今天為大家介紹一項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利——一體化智能電能表及電力計(jì)量與控制保護(hù)系統(tǒng)。該專利由杭州華泰電氣技術(shù)有限公司申請(qǐng)，并于2019年1月4日獲得授權(quán)公告。

內(nèi)容說(shuō)明

本發(fā)明涉及電力設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種一體化智能電能表及電力計(jì)量與控制保護(hù)系統(tǒng)。

發(fā)明背景

中國(guó)目前正致力于建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，主要涵蓋電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度6個(gè)環(huán)節(jié)，其內(nèi)涵是以堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架為基礎(chǔ)，以通信信息平臺(tái)為職稱，以智能控制為手段，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)從發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度各個(gè)環(huán)節(jié)的智能感知、智能識(shí)別、智能控制的功能，實(shí)現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”的高度一體化融合，智能電網(wǎng)可以整合系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，優(yōu)化電網(wǎng)的管理，將電網(wǎng)提升為互動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的全新模式，提高整個(gè)電網(wǎng)的可靠性、可用性和綜合效率。隨著智能電網(wǎng)高級(jí)計(jì)量體系的研究和建設(shè)，與居民直接相關(guān)的用電信息采集和在線控制保護(hù)的功能需求逐漸顯現(xiàn)。由于用戶各種需求的增加，要去智能電力計(jì)量表除了需要具備傳統(tǒng)多功能電力計(jì)量表的功能外，還需要具備雙向通行功能、雙向計(jì)量功能、多種負(fù)荷控制方式、電源控制保護(hù)、電能質(zhì)量檢測(cè)和遠(yuǎn)程升級(jí)等功能。

目前我國(guó)電力系統(tǒng)在用電環(huán)節(jié)仍以傳統(tǒng)用電方法為主，只是采用智能電能表與空氣開關(guān)配合使用，在電力參數(shù)測(cè)量和遠(yuǎn)程抄表方面有初步應(yīng)用，目前國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用的分時(shí)峰谷電表、預(yù)付費(fèi)電表和自動(dòng)抄表均不支持信息和電腦的交互，他們都不能同電網(wǎng)和用戶進(jìn)行實(shí)施互動(dòng)，缺少具有電力計(jì)量、只能控制和雙向通信的產(chǎn)品面世。

隨著國(guó)家對(duì)電網(wǎng)及其設(shè)備等智能化升級(jí)及改造的展開，不僅需要控制保護(hù)系統(tǒng)對(duì)客戶端故障進(jìn)行保護(hù)性自動(dòng)分閘，同時(shí)也需要對(duì)由于供電前端的異常故障進(jìn)行保護(hù)分閘，還需要故障解除后在符合安全規(guī)范的前提下重新合閘恢復(fù)供電。尤其是根據(jù)2011年頒布的《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：住宅設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50096-2011）》的要求，新建住宅被建議應(yīng)安裝過(guò)電壓、欠電壓保護(hù)裝置。但是，在實(shí)際操作中，市場(chǎng)上的現(xiàn)有產(chǎn)品都存在如下缺陷：主要使用空氣開關(guān)，只能針對(duì)用戶過(guò)流、短路、漏電等故障進(jìn)行控制保護(hù)分閘，且分閘后無(wú)法自動(dòng)合閘；或者在智能電表后加裝一個(gè)能自動(dòng)分合閘的微型斷路器，但作為兩個(gè)分立元件，智能電表無(wú)法檢測(cè)控制微型斷路器。上述情形阻礙了智能電網(wǎng)向用電領(lǐng)域的延伸進(jìn)行。

隨著階段電價(jià)政策在國(guó)內(nèi)的推廣和展開，用戶的用電量被分為幾個(gè)階段，為了更合理的安排自己的用電，用戶有了解每天甚至是每個(gè)時(shí)刻自己用電信息的需求；而供電公司一般只于每月底向用戶提供一張用電量及金額的單據(jù)。此時(shí)，用電信息對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)屬于歷史信息，只能指導(dǎo)繳費(fèi)，無(wú)法合理的安排自己的用電情況。若用戶想及時(shí)了解自己的用電情況，只能去表箱查看。而由于大單元地方電力計(jì)量表箱是物業(yè)集中管理，業(yè)主無(wú)法直接看到電力計(jì)量表的數(shù)據(jù)。對(duì)于用戶關(guān)心的階梯電價(jià)的設(shè)置情況，更是只能通過(guò)去供電公司營(yíng)業(yè)廳去查詢。因此，目前通過(guò)人工的方式來(lái)獲取用電信息的方法不僅繁瑣不便，而且無(wú)法實(shí)時(shí)提供，用戶無(wú)法實(shí)時(shí)根據(jù)用電實(shí)際情況調(diào)整自己的用電計(jì)劃。

綜上所述，如何提供一種兼具智能電力計(jì)量表與智能微型斷路器功能，實(shí)時(shí)計(jì)量電力數(shù)據(jù)并雙向傳輸，且能根據(jù)電網(wǎng)實(shí)時(shí)參數(shù)主動(dòng)保護(hù)分閘并現(xiàn)場(chǎng)、遠(yuǎn)程報(bào)警，故障解除后在符合相關(guān)規(guī)范的前提下自動(dòng)或根據(jù)遠(yuǎn)程命令合閘，同時(shí)具有電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程升級(jí)等功能，成為本領(lǐng)域亟待解決的一項(xiàng)技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種一體化智能電能表及電力計(jì)量與控制保護(hù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電力數(shù)據(jù)的計(jì)量，且能根據(jù)電網(wǎng)實(shí)時(shí)參數(shù)主動(dòng)保護(hù)分閘和在故障解除后自動(dòng)或根據(jù)遠(yuǎn)程命令合閘，并能實(shí)現(xiàn)電力數(shù)據(jù)和控制信號(hào)的實(shí)時(shí)雙向傳輸。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：一體化智能電能表，包括：計(jì)量檢測(cè)模塊、線路保護(hù)模塊、主控模塊和電源模塊。

本發(fā)明的一體化智能電能表，通過(guò)在智能電力計(jì)量表上集成線路保護(hù)模塊，實(shí)現(xiàn)了電能表的安全、自動(dòng)分合閘操作，避免了傳統(tǒng)的保護(hù)開關(guān)斷開后無(wú)法自動(dòng)合閘需要人工操作的步驟，提高了智能化程度。另一方面，通過(guò)在通信單元前設(shè)置加密單元，實(shí)現(xiàn)了通信內(nèi)容的加密傳輸，從而提高了智能電能表的安全性，使之能接入公用網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了電能表與用戶之間的直接數(shù)據(jù)交互，克服了傳統(tǒng)的電能表僅由供電公司接收數(shù)據(jù)的缺陷。

另一方面，本發(fā)明的電力計(jì)量與控制保護(hù)系統(tǒng)，將上述智能電能表通過(guò)電力線通信接入基于云計(jì)算的互聯(lián)網(wǎng)，在不改變用戶習(xí)慣的情況下，方便用戶與供電管理部門及時(shí)了解掌握用電信息，進(jìn)而合理用電、管電，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)約用電；同時(shí)可建立和進(jìn)一步完善用電統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)范圍，將用戶供電線路的潮流數(shù)據(jù)納入其中，實(shí)現(xiàn)建立智能用電全景潮流分布模型，實(shí)時(shí)檢測(cè)供電線路負(fù)荷狀態(tài)，為確保用電安全發(fā)揮更大的作用。此外，通過(guò)收集用戶的用電規(guī)劃和虛擬用電的模擬結(jié)果，可以預(yù)測(cè)未來(lái)用電趨勢(shì)，并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)和安全性分析，從而徹底改變以往對(duì)于用戶用電潮流的感知和分析控制能力不足的局面，為實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)提供重要的技術(shù)支撐。