一种多模式组合式电能表及其控制方法

技术领域

本发明涉及电力系统领域，具体涉及一种多模式组合式电能表及其控制方法。

背景技术

在现有技术中，传统的多用户电能表不能同时实现单相、三相及多回路组合控制的不同计量模式，需分别安装单相表、三相表及多回路控制表，如后续应用场景更改，单相用户更改为三相用户、三相用户更改为三个单相用户或用户有能耗管理节能降耗需求进行多回路控制时，需客户重新更换对应计量模式的电能表，成本高，灵活性差。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术不能同时满足单相、三相及多回路组合控制，需分别安装单相表、三相表及多回路控制表的成本高、灵活性差的问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种多模式组合式电能表，所述多模式组合式电能表包括：主机模块；所述主机模块包括：主控制器、第一计量及采集电路以及第一控制电路；

所述第一计量及采集电路包括三个第一电路采集端口，各第一电路采集端口适于与用户的供电回路连接，所述第一计量及采集电路用于采集计量得到各第一电路采集端口对应供电回路的用电数据；

所述第一控制电路包括：三个与第一电路采集端口一一对应的第一控制子电路，所述第一控制子电路适于与其对应第一电路采集端口连接的供电回路连接，以控制相应供电回路的通断；

所述主控制器分别与所述第一计量及采集电路和所述第一控制电路连接；

所述主控制器依据接收到的所述主机模块的当前计量模式及各第一电路采集端口对应连接用户的配置参数，对各第一电路采集端口对应供电回路的用电数据进行用电分析，并根据分析结果控制各第一控制子电路动作，以控制相应供电回路的通断。

可选地，所述多模式组合式电能表还包括：至少一三计量点从模块，所述三计量点从模块包括：第一控制器、第二计量及采集电路以及第二控制电路；

所述第二计量及采集电路包括三个第二电路采集端口，各第二电路采集端口适于与用户的供电回路连接，所述第二计量及采集电路用于采集计量得到各第二电路采集端口对应供电回路的用电数据；

所述第二控制电路包括：三个与第二电路采集端口一一对应的第二控制子电路，所述第二控制子电路适于与其对应第二电路采集端口连接的供电回路连接，以控制相应供电回路的通断；

所述第一控制器分别与所述第二计量及采集电路和所述第二控制电路连接；

当前从模块的第一控制器依据接收到的当前三计量点计量模式及各第二电路采集端口对应连接用户的配置参数，对各第二电路采集端口对应供电回路的用电数据进行用电分析，并根据分析结果控制各第二控制子电路动作，以控制相应供电回路的通断。

可选地，所述多模式组合式电能表还包括：至少一单计量点从模块，所述单计量点从模块包括：第二控制器、第三计量及采集电路以及第三控制电路；

所述第三计量及采集电路包括：第三电路采集端口，所述第三电路采集端口适于与用户的供电回路连接，所述第三计量及采集电路用于采集计量得到所述第三电路采集端口对应供电回路的用电数据；

所述第三控制电路包括：与第三电路采集端口对应的第三控制子电路，所述第三控制子电路适于与所述第三电路采集端口连接的供电回路连接，以控制相应供电回路的通断；

当前单计量点从模块的第二控制器依据接收到的当前计量模式及第三电路采集端口对应连接用户的配置参数，对第三电路采集端口对应供电回路的用电数据进行用电分析，并根据分析结果控制第三控制子电路动作，以控制相应供电回路的通断。

可选地，所述主机模块还包括：电源电路，所述电源电路用于为所述多模式组合式电能表供电。

可选地，所述主机模块还包括：时钟电路，所述时钟电路用于为所述多模式组合式电能表提供时钟信号。

可选地，所述主机模块还包括：显示单元，所述显示单元用于显示所述多模式组合式电能表的运行数据。

可选地，所述主机模块、所述三计量点从模块、所述单计量点从模块均包括：通信电路，所述通信电路用于实现所述主机模块与所述三计量点从模块和/或所述单计量点从模块的数据通信。

根据第二方面，本发明实施例还提供了一种多模式组合式电能表控制方法，应用于所述多模式组合式电能表，所述方法包括：

接收用户配置的主机模块的当前计量模式及各第一电路采集端口对应连接用户的配置参数；

控制第一计量及采集电路对各第一电路采集端口对应供电回路的用电数据进行采集计量；

基于所述主机模块的当前计量模式及各第一电路采集端口对应连接用户的配置参数，对各第一电路采集端口对应供电回路的用电数据进行用电分析；

基于分析结果控制各第一控制子电路动作，以控制相应供电回路的通断。

可选地，当所述多模式组合式电能表包括：至少一三计量点从模块时，所述方法还包括：

接收用户配置的三计量点从模块的当前计量模式及各第二电路采集端口对应连接用户的配置参数；

控制第二计量及采集电路对各第二电路采集端口对应供电回路的用电数据进行采集计量；

基于所述三计量点从模块的当前计量模式及各第二电路采集端口对应连接用户的配置参数，对各第二电路采集端口对应供电回路的用电数据进行用电分析；

基于各第二电路采集端口对应供电回路的用电数据的分析结果控制各第二控制子电路动作，以控制相应供电回路的通断。

可选地，当所述多模式组合式电能表包括：至少一单计量点从模块时，所述方法还包括：

接收用户配置的单计量点从模块的当前计量模式及第三电路采集端口对应连接用户的配置参数；

控制第三计量及采集电路对第三电路采集端口对应供电回路的用电数据进行采集计量；

基于所述单计量点从模块的当前计量模式及第三电路采集端口对应连接用户的配置参数，对第三电路采集端口对应供电回路的用电数据进行用电分析；

基于第三电路采集端口对应供电回路的用电数据控制第三控制子电路动作，以控制相应供电回路的通断。

可选地，所述当前计量模式包括：三相用户模式，三个单相用户模式和单用户三回路模式。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明实施例提供的一种多模式组合式电能表，包括：主机模块；所述主机模块包括：主控制器、第一计量及采集电路、第一控制电路，所述第一计量及采集电路包括三个第一电路采集端口，各第一电路采集端口适于与用户的供电回路连接，所述第一计量及采集电路用于采集计量得到各第一电路采集端口对应供电回路的用电数据；

所述第一控制电路包括：三个与第一电路采集端口一一对应的第一控制子电路，所述第一控制子电路适于与其对应第一电路采集端口连接的供电回路连接，以控制相应供电回路的通断；

所述主控制器分别与所述第一计量及采集电路和所述第一控制电路连接；

所述主控制器依据接收到的所述主机模块的当前计量模式及各第一电路采集端口对应连接用户的配置参数，对各第一电路采集端口对应供电回路的用电数据进行用电分析，并根据分析结果控制各第一控制子电路动作，以控制相应供电回路的通断。通过实施本发明，通过根据用户实际计量模式的需求，按照相应计量模式进行用电分析和供电控制，实现了单相计量、三相计量及多回路控制不同计量模式的设计兼容，拓展了电能表的适用性，降低了使用成本，该电能表可灵活配置实现不同客户应用场景。

2.本发明实施例提供的一种多模式组合式电能表配置方法，应用于本发明另一实施例提供的多模式组合式电能表，所述方法包括：

接收用户配置的主机模块的当前计量模式及各第一电路采集端口对应连接用户的配置参数；

控制第一计量及采集电路对各第一电路采集端口对应供电回路的用电数据进行采集计量；

基于所述主机模块的当前计量模式及各第一电路采集端口对应连接用户的配置参数，对各第一电路采集端口对应供电回路的用电数据进行用电分析；

基于分析结果控制各第一控制子电路动作，以控制相应供电回路的通断。

通过实施本发明，通过根据用户实际计量模式的需求，按照相应计量模式进行用电分析和供电控制，实现了单相计量、三相计量及多回路控制不同计量模式的设计兼容，拓展了电能表的适用性，降低了使用成本，该电能表可灵活配置实现不同客户应用场景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的多模式组合式电能表的系统框图；

图2为本发明实施例的主机模块的电路设计原理框图；

图3为本发明实施例的三计量点从模块设计原理框图；

图4为本发明实施例的主控制器的工作过程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

在现有技术中，传统的多用户电能表不能同时实现单相、三相及多回路组合控制的不同计量模式，需分别安装单相表、三相表及多回路控制表，如后续应用场景更改，单相用户更改为三相用户、三相用户更改为三个单相用户或用户有能耗管理节能降耗需求进行多回路控制时，需客户重新更换对应计量模式的电能表，成本高，灵活性差。

基于上述问题，本发明提供了一种多模式组合式电能表，如图1-2所示，该多模式组合式电能表包括：主机模块1；主机模块1包括：主控制器11、第一计量及采集电路12、第一控制电路13，第一计量及采集电路12包括三个第一电路采集端口121，各第一电路采集端口121适于与用户的供电回路连接，第一计量及采集电路12用于采集计量得到各第一电路采集端口121对应供电回路的用电数据；

第一控制电路13包括：三个与第一电路采集端口121一一对应的第一控制子电路(图中未示出)，第一控制子电路适于与其对应第一电路采集端口121连接的供电回路连接，以控制相应供电回路的通断；

主控制器11分别与第一计量及采集电路12和第一控制电路13连接；

主控制器11依据接收到的主机模块1的当前计量模式及各第一电路采集端口121对应连接用户的配置参数，对各第一电路采集端口121对应供电回路的用电数据进行用电分析，并根据分析结果控制各第一控制子电路动作，以控制相应供电回路的通断。

具体地，在一实施例中，当前计量模式包括：三相用户模式、三个单相用户模式及单用户三回路模式。

具体地，用户的配置参数在多模式组合式电能表在实际应用场景装配完成时，人工设置的配置参数，具体包括：用户是否需要分回路控制的具体参数，示例性地，在用户需要分回路控制时，该配置参数可以是具体地通电时间段或者断电时间段等，如：设置早8点到早10点进行断电等，具体内容可参照现有技术中电能表实现多回路控制的相关描述，在此不再进行赘述。此外，用电分析是按照不同计量模式对应的用电分析方式加以实现，具体用电分析过程为现有技术，具体可参照现有技术中单相、三相及多回路组合控制的不同计量模式对应的用电分析过程，在此不再进行赘述。

在实际应用中，上述第一计量及采集电路12可由一个计量芯片和3通道的采样电路构成，每个通道采样电路通过对应的第一电路采集端口121采样某个单相用户或者某个三相用户其中一相的用电数据的模拟信号，然后通过计量芯片将模拟信号转换为数字信号发送至主控制器11进行用电分析，关于第一计量及采集电路12进一步电路结构可参照现有技术中三相电能表中计量采集电路加以实现，在此不再进行赘述。

通过上述部分的协同合作，通过根据用户实际计量模式的需求，按照相应计量模式进行用电分析和供电控制，实现了单相计量、三相计量及多回路控制不同计量模式的设计兼容，拓展了电能表的适用性，降低了使用成本，该电能表可灵活配置实现不同客户应用场景。

具体地，在一实施例中，如图1-3所示，电能表还包括：三计量点从模块2，三计量点从模块2包括：第一控制器21、第二计量及采集电路22以及第二控制电路23；

第二计量及采集电路22包括三个第二电路采集端口221，各第二电路采集端口221适于与用户的供电回路连接，第二计量及采集电路22用于采集计量得到各第二电路采集端口221对应供电回路的用电数据；

第二控制电路23包括：三个与第二电路采集端口221一一对应的第二控制子电路(图中未示出)，第二控制子电路适于与其对应第二电路采集端口221连接的供电回路连接，以控制相应供电回路的通断；

第一控制器21分别与第二计量及采集电路22和第二控制电路23连接；

当前从模块的第一控制器21依据接收到的当前三计量点计量模式及各第二电路采集端口221对应连接用户的配置参数，对各第二电路采集端口221对应供电回路的用电数据进行用电分析，并根据分析结果控制各第二控制子电路动作，以控制相应供电回路的通断。

在实际应用中，上述第二计量及采集电路22与上述第一计量及采集电路12结构类似，具体可参照上述关于第一计量及采集电路12的相关描述，在此不再进行赘述。

需要说明的是，在如图1所示的实施例中是以一个三计量点从模块2为例进行的说明，在实际应用中，上述三计量点从模块2的配置参数可根据用户的实际计量需要进行选配，示例性地，若用户需要九个计量点，可以选择一个主机模块1(带3个计量点)+两个三计量点从模块2的组合方式，若用户需要六个计量点，可以选择一个主机模块(带3个计量点)+一个三计量点从模块2的组合方式，本发明并不以此为限。

具体地，在一实施例中，如图1-3所示，电能表还包括：单计量点从模块3，单计量点从模块3包括：第二控制器31、第三计量及采集电路32以及第三控制电路(图中未示出)；

第三计量及采集电路32包括：第三电路采集端口(图中未示出)，第三电路采集端口适于与用户的供电回路连接，第三计量及采集电路32用于采集计量得到第三电路采集端口对应供电回路的用电数据；

第三控制电路包括：与第三电路采集端口对应的第三控制子电路(图中未示出)，第三控制子电路适于与第三电路采集端口连接的供电回路连接，以控制相应供电回路的通断；

当前单计量点从模块3的第二控制器31依据接收到的当前计量模式及第三电路采集端口对应连接用户的配置参数，对第三电路采集端口对应供电回路的用电数据进行用电分析，并根据分析结果控制第三控制子电路动作，以控制相应供电回路的通断。

在实际应用中，第三计量及采集电路32，可以由一个计量芯片和单通道采样电路构成，由单通道采样电路的第三电路采集端口采集用户单相的用电数据的模拟信号，经过计量芯片将其转换为数字信号发送至第二控制器31进行用电分析。关于单计量点从模块3进一步详细结构设计可参照现有技术中单相电能表的结构加以实现，在此不再进行赘述。

需要说明的是，在如图1所示的实施例中是以一个单计量点从模块3为例进行的说明，在实际应用中，上述单计量点从模块3的配置数量可根据用户的实际计量需要进行选配，示例性地，若用户需要七个计量点，可以选择一主机模块1(带3个计量点)+一三计量点从模块2+一单计量点从模块3的组合方式，若用户需要四个计量点，可以选择一主机模块1(带3个计量点)+一个单计量点从模块3的组合方式，本发明并不以此为限。从而可以根据用户需求灵活增加单计量点从模块3数量，拓展例如产品的适用性，提高了多模式组合式电能表的灵活性，有效降低了成本。

示例性地，上述主控制器11、第一控制器21及第二控制器31，均可以采用MCU或单片机等处理器。第一控制电路13、第二控制电路23及第三控制电路33分别可以是三路继电器控制电路，通过继电器实现供电回路通断控制，此外，在实际应用中，第一控制电路13、第二控制电路23及第三控制电路也可以采用由其他受控开关构成的电路加以实现，如：三极管、MOS管等，相应具体电路结构为现有技术，在此不再进行赘述。

具体地，在一实施例中，如图2所示，主机模块1还包括：电源电路14，电源电路14用于为多模式组合式电能表供电。具体地，电源电路14的具体电路结构可参照现有电能表的电源电路加以实现，在此不再进行赘述。

具体地，在一实施例中，如图2所示，主机模块1还包括：时钟电路15，时钟电路15用于为多模式组合式电能表提供时钟信号。示例性地，当用户需要根据时段参数设置控制分回路继电器时，时钟电路15可根据用户要求进行不同时段控制。具体地，时钟电路15的具体电路结构可参照现有技术中电能表内时钟电路加以实现，在此不再进行赘述。

具体地，在一实施例中，如图2所示，主机模块1还包括：显示单元16，显示单元16用于显示多模式组合式电能表的运行数据。

示例性地，显示单元16可以是LCD显示器，也可以是显示屏，显示主机电能及瞬时量相关信息，或者根据实际产品需求显示主机模块1、三计量点从模块2、单计量点从模块3的运行状态等，本发明并不以此为限。

具体地，在一实施例中，如图2-3所示，主机模块1、三计量点从模块2、单计量点从模块3均包括：通信电路17，通信电路17用于实现主机模块1与三计量点从模块和/或单计量点从模块3的数据通信。便于主机模块1抄读三计量点从模块2和/或单计量点从模块3的相关运行数据。示例性地，该通信电路17可以是无线通信电路也可以是有线通信电路，只要能够实现通信功能即可，具体电路结构可参照现有技术加以实现，在此不再进行赘述。

具体地，在一实施例中，主机模块1、三计量点从模块2、单计量点从模块3还均包括：存储电路18，存储电路18存储多模式组合式电能表运行过程中的重要参数及冻结数据等。具体地，存储电路18的具体电路结构可参照现有技术中电能表内存储电路加以实现，在此不再进行赘述。

具体地，在一实施例中，主机模块1、三计量点从模块2、单计量点从模块3还均包括：指示灯电路19，指示灯电路19包括脉冲灯及设备运行指示灯。用于指示设备的当前运行状态，指示灯电路19的具体电路结构可参照现有技术中电能表内指示灯电路加以实现，在此不再进行赘述。

此外，在实际应用中，三计量点从模块2、单计量点从模块3可通过热插拔的方式与主机模块1进行连接，安装体积小，并且便于维修和更换，拓展了产品的适用性和灵活性。

本发明还提供了一种多模式组合式电能表配置方法，应用于如图1所示的多模式组合式电能表的主控制器11，如图4所示，该方法包括：

步骤S101：接收用户配置的主机模块1的当前计量模式及各第一电路采集端对应连接用户的配置参数。

步骤S102：控制第一计量及采集电路12对各第一电路采集端口121对应供电回路的用电数据进行采集计量。

步骤S103：基于主机模块1的当前计量模式及各第一电路采集端口121对应连接用户的配置参数，对各第一电路采集端口121对应供电回路的用电数据进行用电分析。

具体地，用电分析可参照主控制器11、第一控制器21及第二控制器31的用电分析过程，在此不再进行赘述。

步骤S104：基于分析结果控制各第一控制子电路动作，以控制相应供电回路的通断。

示例性地，当用户需要三个计量点并选择一个主机工作时，

假设主机模块1的当前计量模式为三相用户模式时，即主机模块的三个第一电路采集端口121分别与用户的三相电连接，各个第一控制子电路对应设置在用户的每一相供电回路中，上电后主控制器11接收用户配置的主机模块1的当前计量模式及各第一电路采集端口121对应的连接用户的配置参数，主控制器11控制第一计量及采集电路12对各第一电路采集端口121对应供电回路的用电数据进行总电量采集计量；基于主机模块1的当前计量模式及各第一电路采集端口121对应连接用户的配置参数，对各第一电路采集端口121对应供电回路的用电数据进行用电分析；若用户剩余金额不足，第一控制电路13动作，控制相应供电回路断电；若用户金额充足，继续对用户的用电数据进行监测和分析；

假设主机模块1的当前计量模式为三个单相用户模式，即主机模块1的三个第一电路采集端口121分别与三个用户的某一相电连接，各个第一控制子电路对应设置在三个用户对应的单相供电回路中，上电后主控制器11分别接收用户配置的主机模块1的当前计量模式及各第一电路采集端口121对应的连接用户的配置参数；主控制器11控制第一计量及采集电路12对各第一电路采集端口121对应供电回路的用电数据进行分用户电量采集计量；基于主机模块1的当前计量模式及各第一电路采集端口121对应连接用户的配置参数，对各第一电路采集端口121对应供电回路的用电数据进行分用户用电分析；若有用户剩余金额不足，与该用户对应的第一控制子电路动作，控制相应供电回路断电；若用户金额充足，继续对该用户的单相用电数据进行监测和分析；

假设主机模块1的当前计量模式为单用户三回路模式，即主机模块1的三个第一电路采集端口121分别与用户的三相电连接，各个第一控制子电路对应设置在用户的每一相供电回路中，上电后主控制器11接收用户配置的主机模块1的当前计量模式及各第一电路采集端口121对应的连接用户的配置参数；主控制器11控制第一计量及采集电路12对各第一电路采集端口121对应供电回路的用电数据进行总电量采集计量；基于主机模块1的当前计量模式及各第一电路采集端口121对应连接用户的配置参数，对各第一电路采集端口121对应供电回路的用电数据进行用电分析；若用户剩余金额充足，判断分回路参数是否需要分回路控制，若分回路参数需要分回路控制，与该分回路对应的第一控制子电路控制分回路通断电，若分回路参数不需要分回路控制，继续对用户的三相用电数据进行监测和分析；若剩余金额不足，直接第一控制电路13动作，控制相应供电回路断电。

具体地，在一实施例中，当多模式组合式电能表包括：三计量点从模块2时，本发明实施例提供的多模式组合式电能表配置方法还包括：

第一控制器21接收用户配置的三计量点从模块2的当前计量模式及各第二电路采集端口221对应连接用户的配置参数；

第一控制器21控制第二计量及采集电路22对各第二电路采集端口221对应供电回路的用电数据进行采集计量；

第一控制器21基于三计量点从模块2的当前计量模式及各第二电路采集端口221对应连接用户的配置参数，对各第二电路采集端口221对应供电回路的用电数据进行用电分析；

第一控制器21基于各第二电路采集端口221对应供电回路的用电数据的分析结果控制各第二控制子电路动作，以控制相应供电回路的通断。

具体地，在一实施例中，当多模式组合式电能表包括：一单计量点从模块3时，本发明实施例提供的多模式组合式电能表配置方法还包括：

第二控制器31接收用户配置的单计量点从模块3的当前计量模式及第三电路采集端口对应连接用户的配置参数；

第二控制器31控制第三计量及采集电路32对第三电路采集端口对应供电回路的用电数据进行采集计量；

第二控制器31基于单计量点从模块3的当前计量模式及第三电路采集端口对应连接用户的配置参数，对第三电路采集端口对应供电回路的用电数据进行用电分析；

第二控制器31基于第三电路采集端口对应供电回路的用电数据控制第三控制子电路动作，以控制相应供电回路的通断。

具体地，第一控制器21和第二控制器31的具体工作原理和工作过程与上述主控制器11的工作原理和工作过程类似，具体可参照上述关于主控制器11的相关描述，在此不再进行赘述。

通过实施本发明，通过根据用户实际计量模式的需求，按照相应计量模式进行用电分析和供电控制，实现了单相计量、三相计量及多回路控制不同计量模式的设计兼容，拓展了电能表的适用性，降低了使用成本，该电能表可灵活配置实现不同客户应用场景。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例。而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。