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一种一体化双向计量与监控系统

阅读：581发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种一体化双向计量与监控系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种一体化双向计量与监控系统，包括：双向计量精度计算系统，将微电网中的谐波信号采用小波变换分离高频分量，然后采用双重Kalman滤波算法将三相信号映射到静止坐标系进行计算；计量与计费模式系统，基于上述基波电能与谐波电能加权组合计费，通过价格机制实现电能质量治理；双向计量监控系统，采用双路计量分别实现分布式电源及用户计量，采用双向独立计量实现购、售电及补贴计量，兼容单相与三相计量，采用FreeRTOS多任务实时调度管理系统进行监测任务执行。本发明实现数据采集的实时性和精度，同时实现电能双向独立计量等功能。，下面是一种一体化双向计量与监控系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种一体化双向计量与监控系统，其特征在于，包括：
双向计量精度计算系统，将微电网中的谐波信号采用小波变换分离高频分量，利用加窗算法计算低频分量，得到基波及各次谐波副值、相位信息，隔离高频分量后的信号进行快速傅里叶变换，得到噪声、奇异突变信号信息，然后采用双重Kalman滤波算法将三相信号映射到静止坐标系进行计算；
计量与计费模式系统，基于上述基波电能与谐波电能加权组合计费，采用层次分析法建立电能质量评估模型及电能质量的定价模型，并通过价格机制实现电能质量治理；
双向计量监控系统，采用双路计量分别实现分布式电源及用户计量，采用双向独立计量实现购、售电及补贴计量，兼容单相与三相计量，采用FreeRTOS多任务实时调度管理系统进行监测任务执行。
2.根据权利要求1所述的一种一体化双向计量与监控系统，其特征在于，双向计量精度计算系统基于用电数据特征提取与模型匹配，实现用户用电模式识别后进行精确双向计量。
3.根据权利要求1所述的一种一体化双向计量与监控系统，其特征在于，双重Kalman滤波算法将三相信号映射到静止坐标系进行计算，得到三相信号的幅值、相位和频率突变及三相不平衡情况下的电参数计算。
4.根据权利要求1所述的一种一体化双向计量与监控系统，其特征在于，所述层次分析法为采集电能质量评估指标信息，对比指标进行重要程度对比并构造判断矩阵求特征值用于一致性检验，然后依据权重评估电能质量等级，检验一致后确定奖惩电价、得到上网电价。
5.根据权利要求1所述的一种一体化双向计量与监控系统，其特征在于，双路双向计量采用电流、电压双向电路连接双向电能计数器并通过计量处理器进行双向电能计量计算，最终通过通讯接口实现整个微电网的监控数据传输。
6.根据权利要求1所述的一种一体化双向计量与监控系统，其特征在于，所述监测任务包括双向独立计量、补贴计量、电参数监测及电能质量监测。

说明书全文

一种一体化双向计量与监控系统

技术领域

[0001] 本发明属于微电网技术领域，具体涉及一种一体化双向计量与监控系统。

背景技术

[0002] 户用双向计量、监控和能效管理终端，作为用户侧微电网的重要控制装置，可用于单层结构的家庭/楼宇级用户微电网的一体化监控和管理，提高用户侧微电网的运行效率、可靠性及安全性。然而，现有的双向计量与监控在数据的采集上实时性和精度不高，导致最终计费不能合理化，成本变高。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种一体化双向计量与监控系统，实现数据采集的实时性和精度，同时实现电能双向独立计量等功能。

[0004] 本发明提供了如下的技术方案：

[0005] 一种一体化双向计量与监控系统，包括：

[0006] 双向计量精度计算系统，将微电网中的谐波信号采用小波变换分离高频分量，利用加窗算法计算低频分量，得到基波及各次谐波副值、相位信息，隔离高频分量后的信号进行快速傅里叶变换，得到噪声、奇异突变信号信息，然后采用双重Kalman滤波算法将三相信号映射到静止坐标系进行计算；

[0007] 计量与计费模式系统，基于上述基波电能与谐波电能加权组合计费，采用层次分析法建立电能质量评估模型及电能质量的定价模型，并通过价格机制实现电能质量治理；

[0008] 双向计量监控系统，采用双路计量分别实现分布式电源及用户计量，采用双向独立计量实现购、售电及补贴计量，兼容单相与三相计量，采用FreeRTOS多任务实时调度管理系统进行监测任务执行。

[0009] 优选的，双向计量精度计算系统基于用电数据特征提取与模型匹配，实现用户用电模式识别后进行精确双向计量。

[0010] 优选的，双重Kalman滤波算法将三相信号映射到静止坐标系进行计算，得到三相信号的幅值、相位和频率突变及三相不平衡情况下的电参数计算。

[0011] 优选的，所述层次分析法为采集电能质量评估指标信息，对比指标进行重要程度对比并构造判断矩阵求特征值用于一致性检验，然后依据权重评估电能质量等级，检验一致后确定奖惩电价、得到上网电价。

[0012] 优选的，双路双向计量采用电流、电压双向电路连接双向电能计数器并通过计量处理器进行双向电能计量计算，最终通过通讯接口实现整个微电网的监控数据传输。

[0013] 优选的，所述监测任务包括双向独立计量、补贴计量、电参数监测及电能质量监测。

[0014] 本发明的有益效果是：本发明集成双路、双向独立计量功能，降低了计量成本，实现了多种不同计量模式，兼具微电网监控数据采集功能，为微电网控制与能效管理提供基础；兼容了单向与三相计量，提升了系统的适用性，采用多任务实时调度管理实现了数据采集的实时性和精度；依据评估模型指定的计费模式，使电能质量治理监控更合理。附图说明

[0015] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

[0016] 图1是本发明软件系统功能示意图；

[0017] 图2是本发明双重Kalman滤波算法示意图；

[0018] 图3是本发明用户模式识别计算流程示意图；

[0019] 图4是本发明层次分析法计算上网电价流程示意图；

[0020] 图5是本发明双路、双向计量硬件原理结构示意图；

[0021] 图6是本发明硬件结构设计原理示意图。

具体实施方式

[0022] 如图1所示，一种一体化双向计量与监控系统，包括：

[0023] 双向计量精度计算系统，将微电网中的谐波信号采用小波变换分离高频分量，利用加窗算法计算低频分量，得到基波及各次谐波副值、相位信息，隔离高频分量后的信号进行快速傅里叶变换，得到噪声、奇异突变信号信息，然后采用双重Kalman滤波算法将三相信号映射到静止坐标系进行计算；

[0024] 计量与计费模式系统，基于上述基波电能与谐波电能加权组合计费，采用层次分析法建立电能质量评估模型及电能质量的定价模型，并通过价格机制实现电能质量治理；

[0025] 双向计量监控系统，采用双路计量分别实现分布式电源及用户计量，采用双向独立计量实现购、售电及补贴计量，兼容单相与三相计量，采用FreeRTOS多任务实时调度管理系统进行监测任务执行。

[0026] 如图3所示，双向计量精度计算系统基于用电数据特征提取与模型匹配，实现用户用电模式识别后进行精确双向计量，无需用户配合和额外假装符合采集终端，实现了无约束的户外数据采集，基于用电数据特征提取与模型匹配，实现用户用电模式的识别，具体的，通过等效距离计算法与模型库进行匹配得到投切电器的负荷类型。

[0027] 如图2所示，双重Kalman滤波算法将三相信号映射到静止坐标系进行计算，得到三相信号的幅值、相位和频率突变及三相不平衡情况下的电参数计算，快速且精确，动态性好，精度高。

[0028] 如图4所示，所述层次分析法为采集电能质量评估指标信息，对比指标进行重要程度对比并构造判断矩阵求特征值用于一致性检验，然后依据权重评估电能质量等级，检验一致后确定奖惩电价、得到上网电价，实现了电能优质优价，并通过价格机制实现电能质量治理，采用了电费经济手段，促进电能质量自我治理。

[0029] 如图5所示，双路双向计量采用电流、电压双向电路连接双向电能计数器并通过计量处理器进行双向电能计量计算，最终通过通讯接口实现整个微电网的监控数据传输，硬件电路设计如图。

[0030] 如图1-图6所示，系统在硬件上采用如图6所示的设计，双通路采集转换到MCU进行上位通信，采用FreeRTOS多任务实时调度管理实现数据采集的实时性和精度，同时实现电能双向独立计量、补贴计量、电参数监测及电能质量监测等功能，集成双路、双向独立计量功能，降低了计量成本，实现了多种不同计量模式，兼具微电网监控数据采集功能，为微电网控制与能效管理提供基础；兼容了单向与三相计量，提升了系统的适用性。

[0031] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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