真实电能数据；获取标准误差器2和第二电能传感器4之间的第二真实误差，根据真实误差获取第二电能传感器4的第二真实电能数据。
14.优选的，获取公共电能测量模块1和标准误差器2之间的第一真实误差，具体的：当标准误差器2串联在第二供电线路上时，根据标准误差器2和第二电能测量值之间的误差，以及第二相对误差，获取第一真实误差；当标准误差器2与公共电能测量模块1连接时，根据公共电能测量模块1的电能数据和标准误差器2的电能数据获取第一真实误差。
15.优选的，对第二电能传感器4进行校准，以第二相对测量误差作为第一真实误差使用。
16.优选的，当切换所述信号切换模块5时，仅切换信号切换模块5的端口和第一电能传感器3中的处理芯片33的连接关系。
17.与现有技术相比，本发明实施例的有益效果在于：将多个独立线路上的电能传感器通过公共电能测量模块进行组网，将不同电能传感器和标准误差器之间的相对误差通过公共电能测量模块进行传递，以达到标准电能量值的传递。另一方面，本实施例还提供了使用第一方面中的组网电能传感器进行精确电能测量的方法。
【附图说明】
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明实施例提供的一种组网电能传感器的结构示意图；
20.图2为本发明实施例提供的一种组网电能传感器中第一电能传感器的结构示意图；
21.图3为本发明实施例提供的组网电能传感器的一种连接方式示意图；
22.图4为本发明实施例提供的组网电能传感器的另一种连接方式示意图；
23.图5为公共电能传感器12的结构示意图；
24.图6为本发明实施例提供的一种组网电能传感器的电能测量方法的流程图；
25.其中，附图标记如下：
26.1：公共电能测量模块，12：公共电能传感器，
27.2：标准误差器，
28.3：第一电能传感器，31：电流传感器、32：电压传感器，33：处理芯片，
29.4：第二电能传感器，5：信号切换模块。
【具体实施方式】
30.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
31.本发明是一种特定功能系统的体系结构，因此在具体实施例中主要说明各结构模组的功能逻辑关系，并不对具体软件和硬件实施方式做限定。
32.此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面就参考附图和实施例结合来详细说明本发明。
33.为便于理解本发明的技术方案，本发明首先对下文中出现的名词作具体的解释。
34.本发明所涉及的电能传感器指的是用于测量流经一条支路的电能量的装置。本发明中，通常认为电能传感器装置所测量的原始电能数据带有测量误差，尤其是在实际应用环境中，考虑电能传感器被使用一段时间后，由于设备的物理性质和环境影响等原因，必然会引入测量误差，且测量误差会随着时间和环境变化而不同。
35.本发明所涉及的误差参考标准装置(本发明实施例中简称为标准误差器)指的是作为误差参考基准的已校准的电能传感器。因此，描述中的确定误差参照标准装置，一定含义上来说就是误差参考标准装置所上报的电能数据。无论使用物理实验方法还是使用数学计算方法，任何一个量的测量都是相对于一个参考基准的测量；任何一次测量误差的检测都是相对于一个误差参考基准的检测，这个用于误差参考基准的标准器或数据被称为误差参考标准。例如，传统电能表误差检验的实验中的“标准表”就是一种误差参考标准。利用电能数据计算误差时，被当作参考基准数据使用的电能传感器的数据误差，就是这次计算的误差参考标准。
36.本发明所涉及的无误差数据指的是：对于任何测量数据，当它的误差被测量和校准后，得到的数据即为无误差数据。考虑到理论上不可能存在绝对的无误差数据，可以换言之，无误差数据就是没有误差或者误差可以忽略不计的数据。
37.实施例1：
38.为了对用户使用电量进行测量，需要在每个用户所在的分支供电线路上设置电能传感器，通过电能传感器的读数分别获取每个用户使用的电，但是，对大量分散设置的电能传感器进行读取、维护和误差校准等操作都存在不便。为了将不同用户的电能传感器便捷有效的进行精确的测量和管理，本实施例提供了一种组网电能传感器。
39.如图1所示，组网电能传感器包括公共电能测量模块1、标准误差器2、第一电能传感器3、第二电能传感器4和信号切换模块5。第一电能传感器3连接在第一供电线路上，第二电能传感器4连接在第二供电线路上。在本实施例中，第一电能传感器3和第二电能传感器4、第一供电线路和第二供电线路的区分仅为了连接关系的描述方便，在实际使用时可进行等同互换。
40.第一电能传感器3和第二电能传感器4用于获取其所在的供电线路的电能数据，公共电能测量模块1用于对第一电能传感器3和第二电能传感器4进行统一管理，标准误差器2用于对第一电能传感器3和第二电能传感器4进行误差校准。
41.信号切换模块5用于切换公共电能测量模块1与第一电能传感器3和第二电能传感器4的连接关系。具体的，信号切换模块5单端口侧和公共电能测量模块1连接，第一电能传感器3和第二电能传感器4分别和信号切换模块5多端口侧的一个端口连接。
42.在本实施例中提供的组网电能传感器，可以不仅限于使用一个第一电能传感器3，也可以使用多个第一电能传感器3，以获取更多用户的电能信息。具体的，每个第一电能传感器3分别与信号切换模块5多端口侧的一个端口连接。每个第一电能传感器3测量一条供电线路上的电能数据，由公共电能测量模块1对所有的第一电能传感器3进行统一数据读取和管理。由于所有第一电能传感器3和第二电能传感器4都与公共电能测量模块1连接，因此，所有第一电能传感器3都可以通过公共电能测量模块1作为桥梁，使用标准误差器2的进行误差补偿。在具有多个第一电能传感器3的场景中，任意一个第一电能传感器3都可以作为第二电能传感器4与一个标准误差器2进行连接。
43.在使用多个第一电能传感器3的场景中，第一电能传感器3与用户的对应关系可以根据实际使用需求进行确定，以提供更高的测量精度。以下简单提供一些可用的连接方式，需要注意的时，在进行连接时，每个用户所使用的一个或一组第一电能传感器3需要能够独立测量一条分支供电线路的电能数据，并独立与公共电能测量模块1连接。通过公共电能测量模块1的端口切换，在每个时间点，有且仅有一个或一组连接在单一端口上的第一电能传感器3与公共电能测量模块1连接，使得公共电能测量模块1和第一电能传感器3测量同一分支供电线路上的电能值。由于同一分支供电线路所有位置上电压和电流值相同，即电能值相同，因此，在理论上，在公共电能测量模块1和第一电能传感器3的读数都无误差的情况下，两者的读数应相同。
44.(1)每个第一电能传感器3对应一个具体用户。例如：一个台区下的各楼栋里的每个住户；或者，一个台区下的村庄里的各住户；或者，一个台区下的各商铺；或者，一个台区下的各厂房。
45.(2)多个第一电能传感器3对应一个具体用户。例如，对于用电量较大或电波动较大的厂房、演出场馆等，可以在同一条分支电路上设置多个第一电能传感器3。进行读数时，可以轮流使用不同的电能传感器3，以提高组网电能传感器的整体使用寿命；或以一个第一电能传感器3作为工作电能传感器，其它第一电能传感器3作为备用电能传感器，以避免电能传感器故障导致的读数失效；或同时获取多个第一电能传感器3的读数，并对读数进行统计学处理，以提高读数精度。
46.上述第一电能传感器3与供电线路的具体连接方式，都可用于本发明实施例的电能测量和误差校准，也可以在不违背本发明技术原理的情况下根据实际实施场景使用其它可用的连接方式。
47.进一步的，为了满足不同场景下第一电能传感器3和第二电能传感器4的不同分布情况，以及第一每个电能传感器3、第二电能传感器4和公共电能测量模块1的不同物理距离，在具体使用中，公共电能测量模块1和第一电能传感器3第二电能传感器4、之间可以通过专用物理线路直接连接，也可以通过公用数据网络、内部专用网络或因特网间接连接。公
共电能测量模块1的数据采集部分和数据计算部分可以集成在同一设备中，也可以分别独立设置。例如将数据采集部分设置在台区内部，便于和台区中各第一电能传感器3、第二电能传感器4连接，同时，将数据计算部分设置在计算控制中心，使用高性能计算设备对数据进行统一计算和处理。该方式一方面减少了数据采集部分的性能要求和体积，另一方面也便于对一组或多组电能使用情况进行管理。
48.另一方面，本实施例中提供的第一电能传感器3和第二电能传感器4可以为交流电电能传感器，也可以为直流电电能传感器。因此，本实施例提供的组网电能传感器既适用于直流电能系统，也适用于交流电能系统(例如，50hz～60hz的交流电系统)。其中，交流系统包括单相交流电能系统，也包括三相交流电能系统。进一步的，由于本实施例中每个第一电能传感器3、第二电能传感器4和公共电能测量模块1分别独立连接，因此也可以混合使用交流电电能传感器和直流电电能传感器，将本实施例提供的组网电能传感器用于交直流混合电能系统。
49.将每个第一电能传感器3、第二电能传感器4分别和公共电能测量模块1连接后，将所有的第一电能传感器3和第二电能传感器4组成了一个组网电能传感器。按照设定的时间顺序对公共测量模块1的接口进行切换，将其中一个第一电能传感器3或第二传感器4的数据与公共电能测量模块1连接，公共电能测量模块与各个线路的电能传感器3对应的电能传感器之间按照一定的时序构成了该线路的主电能传感器和副电能传感器的关系。在每个时刻，组网电能传感都可视为公共测量模块1和任意一个电能传感器3的组合，每组组合可视为独立工作。同时，所有电能传感器3都与公共电能测量模块1连接，公共测量模块1可以获取所有电能传感器3的测量数据和告警数据，实现了对所有电能传感器3的统一管理。
50.进一步的，为了对原始数据进行校准，需要先设置标准误差器，再基于标准误差器对原始测量数据进行校准，以消除误差，得到较为准确的电能数据。因此，本实施例提供的组网电能传感器还包括标准误差器2。标准误差器2串联在第二供电线路上，或标准误差器2与公共电能测量模块1连接。
51.本实施例提供的组网电能传感器中，每个第一电能传感器3都和公共测量模块1连接，公共测量模块1可以通过与标准误差器2连接的电能传感器3获取标准误差器2的读数，每个第一电能传感器3都可以通过公共测量模块1获取到其它第一电能传感器3、第二电能传感器4或标准误差器2的读数。因此，在进行误差补偿时，整个组网电能传感器中仅需使用1个标准误差器2，即可对所有第一电能传感器3和第二电能传感器4进行误差校准，获取所有第一电能传感器3和第二电能传感器4准确的电能测量数据，避免了分别对每个第一电能传感器3进行误差校准所造成的不便。进一步的，在实际使用中，也可以设置多个不同位置的第二电能传感器4，连接多个标准误差器2，通过多个标准误差器2进行进一步的误差校准，提高读数精度。
52.进一步的，由于本实施例提供的组网电能传感器使用公共电能测量模块1和标准误差器2之间的相对误差对第一电能传感器3的读数进行校准，因此只需要组网内存在一个能够供公共电能测量模块1作为参考基准的误差参考标准装置即可。因此，当组网中存在一个已进行误差校准的第一电能传感器3或第二电能传感器4时，可将该第一电能传感器3或第二电能传感器4视为标准误差器2使用，该第一电能传感器3或第二电能传感器4和标准误差器2的相对误差为0。此时，由于校准过的电能传感器与公共电能测量模块1直接相连，相
当于标准误差器2与公共电能测量模块1直接相连。
53.在具体实施场景中，误差传感器2可以通过不同的方式连接在组网电能传感器中，以下简单提供一些可用的误差传感器2连接方式。需要注意的是，误差传感器2进行连接时，需要确保电能读数和公共电能测量模块1其中一个端口的电能读数对应。
54.(1)公共电能测量模块1和第二电能传感器4上保留连接标准误差器2的校准接口，例如，插座、放开路端子排、互锁接触器或各类自动投切装置等，用于在第二电能传感器4的指定用户用电回路中串入已知电能误差的误差参考标准装置，即本实施例中的标准误差器2。
55.(2)第二电能传感器4上中设置有专用接口，供第二电能传感器4之外的相邻其他用户线路“路过借用”第二电能传感器4的指定用户用电回路的、已知误差的电能传感器，作为它们的误差参考标准装置。其中，专用接口包括但不限于插座、放开路端子排、互锁接触器或各类自动投切装置等等。
56.(3)第二电能传感器4上设置有专用接口，供本电表箱的指定用户线路“外出路过借用”其他第二电能传感器4或者相邻用电用户的、已知误差的电能传感器，作为本第二电能传感器4校表计算的误差参考标准装置。其中，专用接口包括但不限于插座、放开路端子排、互锁接触器或各类自动投切装置等等。
57.(4)第二电能传感器4与外部的电能传感器串联，以对被串入的电能传感器进行误差校正。换言之，本实施例提供的集成电能传感器既可以对本组网中原有的第一电能传感器3和第二电能传感器4进行读数校准，也可以为与其串联的其它电能传感器提供校准数据。
58.根据实际需要，标准误差器2可以一直保留和组网电能传感器的连接，以便于随时对电能数据进行校准；可以仅在进行数据校准时将标准误差器2与组网电能传感器连接，以避免标准误差器2经长时间产生误差，导致数据校准偏差。
59.上述方式都能够完成标准误差器2的连接，以便通过一个标准误差器2完成公共电能测量模块1和组网中全部第一电能传感器3的读数校准。
60.本实施例提供的组网电能传感器，通过公共电能测量模块1的统一管理，便于统一采集所有第一电能传感器3和第二电能传感器4的电能数据和告警信息，不必逐一对第一电能传感器3进行数据采集和告警监控。同时，又通过公共电能测量模块1的误差传递，能够仅使用1个标准误差器2完成所有第一电能传感器3的读数校准。因此，本实施例提供的组网电能传感器能够在用户数量较多的情况下，方便的获取到分户电能测量的精确数据。
61.为了将数据采集和数据处理分别模块化，避免供电线路上过大电流和电影对计算器件的影响，如图2所示，第一电能传感器3和第二电能传感器4分别包括电流传感器31、电压传感器32和处理芯片33。电流传感器31和电压传感器32连接在供电线路上，用于采集供电线路上原始的电流和电压数据。电流传感器31和电压传感器32的数据线和处理芯片33连接，将采集到的数据传递给处理芯片33进行处理和计算。处理芯片33的外部数据接口作为第一电能传感器3和第二电能传感器4的外部数据接口，电能传感器3通过外部数据接口与公共电能测量模块1连接，将测量到的电能数据或与其连接的标准误差器2的数据传递至公共测量模块1，并接受公共测量模块1发送来的误差校准数据。
62.在具体使用中，公共电能测量模块1和第一电能传感器3以及第二电能传感器4之
间通过网络接口或通用数据接口连接。第一电能传感器和第二电能传感器4的外部数据接口根据电能传感器3和公共电能测量模块1的物理距离、线路布设难度、环境干扰等因素确定，可以使用rs232等工业级通用数据接口，也可以使用rj45接口或光模块等有线网络接口，也可以使用蓝牙模块或wifi模块等无线网络接口。进一步的，为了减少本地计算任务，降低每个公共电能测量模块1和电能传感器3的成本和体积，公共电能测量模块1和电能传感器3仅完成数据采集和收发任务，并分别通过网络接口连接至远程服务器端，在远程服务器端完成误差计算和告警等计算任务。
63.优选的，为了提高接口的通用性，无线网络接口可以使用采用国家电网企业标准《电力用户用电信息采集系统通信协议：基于微功率无线通信的数据传输协议》提供的微功率无线通信模块，以支持国网内用电信息采集系统的互联互通。微功率无线通信模块采用内置电池进行供电，电池容量设计应满足模块正常工作至少5年。微功率采集模块可按设定周期(例如1小时、4小时或者8小时)自动唤醒并采集仪表中的数据，并通过载波/微功率双模通信模块将接收到的数据上传至公共电能测量模块1。进一步的，为了避免通信模块故障导致的数据丢失或设备告警不及时，一旦微功率无线模块出现故障，需要将具体故障信息主动上报。故障问题包含但不限于：模块硬件故障、表计计量故障、通信故障、异常问题告警等。
64.由于第一电能传感器3和第二电能传感器4中不同功能部件会产生不同性质的数据，在具体使用中，可以根据需要，选择第一电能传感器3和第二电能传感器4内部不同的器件与公共测量模块1连接。
65.(1)将电流传感器31和电压传感器32的数据输出接口直接与公共电能测量模块1连接，公共电能测量模块1根据原始电流值和电压值对电能值进行计算。该方式在第一电能传感器3端或第二电能传感器4端以及公共电能测量模块1端分别进行一次电能计算，更准确的获取到第一电能传感器3或第二电能传感器4与公共电能测量模块1之间的相对误差，避免处理芯片33获取原始数据时产生误差。
66.(2)在通常的使用环境中，电流传感器31和电压传感器32的误差可视为恒定不变，因此，也可以将处理芯片33的数据输出接口与公共电能测量模块1连接，公共测量模块1直接使用处理芯片33获取到电流数据和电压数据，数据处理和连接切换更简便。
67.通过上述不同方式，可以满足不同需求下第一电能传感器3和第二电能传感器4和公共电能测量模块1的连接和数据传输需要。
68.进一步的，本实施例中，采用公共电能测量模块1对所有的电能传感器3进行管理，可以通过电能传感器3向公共电能测量模块1发送的数据获取到每个电能传感器3的读数。因此，电能传感器3上可以保留数据显示功能，便于临时查看数据和功能设置；也可以不保留数据显示功能，直接通过公共电能测量模块1获取每个电能传感器3的读数，使用无数据显示功能的电能传感器3，可以减小电能传感器3的体积、产品成本和安装成本。
69.为了和每一个第一电能传感器3连接，并便于在不同第一电能传感器3之间进行切换，本实施例中的信号切换模块5具体为一分多电开关。一分多电开关的单端口侧与公共电能测量模块1中的公共电能传感器12连接，一分多电开关的多端口侧每个端口和一个第一电能传感器3连接。在具体使用中，可以根据实际需要，使用前述的不同连接方式完成公共电能测量模块1和第一电能传感器3之间的连接。公共电能传感器12的i/o口与一分多电开
关的单端口侧连接，使得每个第一电能传感器3都连接到公共电能传感器12上。每个第一电能传感器3与其负责检测的用户供电线路进行耦合，通过一分多电开关多端口侧的一个端口将相应线路上情况反馈给公共电能测量模块1。公共测量模块1通过一分多电开关的端口分时切换，完成了与每个第一电能传感器3的一一对应，独立完成每一个第一电能传感器3的数据读取和误差校正。
70.进一步的，在本实施例的组网电能传感器，由于使用了一分多电开关进行公共电能测量模块1和第一电能传感器3之间连接关系的切换，每个第一电能传感器3之间可以视为互相独立，进行误差补偿时也仅需关注每一个第一电能传感器3和公共电能测量模块1之间的相对误差。因此，第一电能传感器3和第二电能传感器4构成非电能量守恒系统或电能量守恒系统。同样的，在使用多个第一电能传感器3的场景中，不同的第一电能传感器3之间可以根据需要组成一个电能量守恒系统，也可以不对应电能量守恒系统设计和使用。同理，本实施例提供的组网电能传感器可以适用于任意电压体系，或布设于任意架构的供电网络中。本实施例的组网电能传感器结构，提高了系统使用的灵活性，扩展了可使用的场景。
71.进一步的，为了配合供电线路是的多分支的网状结构，或配合不同台区用户的分布特征。如图3所示，还可以将多个组网电能传感器架构根据需要组合为多层树形结构，树形结构的叶节点为第一电能传感器3，多个组网的公共测量模块1通过电接口或网络接口连接到其上一层父节点的公共测量模块上，逐级向上汇总至根节点，其中，根节点可以包含电能测量功能也可以仅为远程服务器。更进一步的，如图4所示，各公共电能测量模块1之间还可以进行数据互通，每个公共电能测量模块1管理的第一电能传感器3可以交叉重叠，共同组成网状结构。该方式相当于将第一电能传感器3进行分组管理，每个公共测量模块1对部分第一电能传感器3的数据进行处理和计算。例如，在一个台区下每个住户设置一个第一电能传感器3，每栋楼设置一个公共电能测量模块1，一个小区内所有楼栋的公共电能测量模块又汇总至上层公共电能测量模块。该方式下，每个公共电能测量模块1所管理的第一电能传感器3数量可以根据实际情况合理设置，避免同一个公共电能测量模块1管理过多第一电能传感器3造成的切换周期过长，或因公共电能测量模块1出现故障而导致的组网内所有第一电能传感器3的数据不可用或误差校准错误；也可以减少每个公共电能测量模块1的计算量，提高数据计算效率；还可以通过多个公共测量模块1传递标准误差器2的数值进行跨区误差检测。
72.为了对电能数据和误差数据进行分析计算，如图5所示，公共电能传感器12中包括一个或多个处理器12-1以及存储器12-2。其中，图5中以一个处理器12-1为例。处理12-1和存储器12-2可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。存储器12-2作为一种组网电能传感器的电能测量方法非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如实施例2的组网电能传感器的电能测量方法。处理器12-1通过运行存储在存储器12-2中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行误差补偿和电能值计算的各种功能应用以及数据处理，即实现实施例2的组网电能传感器的电能测量方法。存储器12-2可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器12-2可选包括相对于处理器12-1远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器12-1。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移
动通信网及其组合。程序指令/模块存储在存储器12-2中，当被一个或者多个处理器12-1执行时，执行上述实施例2中的电能测量的方法，例如，执行实施例2中图6所示的各个步骤。本领域普通技术人员可以理解实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(read only memory，简写为：rom)、随机存取存储器(random access memory，简写为：ram)、磁盘或光盘等。
73.本实施例提供的组网电能传感器结构，使用两个或更多个电能传感器组合构成组网电能传感器，将每个电能传感器所在线路上的电流传感器和电压传感器的信号，接给一个本线路的公共电能测量模块，还通过接入的标准误差器对每个电能传感器的测量数据进行误差补偿。组网电能传感器不必要相对一个电能量守恒系统构成，而是将每个电能传感器和公共电能测量模块进行独立连接，并基于每个电能传感器和公共电能测量模块的相对误差进行计算，提高了大量用户情况下电能传感器的管理便捷性，能够方便快捷的获取到每个电能传感器的精确电能数据。
74.实施例2：
75.基于实施例1中提供的组网电能传感器的结构，本实施例还提供了一种能够通过组网电能传感器获取到精确电能值的电能测量方法。将公共电能测量模块1的电能数据分别跟组网电能传感器中的每一个第一电能传感器3进行误差比对，测出每一个第一电能传感器3与公共电能测量模块之间的相对误差。再用一个外来的标准误差器2直接与公共电能测量模块1连接，或将外来的标准误差器2与组网中任何一个第一电能传感器3连接，其中，与标准误差器2连接的第一电能传感器3称为第二电能传感器4。连接完成后，获取公共电能测量模块1相对于标准误差器2之间的测量误差。进而经过组网中每一个第一电能传感器3相对公共电能测量模块1之间的相对误差，计算得到组网中每一个第一电能传感器3的电能测量误差。利用检测得到的误差补偿相应的电能数据，可以得到高精度电能数据。
76.如图6所示，可以使用以下步骤完成电能数据测量。
77.步骤101：切换信号切换模块5的端口，分时获取公共电能测量模块1和第一电能传感器3的第一相对测量误差，以及公共测量模块1和第二电能传感器4的第二相对测量误差。
78.本实施例中，第一相对测量误差表示公共电能测量模块1和任意一个电能传感器3之间的相对误差。具体的，可以使用公式1计算公共电能测量模块1和每个第一电能传感器3之间的第一相对测量误差。公共电能测量模块1和不同的电能传感器3之间的第一相对测量误差可能不同。
[0079][0080]
采集第i个第一电能传感器3的电能数据wi，以及并通过公共电能测量模块1采集与第i个第一电能传感器3共线的电能数据w
0i
，可以测量公共电能测量模块1和第i个第一电能传感器3之间的第一相对测量误差xi。
[0081]
同样的，可以使用公式1计算第二电能传感器4和公共电能测量模块1之间的第二相对测量误差。当wi为第二电能传感器4的电能数值时，xi的计算结果为第二相对测量误差。
[0082]
在具体实施中，需要切换信号切换模块5的端口，将公共电能测量模块1与每个第一电能传感器3分时独立连接，以获取每个第一电能传感器3的电能数据。由于第一电能传
感器3中包含电流传感器31、电压传感器32和处理芯片33，因此，当切换所述信号切换模块5时，，根据实际需要，可以切换信号切换模块5的而每个端口和电流传感器31及电压传感器32的连接关系，由公共测量模块1通过电流值和电压值计算第一电能传感器3的电能值，进而计算第一误差；也可以仅切换信号切换模块5的端口和第一电能传感器3中的处理芯片33的连接关系，直接获取第一电能传感器3的电能值，并直接根据第一电能传感器3的电能值计算第一相对测量误差。
[0083]
步骤102：获取公共电能测量模块1和标准误差器2之间的第一真实误差，根据第一真实误差和第一相对测量误差获取第一电能传感器3的第一真实电能数据。
[0084]
本实施例中，第一真实误差表示标准误差传感器2和与其直接连接的第二电能传感器4或公共电能测量模块1之间的相对误差。实施例1提供的组网电能传感器中，提供了标准误差器2与公共电能测量模块1连接，以及与第二电能传感器4连接，两种不同的连接方式。对于两种连接方式，第一真实误差的计算方式不同。
[0085]
(1)当标准误差器2串联在第二供电线路上时，根据标准误差器2和第二电能测量值之间的误差，以及第二相对误差，获取第一真实误差。标准误差器2串联在第i个第二电能传感器4所在的供电线路时，第一真实误差为标准误差器2与第i个第二电能传感器4之间的相对误差。具体的，可以使用公式2计算该场景下的第一真实误差。
[0086][0087]
其中，xo为第一真实误差，wo为标准误差器2的电能数据，wi为第i个第二电能传感器4的电能数据。由于第i个第二电能传感器4和标准误差器2串联在同一条供电线路上，因此理论上流经第i个第二电能传感器4的电能和流经标准误差器2的电能一致，因此，在第二电能传感器4无误差的情况下，第一真实误差值为0。
[0088]
(2)当标准误差器2与公共电能测量模块1连接时，根据公共电能测量模块1的电能数据和标准误差器2的电能数据获取第一真实误差。当标准误差器2串联在公共电能传感器1当前所在的供电线路时，第一真实误差表示标准误差器2与公共电能传感器1之间的相对误差。具体的，可以使用公式3计算该场景下的第一真实误差。
[0089][0090]
其中，xo为第一真实误差，wo为标准误差器2的电能数据，w
0i
为公共电能测量模块1与第i个第一电能传感器3共线的电能数据。同理，由于标准误差器2串联在公共电能测量模块1测量的同一条供电线路上，因此理论上公共电能测量模块1和标准误差器2的电能读数一致，因此，在公共电能测量模块1无误差的情况下，第一真实误差为0。
[0091]
进一步的，对第二电能传感器4进行校准，将校准后的第二电能传感器4和公共电能测量模块1之间的第二相对测量误差作为第一真实误差使用。校准后的第二电能传感器4和标准误差器之间的相对误差为0。该场景下，可以视为标准误差器2和公共电能传感器1直接相连的一种特殊形式，使用校准后的第二电能传感器4与公共电能测量模块1的相对误差作为第一真实误差。
[0092]
步骤103：获取标准误差器2和第二电能传感器4之间的第二真实误差，根据真实误差获取第二电能传感器4的第二真实电能数据。
[0093]
获取到第一真实误差后，使用第一真实误差对每一个第一电能传感器3的实际电能值进行补偿，即可获取到每个第一电能传感器3高精度的实际电能值。
[0094]
经过步骤101-步骤103，使用公共电能测量模块1、标准误差器2、第一电能传感器3和第二电能传感器4之间的相对误差对每个第一电能传感器3的电能值进行误差校准，通过1个标准误差器2即可获得组网中所有第一电能传感器3和第二电能传感器4的精确电能值，无需对每个第一电能传感器3或第二电能传感器4进行单独校准。使用本实施例提供的电能测量方法，公共电能测量模块1、第一电能传感器3和第二电能传感器4都不需要使用无误差装置，仅需确保标准误差器2无误差即可，降低了组网电能传感器的设备维护要求，确保了测量数据的精度。
[0095]
在具体实施中，可以每获取一次电能值即计算一次相关误差值，该方式计算量较大，对通信和计算性能要求较高，但计算获得的误差值在时间线上较为精确。也可以对相关误差值进行保存，对电能数据进行补偿时使用已保存的误差值，间隔一段时间后再次获取误差数据，该方式计算量和通信量较小，但无法实施对应到第一电能传感器3误差值的变化情况。
[0096]
为了进一步提高测量数据精度，还在步骤101-步骤103中，还可以增加其它数据处理方式，以减少测量误差和计算误差。以下简单列举一些数据处理方式，可以单独使用也可以组合使用，还可以根据实际需要使用其它减少误差的方式。
[0097]
(1)由于单次数据采集存在测量误差，可以多次采集第一电能传感器3的电能数据wi，并同时多次采集公共电能测量模块1采集与第i个第一电能传感器3共线的电能数据w
0i
，通过多次测量求平均值的方式减少测量误差，提高第一相对测量误差的计算精度。
[0098]
(2)由于第一电能传感器3的误差会随时间或环境进行变化，可以按照预设时间周期多次获取数据，并计算第一误差和第二误差，通过多次数据获取和计算提高计算精度。进一步的，由于第一电能传感器3的误差会随时间变化，越接近当前时间的误差数据更准确，因此时间越近的数据在计算时的权重越高。
[0099]
(3)现有的第一电能传感器3的不同测量区间，可能存在不同的误差值，因此可以将不同电流区间分段计算误差，以匹配不同测量区间的真实误差值。
[0100]
(4)使用实施例1中图3或图4提供的多个组网电能传感器架构组合为网状结构的技术方案，通过多个公共电能测量模块1对同一个电能传感器3进行重复误差计算，提高误差计算的精度。
[0101]
通过上述方式，都可以提高本实施例中电能测量时误差计算的精度，进而提高电能测量的精度。
[0102]
另一方面，为了避免供电或电能测量故障，除了第一电能传感器3自带的故障告警系统之外，还可以使用公共电能测量模块1汇总得到的电能值和误差值，对第一电能传感器3的工作状态进行监控，并在出现工作异常时进行告警。以下简单列举一些常见的工作异常告警场景，对于其它的工作异常，也需要根据实际情况进行分析和告警。
[0103]
(1)根据电能传感器3的理论误差值上限，设置最大真实误差阈值，当计算得到的第一真实误差超出真实误差阈值时，说明该第一电能传感器3可能存在故障，需要进行告警。
[0104]
(2)记录历史误差值，误差波动较大，表明第一电能传感器3或标准误差器2可能出
现故障，需要进行告警。
[0105]
(3)获取一条供电线路的总输入电能值与所述供电线路上全部第一电能传感器3的读数总和的差值。同一条供电线路的总输入电能和总输出电能理论上应相等，因此当差值大于预设偏差阈值时，表明该组第一电能传感器3所在的电路上可能存在串线等故障，需要进行告警处理。
[0106]
通过上述方式，都可以实现对组网电能传感器中各设备及相关线路的监控和告警，以提高组网电能传感器和所在供电线路的运行稳定性。
[0107]
进一步的，在实际使用中，公共电能测量模块1计算性能足够的情况下，还可以使用深度学习的方式对各误差和电能值建立预测模型，通过预测模型对异常状况进行告警，以及故障预测。
[0108]
本实施例提供的电能测量的方法，能够便捷的实现大量用户的高精度电能数据采集和管理，无需对每个电能传感器分别进行数据采集和误差校验，提高了供电网络的电能管理效率，节省了人力物力时间和成本。
[0109]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。