一体化智能电能表及电力计量与控制保护系统

今天为大家介绍一项国家发明专利——一体化智能电能表及电力计量与控制保护系统。该专利由杭州华泰电气技术有限公司申请，并于2019年1月4日获得授权公告。

内容说明

本发明涉及电力设备领域，具体涉及一种一体化智能电能表及电力计量与控制保护系统。

发明背景

中国目前正致力于建设坚强智能电网，主要涵盖电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度6个环节，其内涵是以坚强网架为基础，以通信信息平台为职称，以智能控制为手段，实现电力系统从发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节的智能感知、智能识别、智能控制的功能，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合，智能电网可以整合系统中的数据，优化电网的管理，将电网提升为互动运转的全新模式，提高整个电网的可靠性、可用性和综合效率。随着智能电网高级计量体系的研究和建设，与居民直接相关的用电信息采集和在线控制保护的功能需求逐渐显现。由于用户各种需求的增加，要去智能电力计量表除了需要具备传统多功能电力计量表的功能外，还需要具备双向通行功能、双向计量功能、多种负荷控制方式、电源控制保护、电能质量检测和远程升级等功能。

目前我国电力系统在用电环节仍以传统用电方法为主，只是采用智能电能表与空气开关配合使用，在电力参数测量和远程抄表方面有初步应用，目前国内广泛应用的分时峰谷电表、预付费电表和自动抄表均不支持信息和电脑的交互，他们都不能同电网和用户进行实施互动，缺少具有电力计量、只能控制和双向通信的产品面世。

随着国家对电网及其设备等智能化升级及改造的展开，不仅需要控制保护系统对客户端故障进行保护性自动分闸，同时也需要对由于供电前端的异常故障进行保护分闸，还需要故障解除后在符合安全规范的前提下重新合闸恢复供电。尤其是根据2011年颁布的《中华人民共和国国家标准：住宅设计规范（GB50096-2011）》的要求，新建住宅被建议应安装过电压、欠电压保护装置。但是，在实际操作中，市场上的现有产品都存在如下缺陷：主要使用空气开关，只能针对用户过流、短路、漏电等故障进行控制保护分闸，且分闸后无法自动合闸；或者在智能电表后加装一个能自动分合闸的微型断路器，但作为两个分立元件，智能电表无法检测控制微型断路器。上述情形阻碍了智能电网向用电领域的延伸进行。

随着阶段电价政策在国内的推广和展开，用户的用电量被分为几个阶段，为了更合理的安排自己的用电，用户有了解每天甚至是每个时刻自己用电信息的需求；而供电公司一般只于每月底向用户提供一张用电量及金额的单据。此时，用电信息对于用户来说属于历史信息，只能指导缴费，无法合理的安排自己的用电情况。若用户想及时了解自己的用电情况，只能去表箱查看。而由于大单元地方电力计量表箱是物业集中管理，业主无法直接看到电力计量表的数据。对于用户关心的阶梯电价的设置情况，更是只能通过去供电公司营业厅去查询。因此，目前通过人工的方式来获取用电信息的方法不仅繁琐不便，而且无法实时提供，用户无法实时根据用电实际情况调整自己的用电计划。

综上所述，如何提供一种兼具智能电力计量表与智能微型断路器功能，实时计量电力数据并双向传输，且能根据电网实时参数主动保护分闸并现场、远程报警，故障解除后在符合相关规范的前提下自动或根据远程命令合闸，同时具有电能质量监测和远程升级等功能，成为本领域亟待解决的一项技术问题。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种一体化智能电能表及电力计量与控制保护系统，实现电力数据的计量，且能根据电网实时参数主动保护分闸和在故障解除后自动或根据远程命令合闸，并能实现电力数据和控制信号的实时双向传输。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一体化智能电能表，包括：计量检测模块、线路保护模块、主控模块和电源模块。

本发明的一体化智能电能表，通过在智能电力计量表上集成线路保护模块，实现了电能表的安全、自动分合闸操作，避免了传统的保护开关断开后无法自动合闸需要人工操作的步骤，提高了智能化程度。另一方面，通过在通信单元前设置加密单元，实现了通信内容的加密传输，从而提高了智能电能表的安全性，使之能接入公用网络，实现了电能表与用户之间的直接数据交互，克服了传统的电能表仅由供电公司接收数据的缺陷。

另一方面，本发明的电力计量与控制保护系统，将上述智能电能表通过电力线通信接入基于云计算的互联网，在不改变用户习惯的情况下，方便用户与供电管理部门及时了解掌握用电信息，进而合理用电、管电，最终实现节约用电；同时可建立和进一步完善用电统一数据平台的数据范围，将用户供电线路的潮流数据纳入其中，实现建立智能用电全景潮流分布模型，实时检测供电线路负荷状态，为确保用电安全发挥更大的作用。此外，通过收集用户的用电规划和虚拟用电的模拟结果，可以预测未来用电趋势，并进行经济和安全性分析，从而彻底改变以往对于用户用电潮流的感知和分析控制能力不足的局面，为实现智能电网提供重要的技术支撑。