一种智能电表的电能计量方法、装置及智能电表与流程

本技术涉及电能计量，尤其涉及一种智能电表的电能计量方法、装置及智能电表。

背景技术：

1、在现代电力系统中，智能电表已成为测量电能消耗的主要工具，主要应用于能源管理系统、数字化变电站、配电网以及智能楼宇等。智能电表通过采样电路获取相关电能计量参数，例如采集用电侧的电流和电压的模拟信号，并由计量芯片将模拟信号转换为数字信号后进行消耗电能的计量。

2、为了确保计量的准确性，智能电表通常以固定的高频率地采集用电侧电流和电压的模拟信号进行电能计量。然而，智能电表进行高频率信号采集，不仅会增加智能电表的功耗，同时也会造成智能电表计算资源的浪费。

技术实现思路

1、本技术提供一种智能电表的电能计量方法、装置及智能电表，其解决了目前智能电表的计量芯片以固定采集频率进行电能计量，不利于智能电表的低功耗设计的技术问题，达到了能够根据用电负荷情况灵活调整采集频率以降低智能电表功耗，确保智能电表在计量精度和能效上达到平衡的技术效果。

2、为了达到上述目的，本技术采用的主要技术方案包括：

3、第一方面，本技术实施例提供一种智能电表的电能计量方法，所述智能电表具有低功耗计量模式和低功耗休眠模式，所述方法包括：

4、对用电端的实时计量参数进行采样，并根据采样到的实时计量参数进行电能计量；

5、在监测到所述实时计量参数处于低波动状态的情况下，根据所述实时计量参数监测所述用电端的用电负荷情况；

6、如果所述用电端的当前用电负荷大于预设阈值，则降低所述实时计量参数的采样频率，以使所述智能电表进入所述低功耗计量模式；

7、如果所述用电端的当前用电负荷小于等于预设阈值，则控制所述智能电表进入所述低功耗休眠模式，其中，所述低功耗休眠模式是指所述智能电表定期进入休眠状态、并在唤醒状态时对所述实时计量参数进行采样。

8、本技术实施例提出的电能计量方法，本技术实施例能够实时监测并分析用电负荷的变化情况，在负荷变化较大时能够以正常的采样频率实现精确的电能计量。而在负荷变化较小时，能够根据实时计量参数的波动，及时捕捉到用电端的用电负荷变化较低的情况，进而针对用电负荷的具体情况选择进入低功耗计量模式或低功耗休眠模式，实现智能电表在进行电能计量时采样频率的动态调节，有效减少了智能电表对实时计量参数的过度采样与数据处理，并能够在用电端没有用电负荷的极端情况，通过设置相应的低功耗休眠模式，在非必要时段进入休眠状态，最大程度地降低智能电表的能耗。

9、综上所述，本技术实施例能够在用电负荷较低的情况下，自适应地降低采样频率甚至进入定期休眠状态，从而在保证电能计量功能的前提下，显著降低智能电表的总体能耗，并且实现智能电表的资源最优化利用，不仅能为智能电表的数据通信、故障监测等其他功能预留更多的计算资源，还减少了智能电表在高频率运行相的磨损和老化，提高智能电表的设备可靠性。

10、可选地，在所述智能电表进入所述低功耗休眠模式的情况下，所述休眠状态的持续时间大于所述唤醒状态的持续时间。

11、本技术实施例针对所述低功耗休眠模式，通过设置所述休眠状态达到降低能耗的目的，同时通过设置所述唤醒状态维持了智能电表的电能计量功能。进而通过休眠状态的持续时间大于所述唤醒状态的持续时间的设置，使智能电表达到既能满足当前用电负荷情况的电能计量需求，又有效降低能耗的效果。

12、可选地，所述监测到所述实时计量参数处于低波动状态，包括：

13、获取预设宽度的滑动窗口，以预设步长移动所述滑动窗口，并对移动前后所述滑动窗口内的所述实时计量参数进行比较；

14、在连续移动所述滑动窗口达到预设次数且移动前后所述滑动窗口内的所述实时计量参数均相同的情况下，确定所述实时计量参数处于低波动状态。

15、本技术实施例通过对滑动窗口内参数的连续比较与多次验证，实现所述实时计量参数波动状态的判断，在监测到参数连续稳定的情况下判断为低波动状态。由此可见，这种细粒度的波动监测方法，能够准确捕捉到用电端的电能计量相关的参数变化，确保了波动监测的准确性并减少误判的可能性，从而提高了对用电端用电负荷变化情况的精确感知能力。

16、可选地，所述降低所述实时计量参数的采样频率，包括：

17、确定所述用电端在一天当中的稳定负荷时段和波动负荷时段；

18、在所述低波动状态出现在所述稳定负荷时段的情况下，将所述滑动窗口的宽度的倒数作为所述智能电表的当前采样频率；

19、在所述低波动状态出现在所述波动负荷时段的情况下，获取预设调整系数，并将所述预设调整系数与所述滑动窗口的宽度的倒数的乘积作为所述智能电表的当前采样频率。

20、本技术实施例在一天中划分稳定负荷时段和波动负荷时段，在此基础上实现采样频率的准确调整，能够根据是否负荷用电端的日常用电习惯，对应调整降低采样频率的量化策略，使利用调整后的当前采样频率进行参数采样时，能够即满足地波动状态下的电能计量采样，由可以保持足够的采样频率以捕捉不确定大致走向的负荷波动情况，提高了采样频率调整的灵活性和随机应对能力。

21、可选地，所述确定所述用电端在一天当中的稳定负荷时段和波动负荷时段，包括：

22、获取所述用电端在若干天前至当前日期之间的历史负荷数据，并对所述历史负荷数据按照一天的时序进行拟合，以得到所述用电端在一天当中的历史负荷拟合序列；

23、按照预设间隔将所述历史负荷拟合序列划分为若干个子序列，并分析每个子序列的方差；

24、将所述方差低于预设方差阈值的子序列对应的时间间隔作为所述稳定负荷时段，并将所述方差高于预设方差阈值的时间间隔作为所述波动负荷时段。

25、本技术实施例考虑到用电端的用电习惯通常具有一定的时序性，因此为了使智能电表的采样频率进行更符合实际用电习惯，在对当前采样频率进行设置了参考历史负荷情况的调整机制，以使当前采样频率的调整更符合用电端的实际用电习惯。

26、可选地，在所述智能电表进入所述低功耗计量模式的情况下，所述方法还包括：

27、将相邻两个采样时刻获取到的所述实时计量参数进行比对，并在比对结果为所述实时计量参数不相同的情况下，确定所述低波动状态消除，并控制所述智能电表退出所述低功耗计量模式。

28、本技术实施例通过设置相邻两个采样时刻的参数比对机制，实现对低波动状态消除时的及时监测，以防止继续采用降低的采样频率而造成电能计量误差的情况发生，确保能够根据实时用电情况及时停止低功耗计量模式，满足电能计量的准确性要求。

29、可选地，在确定所述低波动状态消除的情况下，所述方法还包括：

30、获取预先缓存的电能计量回溯数据，其中，所述电能计量回溯数据包括在所述相邻两个采样时刻之间获取的实时计量参数；

31、根据所述电能计量回溯数据对所述相邻两个采样时刻之间的电能进行计量，以得到电能补偿量；

32、基于所述电能补偿量对当前的电能计量结果进行误差补偿。

33、本技术实施例利用电能计量回溯数据，对低功耗计量模式与正常计量模式的切换阶段，对因降低采集频率而造成电能计量误差的补偿，从而使智能电表既能够避免过度采样与数据处理导致能耗浪费，又能够确保电能计量结果的准确性，有利于消除因降低采样频率而造成的电能计量误差。

34、可选地，在监测到所述实时计量参数未处于低波动状态的情况下，所述方法还包括：

35、保持当前采样频率对所述用电端的实时计量参数进行采样。

36、本技术实施例能够在用电端的负荷波动较大的情况以智能电表正常的高采样频率进行电能计量，因此能够在不影响智能电表正常的准确电能计量功能的同时，实现低功耗设计。

37、第二方面，本技术实施例提供一种智能电表的电能计量装置，所述智能电表具有低功耗计量模式和低功耗休眠模式，所述电能计量装置包括：

38、采样单元，用于对用电端的实时计量参数进行采样；

39、计量单元，用于根据采样到的实时计量参数进行电能计量；

40、监测单元，用于对所述实时计量参数进行监测，并在监测到所述实时计量参数处于低波动状态的情况下，根据所述实时计量参数监测所述用电端的用电负荷情况；

41、所述计量单元还用于，在所述用电端的当前用电负荷大于预设阈值的情况下，降低所述实时计量参数的采样频率，以使所述智能电表进入所述低功耗计量模式，以及在所述用电端的当前用电负荷小于等于预设阈值的情况下控制所述智能电表进入所述低功耗休眠模式，其中，所述低功耗休眠模式是指所述智能电表定期进入休眠状态、并在唤醒状态时对所述实时计量参数进行采样。

42、本技术实施例提出的电能计量方法，本技术实施例能够实时监测并分析用电负荷的变化情况，在负荷变化较大时能够以正常的采样频率实现精确的电能计量。而在负荷变化较小时，能够根据实时计量参数的波动，及时捕捉到用电端的用电负荷较低的情况，进而针对用电负荷的具体情况实现智能电表在进行电能计量时采样频率的动态调节，有效减少了智能电表对实时计量参数的过度采样与数据处理。此外，本技术实施例还考虑到用电端没有用电负荷的极端情况，通过设置相应的低功耗休眠模式，在非必要时段进入休眠状态，最大程度地降低智能电表的能耗。

43、综上所述，本技术实施例能够在用电负荷较低的情况下，自适应地降低采样频率甚至进入定期休眠状态，从而在保证电能计量功能的前提下，显著降低智能电表的总体能耗，并且实现智能电表的资源最优化利用，不仅能为智能电表的数据通信、故障监测等其他功能预留更多的计算资源，还减少了智能电表在高采样频率运行下的磨损和老化。

44、第三方面，本技术实施例提出的一种智能电表，包括存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行上述实施例所述的智能电表的电能计量方法。

45、本技术实施例提出的电能计量方法，本技术实施例能够实时监测并分析用电负荷的变化情况，在负荷变化较大时能够以正常的采样频率实现精确的电能计量。而在负荷变化较小时，能够根据实时计量参数的波动，及时捕捉到用电端的用电负荷较低的情况，进而针对用电负荷的具体情况实现智能电表在进行电能计量时采样频率的动态调节，有效减少了智能电表对实时计量参数的过度采样与数据处理。此外，本技术实施例还考虑到用电端没有用电负荷的极端情况，通过设置相应的低功耗休眠模式，在非必要时段进入休眠状态，最大程度地降低智能电表的能耗。

46、综上所述，本技术实施例能够在用电负荷较低的情况下，自适应地降低采样频率甚至进入定期休眠状态，从而在保证电能计量功能的前提下，显著降低智能电表的总体能耗，并且实现智能电表的资源最优化利用，不仅能为智能电表的数据通信、故障监测等其他功能预留更多的计算资源，还减少了智能电表在高频率运行相的磨损和老化。