智能计量

智能计量（精选11篇）

智能计量 篇1

0 引言

利用建立在用户调节模式基础上的调节方程, 为人工神经网络训练模型, 这为人工神经网络预测热负荷创造了条件, 具有一定的工程应用价值。

1 BP网络

BP (Back Propagation) 神经网络, 由信息的正向传播和误差的反向传播两个过程组成。输入层各神经元负责接收来自外界的输入信息, 并传递给中间层各神经元;中间层是内部信息处理层, 负责信息变换, 根据信息变化能力的需求, 中间层可设计为单隐层或者多隐层结构;最后1个隐层传递到输出层各神经元的信息, 经进一步处理后, 完成1次学习的正向传播处理过程, 由输出层向外界输出信息处理结果。当实际输出与期望输出不符时, 进入误差的反向传播阶段。误差通过输出层, 按误差梯度下降的方式修正各层权值, 向隐层、输入层逐层反传。周而复始的信息正向传播和误差反向传播过程, 是各层权值不断调整的过程, 也是神经网络学习训练的过程。此过程一直进行到网络输出的误差减少到可以接受的程度, 或者预先设定的学习次数为止。

我们用BP神经网络对计量供热系统进行供热量的预测。神经网络能够处理结构不完整和包含错误成分的知识, 能够在信息模糊、不确定、存在矛盾和假象的环境中做出决策。因为, 它可以通过典型事例的学习不断地吸取知识。这种能力使得它在工程和技术领域中有十分广泛的应用[1,2]。

2 BP网络应用于计量供热系统的缺陷

在实际过程中, 同温用户 (以下把同一时刻具有相同室内温度的用户称为同温用户) 负荷系数的统计有时可能会出现偏差, 导致预测的供热量与实际的供热量产生误差, 这就需要借助智能技术进行调控。近年来, 人工神经网络的智能控制技术已经具有一定的优势, 但是, 它还存在比较大的缺陷, 就是训练样本具有一定的局限性。首先, 训练样本只能源于历史数据, 由于目前小区安装供热计量调控装置的系统很少, 按热量收费且热源可以调节的系统几乎没有, 因此, 历史运行数据不能很好地反映用户调节产生的随机影响;第二, 即便有这样的分户计量小区, 由于小区建筑功能、用户生活习惯等方面存在的差异, 甲小区和乙小区供热规律又不相同, 因此, 各小区的供热规律不具有同一性[3];第三, 每年的采暖时间有限, 如果输入较长时间的运行样本, 那么, 预测的意义就会相应地减小。神经网络存在样本越多, 预测值越精确的特点, 因此, 神经网络用在实际供热小区的供暖期间, 训练样本存在一定的局限性。

3 计量供热系统调节基本公式的构建

当热水网路运行时, 若不考虑管网热惯性和沿途热损失, 则网路的供热量等于供暖用户系统散热设备的放热量, 也应等于供暖热用户的热负荷。

根据同类用户的概念, 构建同类用户的热平衡方程式。在供暖室外计算平均综合温度为t′pz, 散热设备采用散热器且全部用户室内温度都处于设计室温时, 任意时刻对于热源供热范围内的任一同类热用户就有如下的热平衡方程式[4]:

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式中, Q′ij1为j时刻第i类热用户的供暖设计热负荷 (由于户间传热量不计入建筑物总热负荷内, 所以, 为便于后面公式的推导, 热用户的供暖设计热负荷不包括户间传热量这一负荷, 即为热用户的常规热负荷, 下同) , W, Q′ij2为在供暖室外计算平均综合温度t′pz下, j时刻第i类热用户散热器放出的热量;W, Q′ij3为在供暖室外计算平均综合温度t′pz下, j时刻热水网路输送给第i类热用户的热量, W;q′为j时刻第i类热用户的面积供暖温差热指标, 即房间每1 m2面积在室内外温度差为1 ℃时的耗热量, W/m2·℃, 取值方法为用户保持室内计算温度时的常规面积热负荷指标与室内外计算温差 (室内计算温度与室外计算平均综合温度之差) 的比值;M为j时刻第i类热用户房间的使用面积;m2;t′pz为供暖室外计算平均综合温度, ℃;t′n为供暖室内计算温度, ℃;t′g为热用户的设计供水温度, ℃。若用户与热网采用无混水装置的直接连接方式, 则热网的供水温度τ′1=t′g, 若用户与热网采用混水装置的直接连接方式, 则τ′1>t′g, t′h为热用户的设计回水温度, ℃;若供暖热用户与热网采用直接连接, 则热网的回水温度与供暖系统的回水温度相等, 即τ′2=t′h, Δt′s为设计状态下散热器的对数平均温差, ℃;G′ij为j时刻第i类热用户的设计循环水量, kg/h, c为热水的质量比热, 4 187 J/kg·℃;K′为散热器在设计工况下的传热系数, W/m2·℃;F为散热器的散热面积, m2。

散热器的放热方式属于自然对流放热, 它的传热系数具有K=a (Δt′s) b的形式。则式 (3) 可改写为,

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式中, a、b为散热器的特性系数, 由试验确定。

以上带“′”上标符号表示在供暖室外计算平均综合温度t′pz全部用户都处于设计状态时, 对于任意1个同类用户的各种参数。

当用户处于调节状态, 某一时刻同类用户在某一室外平均综合温度tpz (tpz≥t′pz) 下维持其室内调节温度时, 若简单按照稳态传热考虑, 同样可以列出与上面相对应的热平衡方程式。即:

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式中, Qij1为j时刻第i类热用户的供暖设计热负荷, W;Qij2为在供暖室外计算平均综合温度tpz下, j时刻第i类热用户散热器放出的热量, W;Qij3为在供暖室外计算平均综合温度tpz下, j时刻热水网路输送给第i类热用户的热量, W;q为j时刻第i类热用户的面积供暖温差热指标, W/m2·℃, 取值方法为用户保持室内计算温度时的常规面积热负荷指标乘以负荷附加系数 (≥1) 后与室内外计算温差 (室内计算温度与室外计算平均综合温度之差) 的比值;tpz为供暖室外平均综合温度, ℃;tnij为j时刻第i类热用户调节的室内温度, ℃;thij为j时刻第i类热用户的回水温度, ℃;Gij为j时刻第i类热用户的循环水量, kg/h。

在任一室外平均综合温度tpz下, j时刻第i类热用户的供暖实际热负荷与供暖设计热负荷之比称为j时刻第i类热用户相对热负荷比Qij, 而称其流量之比为j时刻第i类热用户相对流量比Gij, 则有:

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由此可得

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令:q/q′=δ且称为δ负荷修正系数, 则式 (12) 可以写成,

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式 (13) 是计量供热系统调节的基本公式。式中的分母均为设计状态下 (即用户非自主调节状态) 的参数。

4 利用调节方程训练BP网络

为了防止供热滞后, 满足“尖峰”负荷的要求, 计量供热热源应提前供热和超量供热, 就要求我们可以对热源能进行负荷预测, 以调节制热相关设备, 如, 锅炉房上煤、出渣、炉排转速、鼓引风机等设备。虽然影响计量供热系统热负荷的随机因素很多, 但热负荷的变化仍存在一定的规律。对于一个供热系统的众多用户, 热负荷变化既然是随机的, 那就一定具有统计性。通过大量调查统计, 总可以找到用户用热的变化规律。因此, 我们建立了计量供热用户系统运行调节的基本方程。通过求解方程可以计算出各种用户调节模式下一、二次网的供、回水温度和流量, 进而得到热源的逐时供热量, 为热源预测供热量提供了一种新方法。

由计量供热系统调节基本公式可得, j时刻计量供热系统的总回水温度和总相对流量为:

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式中:undefinedej为自主调节状态下j时刻计量供热系统的相对流量。

这种负荷预测方法既是独立的, 又可以为人工神经网络预测热负荷来训练模型, 具有一定的工程应用价值。因为, 神经网络对模型的训练要求时间长, 文献表明至少在1个月至3个月, 而供暖是季节性的;训练模型的用户应具有典型性、又要有足够的覆盖面和众多的用户数量, 因此, 实际工程应用很难提供这种条件[5]。然而, 本文预测负荷建立在调查统计的基础之上, 与供暖期天数无关, 通过模拟调节来训练模型, 具有极大的灵活性和可行性。如果能将建立在用户调节模式的基础上所得出的供热参数作为神经网络的训练样本, 就可以避免神经网络训练样本局限性这一缺点。以调查统计的用户调节模式为基础, 分别统计出工作日和休息日的逐时或者逐时段的同温用户的负荷系数, 用软件计算出各个室外平均综合温度下 (精确到0.1或者更小的精度) 训练所需要的供热参数, 将其作为神经网络的训练样本提前输入到网络中, 为神经网络训练的理论模型。理论和实际的偏差则通过神经网络的。

由此可见, 人工神经网络的智能控制与本文所提供的理论模型是相互依赖的。一方面, 理论模型优良的定性仿真性能, 提供神经网络模型的输入值, 可以有效减少神经网络模型的学习量和学习难度, 提高其学习速度;另一方面, 神经网络通过其自身所具有的自学习、自适应、自组织等功能, 使得预测结果更精确[6]。

5 结语

总之, 笔者在扭转计量供热系统热源被动适应用户自主调节等方面开展了工作, 建立了计量供热系统的调节方程, 可用来预测负荷, 并在用户随机调节的情况下进行供热的集中调节。为及时供热、足量供热, 为实现计量供热最大化节能, 实现供热系统的经济运行等奠定了理论基础, 具有一定的理论指导意义和工程应用价值。

神经网络的预测方法是目前预测供热量较好的一种方法, 但是其训练模型仍然存在较大的局限性, 下一步应该将本文所提供的理论模型与神经网络有机结合, 使得计量供热系统预测热负荷的方法更加成熟、实用。

摘要：随着计量供热方法的改革, 供热系统使用了温控阀等设备, 用户可以自主调节室内温度, 使得原来的用户和热力公司的角色发生了改变, 原有供热系统的运行调节策略不再适应计量供热系统的要求。叙述了基于同类用户具有相同相对供热量及供回水温度的特点, 在用户负荷系数的基础上所建立的计量供热系统运行调节公式。提出了根据调节方程预测热源 (热力站) 逐时相对供热量及相对流量的一种方法。这种方法不仅可预测供热量, 还可为神经网络预测热负荷训练模型, 提供理论模型, 具有一定的工程价值。

关键词：计量供热,BP网络,智能控制,调节公式

参考文献

[1]郝有志, 李德英, 郝斌.基于神经网络的供热计量系统热负荷短期预测[J].暖通空调, 2003, 33 (6) :105-107.

[2]熊钧, 姜永成, 郭骏, 等.热网动态BP网络预测模型结构的研究[J].哈尔滨工业大学学报, 2005, 37 (3) :391-393.

[3]徐宝萍, 付林, 狄洪发.计量供热系统住户调查行为与分析[J].建筑科学, 2007, 23 (10) :94-96.

[4]贺平, 孙刚, 王飞, 等.供热工程[M].3版.北京:中国建筑工业出版社, 1993.

[5]姜永成, 熊均.城市热力网供热负荷实时预报[J].吉林大学学报, 2004, 34 (增刊) :242-244.

[6]郝有志.小区计量供热系统的动态预测控制研究[D].北京:北京建筑工程学院, 2003.

智能计量 篇2

根据智能计量业务的需求，智能计量平台将基于云计算技术，使系统需要和营销管理系统、95598系统、生产管理系统、智能小区系统以及省网营销管理系统进行数据的交互，以实现计量业务与营销其他业务的双向互助支撑。此外，系统还需要整合现有的居民集抄系统、负荷控制系统及配电变压器监测系统，构建电力客户与电网管理部门的智能化和多样化互动服务平台。系统的物理架构。

可知，本系统的目的是将不同领域的单一监测系统(如厂站电能量遥测系统、大客户负荷管理系统、配电变压器监测计量系统、低压集中抄表系统和智能小区系统)进行整合，通过利用虚拟化平台对上述系统涉及到的服务器、存储设备以及网络设备的资源进行虚拟化，屏蔽了由于硬件资源的不同导致相互通信受阻问题，并以虚拟机为单位进行统一的资源管理，通过虚拟机将各类系统数据集中到主站或者通过统一的虚拟机将主站的指令发送到各监测终端，然后在主站端进行计量业务的综合应用分析和用电信息辅助决策。

核心技术介绍

Hadoop是分布式系统基础架构，是由开源组织Apache开发。基于Hadoop[9]的应用系统可以运行在廉价的硬件设施组成的集群上，通过Hadoop可以快速构建一个具有高可靠性和良好扩展性的分布式系统。系统主要由HDFS、MapReduce和HBase等组件组成，其中HDFS和MapReduce是Hadoop的两个核心组件，HDFS是Hadoop实现的一个高度容错的分布式文件系统，具有较强的可扩展性，同时HDFS也是Hadoop系统的基础层，负责数据的存储管理，并且能够提供高吞吐量的数据访问，适合处理大规模数据集的应用程序。而MapReduce[10]是一种并行计算模型，它能够有效合理地分割输入数据，进而并行处理，适合对海量数据的处理。Hadoop实现的MapReduce计算框架提供一种简单的编程模型，节省时间，可以快速实现分布式计算应用;HBase是一个分布式的、面向列的非关系型数据库，是云计算中的开源实现，支持高性能并发读写。

在本项目中，H a d o o p 集群局域网由1 台NameNode服务器、1台SecondaryNameNode服务器、1台JobTracker服务器和多台从服务器组成。NameNode服务器负责管理海量数据文件的分割、存储以及监控DataNode的运行情况。应用程序需要读取数据文件，首先访问NameNode服务器，获取数据文件在各DataNode上的分布，然后直接与DataNode通信。一旦发现某个DataNode宕机，NameNode将通知应用程序访问宕机节点各数据块的副本，并在其他DataNode上增加宕机节点各数据块的副本，以保证平台的可靠运行。SecondaryNameNode服务器用来监控HDFS状态，与NameNode进行通信，以便定期保存HDFS元数据的快照，若NameNode发生问题，其作为备用NameNode使用。JobTracker服务器负责管理计算任务的分解和汇总，负责监控各TaskTracker节点的运行情况，一旦某个任务失败，JobTracker自动重新启动这个任务。从服务器承担了DataNode和TaskTracker两种角色，分别负责数据块的存储和数据计算的map、reduce任务的运行。平台框架结构

结合智能计量平台自身的特点，智能计量云平台在设计上采用分布式、分层结构，可以划分为整个系统的实现由云设备、云平台、基础服务、高级应用及表现层五层构成，云设备层由主机设备、存储设备、网络设备及其他设备组成。在本系统软件设计中，采用VMware虚拟化平台管理技术，通过对上述设备进行操作系统虚拟化处理，实现了对硬件资源的虚拟化，并对上述虚拟化后的硬件采用虚拟机的管理方式，实现了资源抽象、资源监控、资源部署以及安全的管理。通过虚拟化技术的实施，不但保证了资源的利用效率，还使系统管理人员可以不受形式各异的硬件资源及操作系统的影响，而将工作重心全部投入到系统业务应用上。

云平台由数据存储、计算服务、负载管理、数据隔离和备份管理等服务组成。该平台以虚拟机为单位构建了数据库集群、应用集群、网关集群、采集集群、Web集群和接口服务器集群等基础平台运行环境，采用分布式文件系统、分布式数据库管理系统、数据管理和数据分析等先进的云计算技术，实现了海量数据的大规模存储，为后续的数据挖掘，高级数据应用提供了高性能的分布式计算环境。服务层由系统模型管理、数据中心管理、数据访问服务、消息服务、报表服务、通信管理、规约管理、系统维护及权限服务等组成，本层是业务系统的坚强基础，高级应用的每个模块都要求这些服务的支撑。该层采用MapReduce作为处理海量数据的并行编程模型和计算框架。对于大规模的数据集合操作，采用任务分解与结果汇总的方法。此外，通过采用高级数据流语言Pig实现了简化MapReduce任务的开发过程。在系统模型管理提供了整个系统内在的基于IEC 61970/IEC 61968的数据结构，能够实现系统的互操作;数据中心管理及数据访问服务提供了基础运行大数据的快速准确访问机制;通信管理提供整个系统通信信道及通信方式的选择机制;而规约管理提供了系统数据交换的模型格式。

应用层由能耗管理、运维管理、降损节能管理、设备状态评估、信息发布及数据接口等组成。能耗管理主要涉及异常用电、虚拟费控管理、有序用电管理、动能管理、分布式新能源管理及智能家居管理等;运维管理主要涉及计量校验数据移动接入、计量设备缺陷分析及移动处缺管理等;降损节能主要涉及到关系电网经济运行的损耗分析、电能质量各指标分析以及增值服务等;设备状态评估主要涉及到供电仿真分析、配电变压器状态评估及设备全生命周期管理等功能。表现层主要是整个系统的访问界面，电力客户与供电部门可以通过计算机客户端、手持终端、LED大屏、触摸屏及多媒体电视等实现双向互动、用电信息的及时披露、异常供电的早通知及处缺管理的更加便利化。本层在设计时主要使用Flex技术来保证系统的易用性，并使用Swiz技术框架来实现模型-视图-控制器(Model-View-Controller，MVC)设计，并充分利用现有平台中的系统管理功能。平台系统特点

与原计量平台相比，新型智能计量自动化平台具有下述优点：

1)在主站平台系统的设计上，底层系统采用云平台架构，整合主机设备、存储设备、网络设备及其他设备，在这些设备基础上进行操作系统虚拟化处理，提供数据存储、计算服务、负载管理、数据隔离及备份管理等服务，保障设备高效利用、上层服务及时响应，保障高级应用各模块能够负载均衡，且快速得到处理。

2)在系统内核设计上，采用统一数据中心建设模式，采用模块化设计方式，即：统一设备建模、统一业务管理、统一数据采集、统一分析计算、统一网络平台、统一告警及统一信息发布，避免重复建设，以便各种后续高级应用模块能够灵活配置，达到即插即用的目的。

3)在网络设计上，以计量自动化系统主站为基础，与厂站电能量遥测系统、大客户负荷管理系统、配变监测计量系统、低压集中抄表系统及智能小区系统统一组网，共享通信服务资源，共用相同的数据库服务系统，建设一体化主站系统。一体化主站系统中市局、县局、供电所、变电站、母线、主变压器要求、线路、大客户、台区、专用变压器、配电变压器、表计、终端和计量点等对象各自唯一编码，可满足采集模型和分析模型的构建。

4)在系统部署上，采用集中式部署方式。即：只在地市供电局部署主站，各县级供电局不单独建设主站，而以工作站的方式接入主站，所有的业务都必须在主站完成。

智能计量 篇3

飞思卡尔半导体日前推出针对电表和流量计量的三个高级微控制器(MCU)解决方案，同时还推出了综合智能表参考设计解决方案。飞思卡尔微控制器让智能表的设计具有篡改检测机制和实时使用情况监控功能，为客户提供安全性更高的智能表产品。

随着全球领先的企业改革过时的电网并建立智能电网，智能计量继续表现出强劲的增长态势。智能计量产品实现了与电力公司和消费者的双向通信，以消除浪费，优化电力，并鼓励减少耗能。

“我们的目标是向开发人员提供综合的目口插即用解决方案，旨在降低成本，减少上市时间，同时让每个人都更加贴近统一的智能电网，”飞思卡尔工业和多元市场微控制器部市场总监TeffBock表示。“飞思卡尔的智能能源技术能够满足整个电网中的智能计量和智能电网应用的需求，向全球客户提供安全的下一代能源管理解决方案。”

飞思卡尔的先进器件有多项重要功能汇聚在一个芯片上，这是迄今为止在所有单一解决方案中最先实现的。借助飞思卡尔计量解决方案上的实时时钟(KTC)，电力公司能够根据一天中的时段、最大需求和负荷可用性等实施不同的费率。此外，KTC有篡改检测机制，检测偷电情况，检测到篡改时向电力公司发送触发或错误通知。如果发生主电源故障，它还能够用其自有电池电源独立运行，这又增加了安全性，以防止断电时发生篡改情况。闪存的两个独立块允许在一个闪存库用新固件进行更新时，计量仪继续在男一个闪存库上运行，避免代价高昂的宕机。

智能表提供了一种经济高效的方式测量能耗，按需实时定价，并最大程度地减少高峰负荷时的能耗，减少增加更多发电能力的需要。根据ABI Kesearch公司预测，到2015年全球将安装大约2,12亿智能电表一一五年内增加大约1.30亿。全世界的政府正在快速执行策略实施项目，加快在家庭和办公室里部署智能计量系统。

飞思卡尔智能表产品亮点

使用MCF51 EM256的多相电表解决方案

MCFSlEM256参考设计的突出优势是：为多相位电表提供了完整的软硬件参考设计，包括测量、校准和GUI软件：并且优化了成本的高端单相位电表参考设计。

MCF51EM256的具体特点是：

·具有一个32位ColdFire V1 MCU内核，带有乘法累积单元；

·包括针对美国110v和dEMEA／亚洲234 v的多相软件和硬件参考设计；

·对流行标准(如国际电工委员会(IEC))的预认证；

·四个集成的16位SAKADC模块和相位补偿可编程时延块，实现3相电能计量；

·带有篡改检测功能的独立实时时钟；

·灵活的LCD控制器能够在超低功耗模式下运行，支持最多288个分段。

使用MC9S08LH64的低成本单相电表和能源监控的解决方案

9S08中央处理单元的优势是：高达40MHz一足够执行计算计量，比如RMS计算、有效功率和能源消耗：在低电压下为电池驱动的应用提供高性能。

MC9S08LH64具体特点如下：

·具有8位S08内核：

·带有灵活的、低能耗集成LCD驱动器的低成本单相电表解决方案：

·嵌入式超低能耗振荡器实现低功耗模式下的准确时基：

·集成的16位SARADC能够驱动低成本电能计量或用于电能监控：

·可按需提供成本优化的单相电表参考设计。

使用MC9S08GW64的单相电表、气表和水表的解决方案

GW64参考设计是低成本单相参考设计，包含无线功能和完整的软硬件；是优化后的煤气表设计。MC9S08GW64的特点是：

·具有8位S08内核；

·集成的天然气和水计量脉冲计数器提供产品处于停止模式时的自动的传感器解码和流管理功能，对于流量计量应用非常重要；

·电能计量模拟前端，提供两个独立的16位SAR ADC和相位补偿可编程时延块；

·正在开发中的多个参考硬件和软牛设计，包括带有集成的AFE的单相电表、以及天然气和水表参考设计。

飞思卡尔计划今年公布一系列适用于智能电网不同点的计量解决方案。

供货情况

飞思卡尔针对单、三相电表的MCF51EM256器件目前已供货，10，000件批量的建议零售价是3.97美元。MC9S08LH64器件已供货，10,000件的建议零售价为2.79美元。MC9S08GW64产品的供货情况将在今年内公布。

开发工具

飞思卡尔提供一流的针对智能表应用的硬件和软件开发工具，帮助降低开发成本，简化设计复杂性，加快上市时间。如需获取在线培训、视频、网上演示、技术文档及应用指南等，可登录WWW.freescale.com／

飞思卡尔：RF功放专为中国TD—SCDMA打造

据ABI 2009年的调查表明，在无线基础架构功率晶体管领域，Freescale的市场份额为63％市场。但这个市场专为中国TD-SCDMA设计的功放还不多。

2010年5月，飞思卡尔半导体公司发布两款LDMOS射频功率晶体管，为TD-SCDMA量身定制。MRF8P20160HSIL3晶体管和MRF8P20100HSR3器件均采用飞思卡尔最新的高压第八代(HV8)LDMOS技术，性能水平位居业界前列。两器件都提供对宽带的固有支持，所以能够在专为TD-SCDMA的运行而分配的两个频带(1880—1920 MHz及2010—2025MHz)上提供它们的额定性能。这让一个单独的器件能够为两个频带提供服务。

TD-SCDMA基站中的特殊性在于放大器均采用Doherty架构，该架构包含两个放大器。这通常要求在载波以及功放的末级功峰值路径中配置单独的RF功率晶体管。然而，飞思卡尔的LDMOS晶体管均采用“双路径”设计，其中，Doherty末级放大器的实施所要求的两个放大器被集成在一个单独的封装内，可把所需器件的数量减少一半。

智能技术在电能计量领域的展望 篇4

1 智能化的电能计量系统在发展过程中面临的问题

1.1 智能化的电能计量系统使用标准的制定和认可由

于智能化的电能计量系统需要采用一种新型的测量方法, 并且该方法的工作原理也是新型的, 因此, 在使用之前需要受到国家有关部门的认证, 只有相关部门同意采用以后, 该系统才可以得到广泛地应用。

1.2 对于淘汰的电能计量设备的处理新设备在投入

使用的过程中必定会导致一大批老旧设备的淘汰, 然而, 对于这一批淘汰的电能计量设备来说, 如果将其直接地丢弃, 就会产生不必要浪费, 因此我们需要对其进行合理的处置, 充分地发掘出其剩余功用, 避免有关资源的浪费。

1.3 智能化电能计量系统操作人员的培养更换使用

新的技术以及新的设备以后, 需要培养具备智能化知识的新型计量人才。为了提高操作人员的技术素质, 提升操作人员的管理水平, 在发展智能化电能计量系统的过程中, 我们需要新型操作人员对新技术以及新设备有足够的认识, 并且熟悉设备的具体操作工序, 只有这样才能提高电能计量工作的效率以及准确性。

2 将智能技术运用于电能计量领域的优势

2.1 完善电能计量信息系统建立智能化的电能计量

系统, 有利于向智能电网提供较为强大的数据信息, 并且从控制和测量这两方面来看, 智能化的电能计量系统可以为管理的互动化、信息化以及自动化提供较为强大的数据支撑:首先, 智能化的电能计量系统可以提供最直接、最可靠、最新鲜的测量数据信息, 并供其进行查询或者交流;其次, 智能化的电能计量系统具有智能化的电能表网络, 该网络不仅具备分布广泛等特点, 还具有强大的功能, 可以为供电公司与用电客户搭建供交流使用的平台, 以便帮助供电公司根据用电客户的要求进行发展与完善;最后, 智能化的电能计量系统具有强大的数字化信息网络和智能化的分析指挥系统, 该指挥系统可以实现电能计量系统的自我防护, 从而确保系统的信息安全。

2.2 实现智能化的管理智能化的电能计量系统主要

依赖其强大的数据信息网络, 并从每个不同的计量节点提取自身需要的信息, 然后根据提取的信息制定或改进相关的管理策略, 以便促进各个发电厂、变电站、输电的线路和配变台区间的深入合作, 最终为用电的用户们提供更加完善的电能服务。通过电能计量系统的数据信息网络, 电能的使用者可以了解自己最近一段时间的用电信息, 以便根据掌握的信息对自身的生活以及工作中的电量安排进行适当、及时地调整。在电能计量系统的管理方面, 管理者可以根据电能使用者的科学性建议以及生活性需求进行适当的供电管理调整, 实现智能化的电能计量管理。

2.3 促进电能计量技术的进步以及电能计量设备的

更新将智能技术运用于电能计量领域中, 不仅会推动电能计量领域的发展, 还会加快电能计量技术以及电能计量设备的更新速度, 有利于新技术和新工艺的发展与完善。我们知道, 落后了的电能计量工艺以及电能计量的设备会被逐渐地淘汰, 这种新工艺取代旧工艺, 新设备取代旧设备的方式能够解决、改善电能计量领域长期存在的产品缺陷以及技术落后等问题, 并从某些意义上促进了整个电能计量行业的发展与进步。

2.4 提高了电能计量检定以及运行的监测水平智能

化的电能计量系统告别了传统的监测模式, 通过采用封闭的全自动监测流水线, 使监测的工作达到全程自动化状态。改善了枯燥、繁重的监测工作内容, 降低了监测人员的工作负担, 提高了监测的工作效率, 降低了监测的工作成本。我们知道, 智能化的电能计量系统无论是在信息处理的速度、信息处理的准确性、信息的存储或者是信息的传输方面, 都具有强大的优势, 它可以大大地提高电能计量的运行以及监测的速度, 改善通信的质量以及数据在存储过程中的常见问题, 因此, 将智能技术运用于电能计量过程中有利于提高电能计量检定和电能计量运行的监测水平。

3 结语

将智能技术运用于电能计量领域有利于推动电能计量设备在制造技术上进行更新与换代, 有利于监测技术的进步与发展, 有利于监测质量与工作效率的提高, 有利于电能计量人员的技术水平与管理水平的提升。智能化的电能计量系统作为电能计量领域的一个最新突破, 对我国未来的电能计量行业具有最大意义, 因此, 我们需要具有充分的思想准备, 以新的姿态和新的思想迎接智能化电能计量时代的到来。

参考文献

[1]钟建斌.智能技术在电能计量领域的展望[J].硅谷, 2011 (13) .

[2]薛昌波, 周飞龙.智能技术在电能计量领域的展望[J].中国计量, 2010 (04) .

智能计量 篇5

【关键词】智能变电站；集中式电能计量终端

引言

智能变电站是电网中的重要组成部分，被认为是智能电网发展史上是很重要的一次跨越。智能变电站采用智能一次设备，利用先进的通讯、信息技术、构建高度集成式的一体化系统和高效的信息化平台，具有数字化、网络化、标准化的特点。信息收集更快捷，更清晰也更加的准确，还能够实现能源资源的大范围、高效率配置，是电网建设中实现能源转化和控制的核心平台之一。随着智能变电站技术的不断完备，与之相关的电能计量技术也在不断地进步之中。这种新型的高压集中式电能计量终端正是建立在智能变电站先进科学的高度集成化的信息平台上而研发出的先进计量设备，不仅使成本大幅的下降，还具有诸多的优点让操作更方便快捷，使电能计量技术迈进了一个新的时代。

新型高压集中式电能计量终端是在分布式计量模式上的突破。可以说是一种新兴的节能产品。目前大多数变电站仍沿用的分布式计量模式采用的是技能间隔配置电能表，这种模式比较直观清晰，但是缺点也比较多，例如组网复杂、维护成本和工程造价高等等。而集中式电能计量终端依靠智能变电站强大的信息化平台的支持，简化了组网，因此使工程成本大大减少。

1.新型高压集中式电能计量终端的特点

1.1采用先进的电能计量芯片，精度高

过去的集中式电能计量终端对数据的计算是模拟电能计量系统的综合误差计算方式。主要由三个方面组成：模拟互感器误差、二次导引线压降、模拟电能表误差。对于新型的集中式电能计量终端，它采用的是数字光纤输入模式，先进科学的数据处理方法和程序，减少了传统计量方式中的取样，模拟等环节，因此降低了各个转化间的数据丢失，使计量精度提高。

1.2采用电子式感应器，成本低

智能变电站用光纤代替了复杂的组网，在利用全光纤以太网数字接入方式的基础上，采用电子式互感器。它的原理是将电气量信号通过合并单元经光纤组网送至电能计量终端，从而实现电能的采集和理。这种光纤数字接入的方式具有多重优点，因为不需要大量的光缆，并且全站的电能量采集只需要一台集中式的电能计量终端机器，就可以完整清晰的达到信息处理的目的。所以，节约了工程成本。

1.3采用完善的信息系统，管理方便

集中式电能计量终端借助智能变电站的完善信息系统，信息收集是强大完备的。得益于智能计量系统，大量的信息数据资源，为管理自动化、信息共享化提供了强大的技术支持。更加直观的信息反映，方便了交流以及对数据的实时监控，以及实时的掌控变电站运营的总体状况。为管理带来了极大的便利。

1.4环保绿色，节约资源

先进的智能科技，光纤与芯片的应用，将大型的机器设备变得越来越小，现在，对于一整个变电站，一台集中式电能计量终端的计算机就可以满足所有的数据收集和处理需要。不仅节约了占地空间，还省去了许多物力财力的开支消耗，是真正意义上的环保节能产品，符合绿色，集约的现代型绿色生产理念。应该得到大力的推广和使用。

2、集中式电能计量终端的组成

集中式电能计量终端是一套智能计量装置，智能计量装置是“智能电网”中的重要组成部分，为实现“智能电网”的信息化、互动化、自动化、坚强化和智能化，提供强有力的测量、控制方面的数据支撑。由智能电表、互感器、等硬件和软件组合而成。

2.1智能电能表

智能电能表作为智能电网的终端采集器，对它的要求是比较高的，要确保数据的准确度。其选择上应满足三方面的要求：（1）能进行GPRS无线信息传输（2）功能完善、高精度（3）能实现供电设备与输出设备的双向通信。

2.2集中式电能计量终端的硬件组成及特点

集中式电能计量终端的标准配置是由电源板、采集功能板、计量主板以及智能背板总线组成的。它的主要任务是实现全站信息的采集和计量。因此，如何建立良好的数据共享平台是十分关键的。建立数据共享平台有许多方式，其中可采用前置数据服务处理器与智能背板总线相结合的方式，来实现高效快捷的信息共享。

（1）采集功能板

前置数据处理器就是指采集功能板，它的主要功能是采集和处理数据，并完成全站数据的共享。采集功能板上的每块采集板可提供8路光纤接入口，相对应的接入点接入8路间隔，进行合并单元信号的输出，还可以通过接入光纤以太网交换机的组网来输出信号。从而在这能总线平台的基础上实现数据的共享服务。

（2）计量主板

计量主板是十分重要的，它是电能计量终端的核心单元。担负着全站所有间隔的电能计量及计量信号的远程传送工作。计量主板采用的是mpc8247处理器，加上嵌入式实时操作系统，对外所提供的是四路光纤，可选择以太网口或者是电以太网口这两种网口进行计量信息的输出传送。其工作原理和信息的传送是符合相关规定协议的，并且可以很好地与远方抄表系统、计量分析系统、调度系统进行无缝式接入，进而可以进一步的开展对电能的分析调度等数据综合性较高的工作，传送较为精确地信号。

（3）智能背板总线

智能背板总线是由百兆数据总线交换芯片、百兆管理总线交换芯片和低压差分信号组成的控制总线的装置，为计量终端提供着告诉的实时共享平台。

2.3集中式电能计量终端的软件构成

集中式电能计量终端的软件构成采用的是模块设计方法，主要包括三个模块。（1）主控程序模块：主控程序模块是装载的核心程序，负责协凋个软件之间的工作，对键盘输进的命令进行分析执行。（2）通信模块：这一模块与通讯装置密切相关。通过通讯装置远程的连接，负责将主站的查询，调度等命令输出，传送到相应的接入口，并且在设计上保留接受主站控制命令功能。采用导步，问答等方式与通讯设备达成互动。（3）电量采集处理模块：这一部分的软件采用多功能存储智能化分析程序，可以对采样回路的地址进行多路切换，对单片机脉冲数入口进行数据的分析处理，是保证电度计量功能正常运行的关键部分。

结语

智能变电站新型高压集中式电能计量终端是一种先进节能的新型设备，在2010年，我国颁布了“智能电网”的发展计划和建设时间表，根据计划时间表，在未来的十年里，我国的电网将向着高度智能化、信息化的“智能电网”方向不断迈进，而电能计量作为其中的重要一环，还会得到持续的更新，这条探索的道路任重而道远，但我相信在各方人士的共同努力中终能走成一片坦途。

参考文献

[1]智能变电站.国家重大技术装备网.2012.12.11

智能电能表计量异常现场判断方法 篇6

随着人们生活要求的不断提高,智能电网的建设成为一个必然的发展趋势。在智能电网的建设过程中智能电能表的应用起着重要的作用,它是智能电网直接面向客户的一个媒介,是客户使用智能电网的一个重要的表现形式。随着智能电网建设规模的不断扩大,智能电能表的使用也会越来越普及。运维人员学会智能电能表计量异常的现场判断方法将会有助于供电企业工作人员加强对于智能电能表的了解,对于推动智能电网的建设也会有很大的帮助。

1 智能电能表的概述

1.1 智能电能表的含义

它是一款集测量技术、数据处理技术、通信技术、自控技术等众多技术为一体的多功能电能表。

1.2 智能电能表的工作原理

智能电能表是在传统的电子式智能电能表的基础上发展而来的,但是它的工作原理与传统的相比还是存在着一些区别。智能电能表是以实时采样的方式获得用户的电流和电压的信息,再对这些信息进行处理,通过电能转换器转化成脉冲输出,再利用单片的控制系统对这次额脉冲输出进行处理最后转化成电量。

1.3 智能电能表的主要功能

用户手持智能电能表的充电卡到供电部门交款购电,供电部门会把一定的电量输入到卡中,购电后在智能电能表的感应区刷卡即可。智能电能表会根据用户使用的电量进行数据化的计费直接从卡中扣除。如果卡中的余额不足,将会自动断电,想要恢复用电只要再次到供电部门进行交款购电即可。智能电能表的工作原理解决了需要专人对用户使用的电量进行抄写计算和收费困难的问题。

1.4 智能电能表的特点

1)智能电能表与传统的电子式电能表相比功率的消耗较小。传统的功耗一般在1.7W左右,而智能电能表每一个表的功耗只有0.6W左右,就算是用户使用比较集中的时候平均功耗也会比传统电子式电能表要小。

2)智能电能表的功能比传统电子式电能表要多。智能电能表是集测量技术、数据处理技术、通信技术、自控技术等众多技术为一体的功能电能表。可以防止恶性超额使用电量、防窃电、远程抄表等功能,解决了很多的问题使得用户使用更加规范化更加方便。

3)相对于传统的电子式电能表它的精确度比较大。在对用户使用的电量进行计算的时候误差比较小,这对于用户来讲可以节省不必要的花费。

2 智能电能表计量异常现场判断方法

2.1 确定电能表是否潜动

电能表潜动指的是电能表即使不用电能表也能动的一种现象即电流回路无电流。检验电能表出现异常是否是电能表潜动可以通过一些电能表的具体表现来判断。

1)观察电能表的脉冲灯是否闪烁。如果用户是在正常的使用电量而电能表的脉冲灯应该会随着使用过程中电压负荷的不断变化有快慢的闪烁。

2)打开智能电能表对应的负荷开关然后在观察电能表的脉冲灯是否闪烁。如果打开了相应的开关后脉冲灯依然闪烁说明该智能电能表存在潜动。

2.2 检查智能电能表显示的功率是否与脉冲闪烁一致

1)脉冲灯闪烁会直接反映用户的用电情况,脉冲灯闪烁的频率越快代表用户用电功率越大,同样时间内用掉的电就越多。

2)首先,在可能存在问题的电能表,同时还得保证该智能电能表使用的客户是在正常的使用电量,再查看该用户实际使用电量的功率。并记录显示的功率值和脉冲灯闪烁的频率。

3)其次,再对计量箱中其它的智能电能表进行功率值和脉冲灯闪烁频率并进行比较。

4)将比较的结果进行整理在参考标准的功率值与闪烁频率的对比表判断该智能电能表是否存在问题,不管是频率的不对应还是脉冲间隔时间造成的功率值或频率不对应都可以表示该智能电能表可能存在问题需要及时进行调整以减少不必要的损失。

2.3 智能电能表的功率是否与该电能表显示的电流一致

1) 首先,查看该电能表的当前负荷电流并对电流值进行记录。

2) 其次,查看该智能电能表当前负荷的功率值。

3) 根据一定的计算公式计算二者是否一致,如果一致说明二者是相互匹配的,如果存在的差值过大则说明该智能电能表存在问题。

3 学会智能电能表计量异常现场判断方法的意义

随着智能电能表的不断推广和使用,需要人们对于智能电能表的认识要不断地加深,只有如此才能够对电能表的使用更加熟练,才能给人们的生活带来更大的便利。每一件新产品的出现都伴随着出现一些新问题。

(1)学会智能电能表计量异常现场判断方法可以让我们及时的发现在用电过程中存在的问题,减少对人们生活带来的不便。

(2)智能电能表在现在智能电网的建设中扮演着重要的角色,能够熟练地掌握它的工作原理和一些平时可能出现问题的解决办法对于智能电网的推广有重要的作用。

(3) 智能电能表的出现因为一些技术上的优势,有利于防止窃电、恶意超标使用电能的现象,学会这些方法对于判断是否属于正常用电,对于避免违规用电起着至关重要的作用。

(4) 学会智能电能表计量异常现场判断方法可以有效的处理用户在使用电能表过程中存在的问题,解决用户的问题,使用户能够高效、安全的用电满足人们对于用电的进一步需求。

4 小结

高精度智能电能计量系统的设计 篇7

1 高精度智能化电能计量系统

该项目的关键是实现对高精度电能计量系统的设计, 并应用在变电站中。在系统中使用模块设计法。设计采集计量装置和综合通信装置。模块化设计比较简便, 同时满足了智能电网智能仪表的要求。如果其中的某个装置发生了故障, 则不需要对其系统进行更换, 降低系统使用和升级的成本。采集装置要安装在变电站内的计量回路中, 其中控制室的通信装置可以实现串行口进而将其扩充成更多的采集装置, 接受上传的数据。

综合装置能够保证提供和用户相交互的界面, 接受用户操作指令。主要的作用是对实时数据进行显示, 保存和管理历史数据、记录故障和时间、传输变电站的网络层数据。

2 设计和装置相应的采集计量系统

在对采集计量装置进行设计中需要对下列问题进行考虑, 采集计量装置的对象是电网信号, 因此要实行信号输入和信号调理。设计要求电网内电压、电流信号每周进行256点周期采样, 这一需要可以满足模数转换器的采样速率。并且还能够采集三相电压和电流信号灯, 通过模数转换器可以实现多通道的同步采样。实行多路数的采集、处理以及综合通信装置、传输数据等。

2.1 计量装置的硬件设计

该项目内的高精度只能电能计量系统内所采集的剂量装置功能框图如下图2所示, 为了对上述要求进行满足, 采用德州仪器 (TI) 公司的16位高速6通道模数转换器-ADS8365和54x系列芯片, 借助DSP的优秀数据处理能力, 实现对其中的三相电压和电流信号进行采集和处理, 并且通过VC5409多通道缓冲串口以及电光转换模块HFBR1414完成综合通信装置数据传输。DSP内集成RAM容量有限, 因此对SRAM实行扩展中, 可以很好的扩展DSP数据空间。为了启动DSP, 要外扩FLASH下实现对程序代码存储, 方便DSP在通电后能够实现内部程序的自主运行。最大程度的减小非同步采样的误差, 同时提供硬件锁相对采样脉冲信号。

模数转换器ADC为采集计量核心, 其性能对整个系统性能和精度具有决定性的影响。本文的设计系统采样指标为:

系统计量精度要在0.5级之上, 并且其理论分辨率至少要比精度要求高出一个数量级, 同时对其他因素实行综合考虑, 要选取16模数转换器。

在奈奎斯特采样的定理可知, 采样频率大于被采样频率2倍, 采样结果可以体现原信号特征。实际应用中, 采样频率为原始信号5~10倍。对滤波的计量要求进行考虑, 要被测量2~21次, 这样采样频率至少是50×21×5=5.25KHz, 并且要对模数转换器的转换留出一定的时间, 频率不能过高, 因此设定的采样频率是12.8KHz。采样触发是在模数转换器针对输入时钟信号实行分频后得到采样触发信号, 这种信号被确定后, 采样频率也被确定, 工作时间比较容易更改, 并且还存在同步误差。

2.2 采集计量的装置软件

采集计量装置内使用的主要是采集量化后三相电压、三相电流处理, 得出参数值, 经过MCBSPSS的接口电光实行转换, 将原始数据和计算的结果输送至综合装置内, 总体流程从下图1。

主程序先要针对DSP中引脚功能和中断实行初始化, 设置DSP运行频率、复用初始地址和相应引脚是GPIO。中断采样后选取有效信号通道, PLL输入, 完成采集周期, 实施数据计算, 最后在DSP的MCBSPSS光电变换后, 传送其到综合通信装置内。

采集计量装置并测量, 先要通过HCF4051选取同步信号, 将其作为锁相环输入信号。判断通道内信号的有效性方法是:若通道采集值长期比较小或该值为0, 代表了同步信号出现了故障, 无法被当做锁相环输入, 选择下一通道, 直至找出更合适通道, VC5409通用I0数量少, 切换于VC5409内Mc BSP引脚复用I0口, 在CPLD中的6进制计数器下对HCF4051实行控制HCF4051的ABC端, 进而对相应的通道进行选择。

数据完成了对子程序数据的采集会。ADS8365片选信号ADCS在VC5409地址引脚和IO空间选通信号IS产生于CPLD。CPLD内的SPSIG引脚和HOLD[A、B、C]相互连接, 对6路的信号同步采样进行控制。

3 电能计量和电力参数测量方法

电能计量系统使用的是硬件同步采集数据, 有效提升了测量速度, 并极大的减少了软件的运算量。在同步采样原理的基础上, 实现对电能计量和电力参数的有效测量。

电压和俩妞的有效值计算, 在时间连续电流有效值I的基础上定义为:

T是周期, i是t时刻的电流瞬时值, 假设每一个工频筑起中的初步采样数是N次, 在离散数值算法电流有效值的基础上的Id计算公式是:

上式中的k是采样的序列号, i (k) 表示的是瞬时电流, TS是采样的间隔, 下面的定义是相同的。为了方便对数据进行读取和观察, 通常要下1~3要显示出数据的刷新周期, 因此, 为了实现对数据的测量, 对数据刷新周期时间的实际电流值进行显示, 要在m各供电周期采样上进行平滑滤波, 实行滤波后的电流有效值是Id, av离散数值计算公式为:

电工理论内要对周期电压U有效值的定义类似于电流I定义:

T表示的是周期, u (t) 表示t时刻的电压值。离散数值计算方法下, 电压有效值Ud值的计算公式是:

T代表周期, u (t) 为t时刻电压瞬时值。离散数值算法的电压有效值Ud, av计算公式为:

4 结语

文章对高精度智能电能计量系统的系统设计和构造进行了详细的阐述, 并且对相应的用电量计算方法进行了提出, 在实际的应用中只需要将相应的数字输送进去就能够获得相应用电量的精确化计量。

参考文献

[1]李灏.高精度智能电能计量系统设计[D].华北电力大学, 2011.10~26.

智能技术在电能计量中的应用 篇8

关键词：智能技术,电能计量,应用

智能技术在电能计量中的应用是时代发展的必然趋势, 是电网改革的需求。电能计量的准确与否直接关系到供电企业的经济效益, 所以为了提高供电企业的经济效益, 提高电网的运行效率, 要充分的发挥智能技术的优势。智能电表是一项新兴的技术, 是电网实现节能降耗的重要手段。智能电表具有计量、查询与管理等功能, 为电能计量的集中管理提供了有利的条件。智能电表的应用不仅节省了人力物力, 同时还减少了人工抄表的误操作, 提高了工作效率, 并且在数据上更加准确, 是电能计量管理的新突破, 对于促进电力企业长久发展具有重要的意义。

1 智能技术在电能计量领域的优势

1.1 完善的信息系统

智能技术本身具有非常强大的功能, 其将自动化和信息化完美的集于一身, 为电能计量管理工作提供了强大的信息流。通过智能技术在电能计量中的应用, 可以为客户提供更加人性化的服务, 并且加强了客户与供电企业之间的信息交流, 便于供电企业提供更加优质的服务。智能化技术能够及时的获取电能计量信息, 数字化网络的管理方式, 提高了电能计量的管理效率, 为促进供电企业的快速发展创造了有利的条件。

1.2 智能化的管理

对电能计量工作的高效管理, 是供电企业展现外在形象, 提成自身实力的重要途径, 所以智能技术在电能计量中的应用, 实现了智能化管理, 提高了工作的效率。智能化技术能够将各个台区之间进行有效的信息沟通, 从而提高了为用户服务的质量。用户通过智能电表, 可以及时的了解到用电状况, 然后有针对性的对用电情况进行调整, 以满足自身的用电需求, 实现节约用电的目的。

1.3 推动技术的进步与设备的更新

智能技术在电能计量中的应用是电力系统的一次革新, 也是科学技术发展的必然结果, 其为电能计量领域带来了一场变革, 淘汰了很多陈旧的设备, 并且推动了电能计量技术的进步。通过智能电表, 减少了人工抄表的误读现象, 通过远程监控装置, 不仅能够快速的获取电表的数据, 而且可以对用户的用电状况进行实时监控, 提高了计量系统的安全性。

2 智能技术在电能计量中的应用

2.1 智能电能计量装置的功能和性能得到全面提升

目前随着智能电网的建设, 与之相互配套的智能电能计量系统也备受供电企业和用户的关注, 此系统的建立则必须依靠当前先进的数字化、自动化和互动化的智能计量装置作为技术依托, 所以在这种情况下, 需要安全、先进的、数字化的智能计量装置来满足更新换代的要求。

智能电表不仅功能较为完善, 同时具有双向通信的功能, 可以有效的满足供电企业与用户之间进行交流的需求, 同时智能电能表使用了微处理器, 这对其测量的内容、功能及准确性都有了很大程度的提升。

智能电能计量装置应用后, 即使普通居民用户也可以在家里就能通过智能电能表及时的了解电力企业的电能信息, 充分的享受到供电企业个性化的信息服务。同时也可以通过智能电能表建立家庭电器区域网, 实现对家中电器进行远程控制的功能, 通过智能电能计量装置的应用, 达到了经济合理用电的目的。

用于大工业用户计量的智能电能表, 除电能计量功能外, 还将具备谐波计量、冲击负荷计量、变损计量、电能质量测量、功率越限报警、互感器合成误差补偿、负荷控制、事件记录等特殊功能;用于配电变压器计量的智能电能表, 还应具备停电采集、三相不平衡不对称测量、中性线电流测量、变压器油温测量、变损计量以及有功、无功、视在电能平衡、线路损耗电量的核实等特殊功能;与高压数字式互感器配套使用的智能电能表, 还应具有接收智能互感器输出的数字信号的功能。

2.2 具有高速的信息传输、处理能力

智能电能计量系统以计算机技术为基础, 以数字通信技术为支撑, 具有信息传输快、处理速度快、传输准确、抗干扰能力强等特点。使得计量信息的获取、传输和处理实现了一体化和实时化。

发达的数字化信息网络所具有的大信息流量和高速信息处理能力, 有效地解决了目前运行监测数据传输慢、通讯难、存储量小的难题, 极大地提高了电能计量装置运行监测水平, 将实现电能计量装置运行的全程实时监控。

2.3 提高了检定效率和检定质量

2.3.1 室内检定将全程自动化、流水线作业无人操作

智能技术所具有的数字化、自动化能力在计量检定中的充分应用, 将给计量检定工作带来一场革命。智能检定系统将彻底改变传统计量检定作业模式, 室内检定的全部工作将由封闭式全自动检定流水线来完成, 实现检定工作的全程自动化, 检定工作效率和劳动生产率得到空前提高。

2.3.2 现场检验将实现远程化

进行现场检验时, 只要把现场计量装置的数字测量信号经通信网络传回实验室, 再通过检测设备进行检验即可。计量人员只需通过智能电能计量系统进行远程控制, 就能完成电能表的现场检验工作, 无需携带校验设备奔赴现场, 节省人力、物力。提高了工作效率, 避免了人员现场工作存在的安全风险。

2.4 智能计量管理系统将实现计量器具全过程规范管理

智能技术在电能计量领域的应用, 将推动计量装置在制造技术上的更新换代, 促进检定技术的进步完善, 提高检定质量和工作效率, 提升计量人员技术水平和管理水平, 提高电能计量装置的准确性、安全性和可靠性, 实现自愈、防窃、互动和坚强。

结束语

电能计量是电力企业的重要工作, 电能计量的管理水平直接关系到供电企业的经济效益, 所以电能计量管理工作具有非常重要的作用。智能技术在电能计量工作中的应用是电力部门改革的重要举措, 是提高电能计量管理水平的重要手段。通过智能电能计量, 可以提高计量工作的准确性和可靠性, 其具有计量、信息查询和管理诸多功能, 可以实现电能计量的集中化管理, 提高了工作效率。智能技术在电能计量中的应用, 提高了计量装置的性能和功能, 提高了信息传输和处理的能力, 提高了检定效率和检定质量, 实现了电能计量工作飞跃式的发展, 从而为电力企业提高经济效益奠定了坚实的基础。

参考文献

[1]朱向阳.智能技术在电能计量领域的应用研究[J].中国电力企业管理, 2011, 7, 15.

[2]田桂林, 马玉珍.智能技术在电能计量中的优势及应用分析[J].科技创新与应用, 2013, 12, 28.

智能计量 篇9

工业生产的迅速发展带来了工业污染源的日益增加、水环境污染日益严重。为了有效地对水环境进行保护, 不但要监测污染物, 而且要监测污水排放总量。目前, 国内外较多采用的电磁式流量计、超声波式流量计等技术, 在一定程度上对污水流量的监测起到了较大的作用, 但是由于受使用条件等方面的限制, 使它们的使用范围受到了很大局限。污水排放需在下水道出口处监测, 安装空间狭小、泥沙污物多、供电难、维护难, 现有的监测技术都难以适应其安装和运行, 特别是在荒郊野外、无人看护的情况下, 仪器设备更难以保证正常运行。所以, 研制一种计量准确、安装方便、操作简单、便于管理且运行费用低的污水计量系统, 已成为现阶段环保方面的一项重要工作。

1流量计量系统概述

该系统主要利用课题小组自主研发的槽体智能流量计采集污水流量数据, 并利用中继式无线射频传输技术 (Radio Frequency) 通过自主研发的板式流量智能传感器内嵌入的通信模块与上位机进行通信[1]。系统网络层次示意图见图1。

槽体智能流量计作为系统的下机位是采集明渠污水流量的终端装置, 将自主研发的板式流量智能传感器安装在巴歇尔槽侧壁上, 并通过单片机将数据信号采回, 然后利用无线发送模块传递给上位机[2]。上位机则利用无线接收模块实现了与各槽体智能流量计的全部通信功能, 并实现污水流量的采集、记录、存储、打印等功能。

2监测软件总体设计

本系统监测软件采用Windows风格的左侧菜单栏, 它提供了方便的快捷键列表以及信息面板。整个系统是集散型的, 许多特定功能单独做成模块, 各部分均能独立工作, 如果需要对单个功能修改, 只需在相应文件中对相关模块作修改即可。

根据系统的设计要求, 监测软件分为4个模块:通信模块、数据处理模块、数据管理模块和系统界面模块, 见图2。

为了建立友好的显示与操作界面, 方便对数据的修正、统计、查询和绘图, 在进行软件设计时除了将数据和统计结果储存在数据库外, 还利用多窗体形式分别显示各种操作、统计数据和曲线图形[3], 其系统软件工作流程见图3。

3系统通信程序设计

上位机使用VB6.0应用软件, 利用其内部的MSComm控件来实现串口通信, 一般都可分为4个步骤:初始化通信端口;设定通信协议;串行通信的读写操作;关闭通信端口[4]。

3.1 串行通信协议

RS-232采用串口异步通信, 1位起始位, 15位数据位, 1位停止位。单片机每次发送17个字节数据后暂停, 等待PC机发送“召唤”命令进行下一次发送。其传输规程见表1。

3.2 上位机 (PC) 通信程序设计

系统通信程序主要完成定时向下位机发送“召唤”命令[5], 接收返回的污水流量数据帧, 按照通信协议判断各位数据位, 实现明渠液位、瞬时流量、累计流量数据的实时监测和显示。同时还可通过发送控制命令, 使下位机累计流量清零。

PC机串口只要接收到1个字符数据就触发OnComm事件, 并开始读取数据以及存入字符串变量, 直到接收到字符“f”, 再对字符串变量进行校验。如果字符“w”和“f”之间的字节长度为15, 则表示接收的数据正确并将其解析为液位、瞬时流量、累计流量数据 (液位:0.000m, 瞬时流量:00.000m3/h, 累计流量:000.000m3) , 同时在界面上显示并存入历史数据库;如果字节长度不是15, 则表示接收的数据不正确, 就将定义的错误变量mErr加1, 直到mErr≥3, 即连续3次以上出现错误数据才置零, 同时也不在界面上显示和存入历史数据库。之后将解析出的液位数据作上限、下限判断, 如果液位数据没有超过限制则将错误变量mErr清零;否则将显示报警信息。其通信流程图见图4。

4 数据库应用程序设计

4.1 数据库的创建与访问

本系统在SQL Server 2000数据库中直接新建数据库WUSHUI, 并建立多个存储过程, 通过软件程序调用存储过程进而将监测到的数据存入相应的数据库表中。系统采用ADO接口与数据库连接, 并建立独立的模块, 使用ADO数据对象进行数据访问, 其步骤为:初始化COM库, 引入ADO库文件;创建Connection对象, 并连接数据库;利用建立好的连接, 通过利用RecordSet对象取得结果记录集进行查询、处理;使用完毕后关闭连接、释放对象。数据库的数据显示及内容查询关键程序段如下:

4.2 数据分析及处理

采集到的数据通过串行口传输到上位机之后, 需要对数据进行处理, 本文主要对数据进行智能处理和数据计算。

4.2.1 智能处理数据

上位机连续3次接收到的数据为“0”或发生移位、缺失、误码时, 才在界面上显示流量数据为“0”或显示报警信息。也可以在接收到数据后加1判断, 将新接收到的数据与前一次数据作比较。如果差距太大, 则舍掉仍然显示前一次数据或稍加修改显示出来。

4.2.2 数据计算

由于下位机发送过来的数据不包含报警信息, 则需通过软件编程来实现上限、下限报警及预报警处理。可以通过将采集的数据解析后得到的液位信息作个上限、下限比较来实现报警, 还可通过公式计算污水排放量的收费价格。

5结束语

本文主要介绍了明渠污水智能流量计量系统监测软件的整体结构、主要功能和主要程序的设计。并通过运行调试, 有效解决了槽体智能流量计的数据发送和接收、实时曲线绘制以及历史数据的打印输出, 基本满足了系统对数据采集、处理的要求。实践证明, 本设计不仅工作稳定还能降低安装费用, 并及时了解现场仪表工作状态, 预测报警, 提高了系统性能价格比。

摘要：介绍了一种分布式的明渠污水流量实时监测系统, 分析了监测系统的原理、过程, 应用VB编程技术、无线通信和串口通信技术设计了系统监测软件的总体结构和主要控制功能;实现了远程监测、流量的自动采集和处理、监测数据的显示和数据库存储、实时曲线的绘制、历史数据查询及报表打印等功能。

关键词：监测软件,串口通信,数据库

参考文献

[1]马, 马福昌.新型板式流量传感器的设计[J].太原理工大学学报, 2008, 39 (3) :265-267.

[2]马, 王辉.检索式数字水位传感器智能变送器的设计[J].仪器仪表学报, 2008, 29 (4) :740-744.

[3]刘彬, 杨川.热处理分布式监控系统[J].重庆工学院学报 (自然科学版) , 2007, 21 (11) :56-59.

[4]张志强, 孙宁.基于VB的实体浮力测量系统监控软件设计[J].计算机测量与控制, 2007, 15 (12) :1844-1846.

[5]马福昌, 彭海莉, 王才.基于G SM和In ternet相结合的远程监控系统的开发[J].太原理工大学学报, 2005, 36 (4) :381-384.

智能计量 篇10

1.1基本原理

智能电表是随着科技的不断发展而产生的一种高科技智能产品，其中是以电子式电能表为原理开发出来的，其主要工作原理以及构成相对以往的感应式电表还存在着一定的差距，其中智能电表在构成上主要是电子元件，其中包括了对电网中电流、电压等内容的采样，而后再利用电表集成电路将电流和电压信号转化为脉冲信号进行传输，这样就可以对单片的控制、处理形成自动化的管理，进而形成脉冲的显示输出。

1.2智能电表的应用优势

智能电表由于其自身的独特优势，在电网系统中有着非常广泛的应用，其中不仅可以实现远程的通信，相比以往的电表还有着智能化的特点，其中主要可以表现为以下几方面内容：

1.2.1功耗低。智能电表设备在电子元件的应用上是集合而成的，其中每块电能表的功耗都相对较低，这样整个智能电表设备的功耗也会相对较低。

1.2.2精度高。智能电表的精度相对传统的电表有着精度高的特点，并且不会出现因长期使用而出现精度下降的情况，这也是智能电表应用的一大特点。

1.2.3过载大、工频范围广。智能电表过载的倍数以及工作的频率范围都相对较大，在使用过程中可以进行多种频率的状态下运行。

1.2.4功能多。智能电能使用了电子表技术，因此能够通过联网进行网络通信，从而实现远程控制、远程抄表等功能，这对传统感应电表来说是无法实现的。

2、智能电能表的总体实践思路框架

2.1硬件设计

智能电表的硬件设计包括了几个不同的部分，其中主机和计量芯片的选择是关键的部分，计量芯片是智能电表品质的重要组成部分，因此在进行硬件设计的过程中首先要对计量芯片进行专门的功能管理，这样就可以有效的保证硬件设计的合理性。

2.1.1CPU核心模块。在整个智能电表模块中CPU核心模块是一项重要的构建，对于电力参数的读取以及对电能使用的计算上也有着非常重要的作用，通过CPU核心模块能够更好的读取到电表的信息数据并且通过相应的设备来显示到一起上。而电源检测过程中对于电压的检测也是为了更好的保证电压能够在正常的情况下运行，这样也能够有效的保证CPU工作的合理性。电存储器还有着很多优势和特点，在CPU运行过程中能够保存仪表的既定参数，同时按照具体的要求来现实和读取参数的设定值。

2.1.2输入模块。该模块分为三相三线与三相四线两类接线方式，主要包括电流转换电路、电压转换电路和采样电路三部分。电流和电压调理电路是使用电

流、电压互感器，其输出信号通过调理后转换成电压信号，再被传送到电压、电流输入设备中进行信号变换。

2.1.3输出模块。输出模块使用TCP/IP协议进行输出，输出模块使用STM32F107微控制器通过串行接口和CPU通信，并把CPU读取的相关数据传送到微控制器上。这样，智能电能表就构建了一个以太网的通信接口，方便通信网络的构建。

2.2软件设计

智能电表的软件设计也包括了几个不同的部分，其中有显示程序、键盘程序、监控程序以及设定程序等等，在进行软件设计时首先要选择合适的编程语言，大多数的软件都会采用C语言来作为编程，软件的结构以及模块的设计方式也要按照要求来进行。特别是智能电表在进行使用时，需要对用电进行测量的前提下还要对测量的电压、电流以及功率等相关内容进行测量，其中单相两线、三相两线以及三相四线系统都需要对一次电流以及电压信号等转化为标准的电流信号，这样在经过信号的转换后通过相应的方式来获取电压信号传输到计量芯片上，而后由控制器通过线路来发送到相应的显示屏上。在此过程中，由于二次电流以及电压互感器输入、输出信号之间会存在着相移的情况，这样就会产生角差，如果没有进行及时的处理，那么还会对功率和电度造成一定程度的影响。从实际情况来看，市场上所用的产品中大多都是二次电流以及电压互感器的副边使得硬件电路增加来补偿相移的，这样的方式也是目前应用较多的一种。而实际应用过程中还存在着一定的复杂性，具体操作也需要进行合理的判断。另外，还有使用放大器放大二次电流和电压互感器处理的信号，然后再传送到微控制器进行采样，同时使用电位器进行调节，这会在温度变化和振动时降低测量的精度。而计量芯片对滤波和限幅直接处理后会对电流和电压信号采样，然后通过补偿相角，除掉硬件补偿电路和信号放大电路，同时也不需要电位器进行满量程和零点调节，从而显著提高了测量精度。MAXQ3180能够提供大部分的品质参数，且只需要进行做简单处理就能够进行显示、存储、显示和传输。另外，它还能提供基波电能、谐波电能、分相电流和电压的谐波均方根，这对电力质量的监控是很重要。

3、实验分析数据

这里我们应用精密的二相测试电源对智能电能表的精度进行论证，测试输入的电压为205～265V，电流范围为1～5A。表1电流值和相对误差值

精度验证的结果说明，智能电能表的测量精度较高，电流的误差范围在0.2%以内，电压的误差范围也在0.2%以内，总体上精度均达到了设计的要求。所以说，智能电能表在测量的精度上满足了设计的基本要求，并在电网的运行过程中实现了数据的互动，不仅能够对采集的数据、故障记录进行统计分析，还能满足数据采集的实时性要求，在电能计量装置中具有非常重要的作用。

4、测量三相电压法

用万用表或电压表测量电能表电压端钮的三相电压，在正常情况下，三相电压是接近相等的，约为 100V，即 Uab= Ubc= Uca= 100 V。如测得的各项电压相差较大，说明电压回路存在断线或极性接反的情况。通常采用三相三线电能表的计量装置都是采用高计高供的计量方式，高电压就会容易遭受雷击或接触不良，从而导致过电压或失压。如果条件允许，还可以将校验仪直接串入计量二次回路中，通过校验仪显示的数据及向量图来对接线是否正确做出直接的判断。

5、结束语

综上所述，随着国外对智能电能表的大力推广，电能计量行业重新充满了活力，为国内的用电采集设备、电能计量装置市场带来了巨大的机遇。在智能电能表的推广和研究领域，国内厂商不断掀起新的高潮，各种新技术、新材料和新工艺的使用也极大提高了国内电能计量装置的水平，为我国的智能电网发展提供了有利的技术后盾。

参考文献：

[1]余小刚.电能计量装置中智能电能表的实践思路构架探讨[J].中国高新技术企业，2014，34.

[2]刘毅.电能计量自动化系统在用电检查和计量管理中的应用[J].中国高新技术企业，2014，32.

[3]韩冰.提高电能计量的准确性措施探析[J].科技创新与应用，2014，33.

智能计量 篇11

1 新型智能节能建筑采暖及计量系统的总体设计

为了提高采暖系统的智能水平, 系统的可靠性和实时性成为制约采暖系统发展的瓶颈。以往的集中计量系统一般采用RS-485总线方式传输数据, 这种方式传输距离短, 安装复杂, 各个仪表独立工作, 系统的网络性太差。新的系统要求网络的控制性和实时性都有显著提高, 而高可靠性, 高数据传输速度的CAN总线技术的发展为采暖计量系统的发展提供了机会。因此, 作者采用CAN总线技术研制了新的采暖计量系统。为了达到节能环保的目的, 要求采暖系统能够判断居室内有无人员, 从而启动控制系统达到节能的目的。近几年发展起来的射频识别 (RFID.即Radio Frequency Identification) 技术具有穿透性和无屏障阅读、可重复使用、体积小型化、安全性好等特点。该技术借鉴用于建筑节能智能系统, 跟踪识别居室有无人员而调节供热阀门的启闭, 改变24小时不间断功能的现状, 达到节能的目的。

因此, 作者采用基于CAN总线和RFID技术, 研制新型的智能采暖计量系统。系统的核心设备是用户控制微处理器, 它根据传感器组、检测电路检测到的居室的状态 (温度、RFID卡信号) , 以及状态检测电路检测到的执行器 (阀门) 的状态, 发出相应智能控制信号, 通过驱动电路驱动执行器工作。

2 系统结构设计

在新型的节能建筑采暖和计量系统中包括了上位机管理系统和数据库集中器以及用户只能终端三个部分。在整个智能节能计量管理系统中, 上位机管理系统起到的作用是负责日常的数据信息管理, 方便对用户信息的查询;在数据集中器则是主要负责系统中集中和协议的转换;而用户智能终端的主要作用是能使用户进行对系统进行智能控制和用户的使用状态以及用户信息的上传, 并通过RFID卡与用户智能终端控制器配合从而探寻出房屋是否有人, 从而进行选择性的供暖。

2.1 数据集中器

目前大多数集中抄送表系统采用RS-485总线方式传输数据的数据集中器虽然价格低廉, 但是数据传输速度不快, 且不可以直接和局域网连接, 从而增加了该类系统的硬件和软件的复杂度。本系统中的数据集中器负责上位机和用户智能终端的联系, 主要实现CAN协议与TCP/IP协议的转化、数据的集中和总线隔离的作用, 传输速度快, 且可以直接通过路由器或上位机管理中心直接连接到局域网及以上网络, 更便于数据的集中管理和分析。集中器硬件主要由三部分组成, 第一部分是CAN接口部分, 由CAN总线接收器、总线光耦隔离电路、CAN控制器 (微处理器ARM系列LPC2290内部集成) 组成CAN;第二部分是以太网接口部分, 以太网接口芯片 (DM9000B) 为核心设计;第三部分是嵌入式系统 (LPC2290最小系统) , 实现TCP/IP和CAN协议的转换。

2.2 用户智能终端

用户智能终端是一个集数据采集、识别、显示、管理及控制于一体的高科技热量管理与计量智能仪器。为了确保在一定距离内智能终端不对用户居室有无人产生错误判断, 移动RFID卡必须具有良好的穿透性和准确性, 因此移动RFID卡采用n RF90S设计, 工作频率设计成433MHz[8]。读卡器通过n RF90S芯片片内的SPI口与微控制器通信。传感器采用单线数字温度传感器DS1 8B20, 数字化通信, 数据线供电, 温度测量范围广而精确, 在-10~+85℃范围内, 精度达到±0.5℃。微处理器根据温度传感器测得的居室空气温度与用户预先设定值的温度值比较, 以及读卡器是否收到相应用户移动RFID卡的信号, 即居室有无人员, 配合阀门当前状态, 自动调节供暖阀门的启闭, 并修改微处理器中的阀门状态标识。

2.3 用户智能终端

上位机管理系统是包括了用户管理和用户参数设置以及用户缴费的软件管理系统, 上位机管理系统以数据库为系统的基础, 采用了VS 2005进行开发, 因此数据通常也使用SQL 2005。

2.3.1 数据采集软件

数据采集软件开发语言采用C语言。为避免过多其它干扰, 软件写成WINDOWS服务。软件通过以太网, 利用SOCK编程, 发送相应的通信协议, 将接收到的数据进行相应解析得到采集数据, 同时将采集数据实时存储更新至数据库中。同时如果当前数据库中的余额记录过少, 程序根据相应通信协议下发指令, 停止供应热量。

2.3.2 数据管理软件

为方便管理使用, 本系统使用B/S架构, 利用ASP.NET 2.0进行开发, 与数据采集软件共用一个数据库。系统主要功能包括有:用户信息数据维护, 系统参数设置, 用户当前余额查询及用户缴费, 用户缴费记录查询, 用户实时用量记录查询, 用户历史用量记录查询。

结束语

随着时代发展, 我国的经济高速发展, 人们生活水平显著提高, 人们对生活的条件也提出了更高的要求, 在冬季的供暖问题中, 过去的供暖方式已经完全不能满足新时代人们的供暖需求。本文通过对新型智能节能建筑采暖系统和计量系统的深入剖析解读, 为提高功能系统的实用性能水平, 起到相应的作用。通过以上的测验结果表明, 这种新型的智能节能建筑采暖系统和计量系统, 完全完全符合了智能节能的是设计要求, 并且在实验证明过程中, 该系统反应速度快, 智能控制符合要求, 因此系统的实用性较强, 值得大力推广。

摘要：自改革开放以来, 我国的经济持续快速的发展, 人们的生活水平明显提高, 从而使人们对生活的物质条件要求也越来越高。随着科学技术和建筑行业的发展, 新型智能节能建筑采暖逐渐走入了人们的视野并逐步得到了普及。如今, 能源短缺已经成了一个世界性的话题, 我国是一个资源大国, 但是由于人口众多, 我国同样也是一个资源紧缺的大国。所以在资源能源的有效利用上, 相关部门绞尽脑汁, 为我国的能源节能方面起到了巨大的作用。本文通过对新型智能节能采暖和建筑节能计量系统的深入探析, 并描述了控制智能节能取暖系统的关键技术, 为高我国智能节能建筑采暖系统整体智能控制的水平起到一定的促进作用。