一种基于功率因数的双向智能电表电能计量方法技术

一种基于功率因数的双向智能电表的电能计量方法，包括双向智能电表，所述双向智能电表包括电压采集电路、电流采集电路、电能芯片、MCU芯片、液晶显示装置和串口通信装置；所述电压采集电路、电流采集电路分别连接电能芯片，电压采集电路、电流采集电路分别向电能芯片传输采集信息；电能芯片连接MCU芯片，电能芯片与MCU芯片互相传送信息，液晶显示装置、串口通信装置分别连接MCU芯片并与MCU芯片双向通讯，其特征在是，双向智能电表的电能计量方法包括以下步骤：步骤一，首先初始化，然后读取MCU芯片中EEPROM存储的初始正反向电能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光伏发电智能家居领域，具体地，涉及一种基于功率因数的双向智能电表电能计量方法。
技术介绍
随着工业的发展与全球能源结构的变化，人类对化石能源枯竭、能源安全和环境恶化的担忧导致对清洁、可再生能源的需求增大，新型可再生能源的发展已经受到世界各国的重视，而太阳能作为一种丰富、绿色、环保且无污染的可再生能源越来越受到人们的青睐。我国作为一个能源消耗大国，正在大力发展太阳能，光伏产业在政府政策的支持下迅速发展。而作为新兴技术的智能家居配合户用光伏发电系统正在走进千家万户。同时，国家电网发布了《关于做好分布式光伏发电并网服务工作的意见》等相关意见与规定，当光伏发电量不够时，可由电网供电给用户；当光伏发电量有余时，允许用户将余电并入电网。因此，双向智能电表在这套系统中的地位显得至关重要。一方面，国网需要记录从电网传入用户和从用户并入电网的电能来进行计费处理。另一方面，根据智能家居的要求，用户也希望实时知道自己的耗电量和售电量。所以，在双向智能电表中准确地进行正向和反向电能的计量成为其中的关键。目前，对智能电表通过对功率因数的判断进行双向电量的计量方法提出了设想方案，但还是没有好的具体实施方案，并可支持具有分布式发电的用户并入电网。
技术实现思路
针对现有技术的缺少，本专利技术的目的是提供一种基于功率因数的双向智能电表电能计量方法，应用于双向电能表中，可以分别记录并入电网的电能与从电网消耗的电能，并能够测量有功功率、视在功率、功率因数、电压和电流有效值等参数供用户查看并网情况。一种基于功率因数的双向智能电表的电能计量方法，包括双向智能电表，所述双向智能电表包括电压采集电路、电流采集电路、电能芯片、MCU芯片、液晶显示装置和串口通信装置；所述电压采集电路、电流采集电路分别连接电能芯片，电压采集电路、电流采集电路分别向电能芯片传输采集信息；电能芯片连接MCU芯片，电能芯片与MCU芯片互相传送信息，液晶显示装置、串口通信装置分别连接MCU芯片并与MCU芯片双向通讯，其特征在是，双向智能电表的电能计量方法包括以下步骤：步骤一，首先初始化，然后读取MCU芯片中EEPROM存储的初始正反向电能。步骤二，初始化电能芯片，开始测量。步骤三，电能芯片读取电能脉冲；当读取到电能脉冲时，电压采集电路、电流采集电路分别测量此时瞬时电压u、瞬时电流i。步骤四，计算出电压有效值U、电流有效值I和有功功率P、视在功率S。步骤五，计算功率因数通过判断的正负来进行正向电能和反向电能的累加，并将累加数据存入EEPROM。步骤六，MCU芯片对上述数据处理后传送至液晶显示装置显示。所述串口通信装置与MCU芯片双向通讯，当串口通信装置接收到查询指令，且主控芯片接收到该查询指令，则向电能芯片发送相关查询指令，并将查询结果返回到串口，执行查询指令后返回步骤三；若没有接收到串口查询指令，依然返回步骤三，再进行循环。进一步说，当需要从电网输入电能到用户侧，即从电网吸收有功功率，此时为正向电能计量；当电能从用户侧输出到电网，即向电网输出有功功率，此时为反向电能计量。进一步说，所述计算电压有效值U的计算公式是进一步说，所述计算电流有效值I的计算公式是进一步说，所述计算有功功率P的计算公式是进一步说，所述计算视在功率S的计算公式是S＝UI。进一步说，所述电能芯片是BL0929。与现有方法相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术提出了一种利用功率因数实现双向计量的方法，即如何建立功率状态的四象限分布表和基于功率因数判断电流方向，并给出了如何通过功率因数判断来进行双向计量的详细步骤。该方法可以在EEPROM里面得到正向、反向电能的累加数据，显示在液晶屏上，使用户实时了解用电数据，同时步骤四、步骤五中算得的数据也可以显示在液晶屏上，扩展了双向电表的功能。二，本专利技术不仅能实时显示正向、反向电能的累加数据，还能够在液晶屏上显示有功功率、功率因数、实时电压有效值和电流有效值等重要用电信息。三，本专利技术判断准确，不会产生误判，对于正向、反向电能的存储可靠，不会出现掉电丢失原有的存储数据的问题，能够很好地应对电网的突发状况。附图说明图1为本专利技术电能计量方法的流程示意图。图2为双向智能电表的结构示意图。图3为电压有效值U、电流有效值I、有功功率P、视在功率S和功率因数的计算流程示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下具体实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。如图1所示，本专利技术所述一种基于功率因数的双向智能电表的电能计量方法，其包括双向智能电表，所述双向智能电表包括电压采集电路、电流采集电路、电能芯片、MCU芯片、液晶显示装置和串口通信装置；所述电压采集电路、电流采集电路分别连接电能芯片，电压采集电路、电流采集电路分别向电能芯片传输采集信息；电能芯片连接MCU芯片，电能芯片与MCU芯片互相传送信息，液晶显示装置、串口通信装置分别连接MCU芯片并与MCU芯片双向通讯，其特征在是，双向智能电表的电能计量方法包括以下步骤：步骤一，首先初始化，MCU芯片读取EEPROM中存储的初始正反向电能数据。MCU芯片选用STC12C5A60S2芯片，EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)，又称电可擦可编程只读存储器，是一种掉电后数据不丢失的存储芯片。EEPROM可以在电脑上或专用设备上擦除已有信息，重新编程。在本方法中，用户可以根据结算周期定时重置数据，避免由于EEPROM存储上限限制而无法读取更多数据。步骤二，对电能芯片BL0929进行初始化，然后开始测量。步骤三，当读取到电能脉冲时，电压采集电路、电流采集电路分别测量此时瞬时电压u、瞬时电流i。标准高低电能脉冲是电子式电能表重要的输出信号，此方法的重点之一就是产生稳定的、等时间间隔的标准高低电能脉冲，电能脉冲产生电路有多种实现方法,可以使用电压/频率或电流/频率变换电路或硬件分频电路,也可以使用ADE775X系列单相/多相多功能电能测量集成电路等方便地产生脉冲,还可以使用CPLD或FPGA设计超常字长累加器，利用数字量积分/频率变换原理产生脉冲，本方法建议使用软件的方法产生电能脉冲。软件法能够用极小的程序量产生标准的高低脉冲,硬件上仅占用CPU的定时器资源。这样可以使电路结构简单并节约成本，这里不再赘述。步骤四，通过积分的方法计算出电压有效值U、电流有效值I和有功功率P、视在功率S，具体表达式为S＝UI。考虑到实际电路无法完成积分运算，而是利用加法运算来完成，由于电能脉冲时间间隔相同，将上述公式分别改写为离散形式有S＝UI。由上述公式可知所得到的U、I、P、S都是实时数据，能够很好地反映目前光伏并网系统的运行情况，上述数据计算流程图可见图3。步骤五，计算功率因数根据四象限功率原理，在既有供电端又有用电端的双端系统中，由于规定了相同的电流方向，此时算出的功率因数不能再用来表示系统呈容性还是感性，只能用通过判断系统中有功功率的方向，而供用电状态与有功功率方向相关，功率状态的四象限本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于功率因数的双向智能电表的电能计量方法，包括双向智能电表，所述双向智能电表包括电压采集电路、电流采集电路、电能芯片、MCU芯片、液晶显示装置和串口通信装置；所述电压采集电路、电流采集电路分别连接电能芯片，电压采集电路、电流采集电路分别向电能芯片传输采集信息；电能芯片连接MCU芯片，电能芯片与MCU芯片互相传送信息，液晶显示装置、串口通信装置分别连接MCU芯片并与MCU芯片双向通讯，其特征在是，双向智能电表的电能计量方法包括以下步骤：步骤一，首先初始化，然后读取MCU芯片中EEPROM存储的初始正反向电能；步骤二，初始化电能芯片，开始测量；步骤三，电能芯片读取电能脉冲；当读取到电能脉冲时，电压采集电路、电流采集电路分别测量此时瞬时电压u、瞬时电流i；步骤四，计算出电压有效值U、电流有效值I和有功功率P、视在功率S；步骤五，计算功率因数cosφ＝P/S，通过判断cosφ的正负来进行正向电能和反向电能的累加，并将累加数据存入EEPROM；步骤六，MCU芯片对上述数据处理后传送至液晶显示装置显示；所述串口通信装置与MCU芯片双向通讯，当串口通信装置接收到查询指令，且主控芯片接收到该查询指令，则向电能芯片发送相关查询指令，并将查询结果返回到串口，执行查询指令后返回步骤三；若没有接收到串口查询指令，依然返回步骤三，再进行循环。...

【技术特征摘要】
1.一种基于功率因数的双向智能电表的电能计量方法，包括双向智能电表，所述双向智能电表包括电压采集电路、电流采集电路、电能芯片、MCU芯片、液晶显示装置和串口通信装置；所述电压采集电路、电流采集电路分别连接电能芯片，电压采集电路、电流采集电路分别向电能芯片传输采集信息；电能芯片连接MCU芯片，电能芯片与MCU芯片互相传送信息，液晶显示装置、串口通信装置分别连接MCU芯片并与MCU芯片双向通讯，其特征在是，双向智能电表的电能计量方法包括以下步骤：步骤一，首先初始化，然后读取MCU芯片中EEPROM存储的初始正反向电能；步骤二，初始化电能芯片，开始测量；步骤三，电能芯片读取电能脉冲；当读取到电能脉冲时，电压采集电路、电流采集电路分别测量此时瞬时电压u、瞬时电流i；步骤四，计算出电压有效值U、电流有效值I和有功功率P、视在功率S；步骤五，计算功率因数cosφ＝P/S，通过判断cosφ的正负来进行正向电能和反向电能的累加，并将累加数据存入EEPROM；步骤六，MCU芯片对上述数据处理后传送至液晶显示装置显示；所述串口通信装置与MCU芯片双向通...

【专利技术属性】
技术研发人员：李威，王志新，
申请(专利权)人：嘉兴清源电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33