CN107769270A - 一种智能电表及其计费方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能电表及其计费方法，智能电表可无线获取智能电网的负荷信息表，用户根据电荷信息表选择供输电模式，当选择向智能电网输入电量的模式时，控制电流从用户端流向智能电网，计算用户向智能电网输入电量期间的贡献值，并更新用户当前的贡献值；当选择从智能电网获取电量的模式时，控制电流从智能电网流向用户端，计算用户获取电量期间消耗的贡献值，并判断获取的电量是否超出免费电量，计算产生的电费。本发明能够激励用户在智能电网负荷大的时间段对智能电网输电，在智能电网负荷小的时间段获取电量，从而减轻智能电网用电高峰期的负担，平滑智能电网负荷，提高智能电网的消纳能力。
Description
技术领域
本发明涉及智能电表技术领域，具体涉及一种智能电表及其计费方法。
背景技术
随着工业的发展和居民家用电器的增加，对电力需求度越来越高，特别 反映在居民用电的方面，电网的负荷随着用户在不同时间段对电量需求的变 化而相应的波动。用电高峰期主要集中在早上上班前和晚上下班后，此时电 网负荷巨大，电网需要承担高于平均负荷的额外压力；而在深夜或凌晨则为 用电低谷时间段，电网的负荷低于平均负荷，电网则需容纳较高的电量。现 有技术中一般是调节电器功率或调整调压配电变压器参数以缓解电网负荷， 其效果甚微。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对用电现状及现有技术的不足，提供一 种智能电表及其计费方法，能够激励用户在智能电网负荷大的时段对智能电 网输电，在智能电网负荷小的时段获取电量，从而减轻智能电网用电高峰期 的负担，平滑智能电网负荷，提高智能电网的消纳能力。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种智能电表，包括：
无线通讯模块，用于从智能电网信息中心获取智能电网负荷信息表；
存储模块，用于保存所述智能电网负荷信息表；
选择模块，用于提供用户选择供输电模式，其中供输电模式包括向智能 电网输入电量和从智能电网获取电量两种模式；具体的，用户可通过两种方 式来选择供输电模式，第一种为：直接从选择模块选择供输电模式，第二种 为：用户从智能终端(例如从智能手机的APP)选择供输电模式，并发送至 智能电表的无线通讯模块，再由无线通信模块传递给选择模块；
电流控制模块，用于当选择向智能电网输入电量的模式时，控制电流从 用户端流向智能电网，并向计费模块发送第一信号；还用于当选择从智能电 网获取电量的模式时，控制电流从智能电网流向用户端，并向计费模块发送 第二信号；
计费模块，用于根据第一信号从智能电网负荷信息表中提取输入电量期 间的各时间段信息及其对应的负荷参数，计算用户向智能电网输入电量期间 的贡献值，并更新用户当前的贡献值，其中，所述输入电量期间的贡献值为 用户各时间段向智能电网输入的电量与各时间段对应的负荷参数的乘积之 和；
还用于根据第二信号从智能电网负荷信息表中提取获取电量期间的各 时间段信息及其对应的负荷参数，计算用户获取电量期间消耗的贡献值，并 判断获取的电量是否超出免费电量，计算产生的电费，其中，所述免费电量 根据贡献值转换得到，即由用户当前的贡献值除以负荷参数得到。
本发明的有益效果是：打破了传统的单向索取式用电模式，可供用户 选择向智能电网输入电量和从智能电网获取电量两种模式，用户可将自己多 余的电量经本发明的智能电表输入到智能电网，以换取在需要用电时获取一 定的免费电量。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述智能电网负荷信息表中包括各时间段信息和各时间段对应 的负荷参数，其中，所述各时段对应的负荷参数为各时间段的用电量数值， 或者为各时间段的电价数值；
在智能电网负荷越大的时间段对应的负荷参数数值越大，则用户向智能 电网输入电量所对应的贡献值就越大；当选择从智能电网获取电量时，根据 所述贡献值得到免费电量，且在智能电网负荷越小的时间段转换的免费电量 越多；
用户给智能电网输送的电量yi与用户从智能电网获取的免费电量xj，应 满足：其中，i表示用户给智能电网输电的时间段，j表 示用户从智能电网获取免费电量的时间段，δi、δj分别为第i、j时间段智 能电网的负荷参数，β为用户向智能电网输送电量的损耗系数，且0＜β≤1。
采用上述进一步方案的有益效果是：用户选择在智能电网用电高峰期 或负荷较大的时间段给智能电网输电，才能在智能电网负荷较小的时间段获 取更多的免费电量，因此能够激励用户在智能电网负荷大的时间段对智能电 网输入电量，在智能电网负荷小的时间段获取电量，从而减轻智能电网用电 高峰期的负担，平滑智能电网的负荷，提高智能电网的消纳能力。
进一步，所述智能电表还包括时钟模块；所述时钟模块用于提供当前时 间信息；
所述计费模块具体包括：
提取及记录单元，用于根据所述第一信号从所述时钟模块中获取当前时 间，并从智能电网负荷信息表匹配当前时间所属的时间段TC，提取输入电量 期间各时间段对应的负荷参数δi，记录输入电量期间各时间段用户向智能电 网的输电量yi，i表示输入电量期间的各个时间段，i＝TC,TC+1,TC+2...，在 输入电量结束时向计算单元发送第一计算指令；
计算单元，用于根据所述第一计算指令，计算用户本次输电向智能电 网的贡献值并根据公式更新用户当前的贡献值 I，其中，I0为本次输电之前已有的贡献值；
所述提取及记录单元，还用于根据所述第二信号从所述时钟模块中获 取当前时间，并从智能电网负荷信息表匹配当前时间所属的时间段TC，提取 获取电量期间各时间段对应的负荷参数δj，记录获取电量期间各时间段用户 从智能电网获取的电量xj，j表示输入电量期间的各个时间段， j＝TC,TC+1,TC+2...，在获取电量期间当各时间段结束时以及当获取电量过 程结束时分别向计算单元发送第二计算指令；
所述计算单元，还用于根据所述第二计算指令计算第j时间段用户可享 用的免费电量I/δj，j＝TC,TC+1,TC+2...，并判断xj≤I/δj是否成立，如果 成立，则第j时间段获取的电量未超出免费电量，不产生电费，第j时间段 用户消耗的贡献值为δj·xj，并根据公式I＝I0-δj·xj更新用户当前的贡献值 I，其中，I0为第j时间段获取电量之前已有的贡献值；
如果xj≤I/δj不成立，则第j时段获取的电量xi超出免费电量，非免费 电量为xj-I/δj，并根据公式p·(xj-I/δj)计算第j时间段获取电量所产生 的电费，其中，p为第j时间段的电价，并根据公式F＝F0+p·(xj-I/δj)更 新用户的总电费F，其中，F0为第j时间段获取电量之前已产生的电费，用 户当前的贡献值I＝0。
进一步，所述智能电表还包括显示模块；
所述显示模块，用于显示智能电网负荷信息表、用户当前的贡献值、电 费信息、输入电量期间的输电量和获取电量期间的用电量。
采用上述进一步方案的有益效果是：方便用户根据显示的信息选择供输 电模式。
进一步，所述无线通讯模块，还用于与用户智能终端进行信息交互，所 述信息交互包括接收用户从智能终端选择的供输电模式，并将供输电模式发 送选择模块，以及向用户智能终端发送用户当前的贡献值、电费信息、输入 电量期间的输电量和获取电量期间的用电量。
采用上述进一步方案的有益效果是：能够与用户智能终端(如智能手机) 进行信息交互，方便用户从智能终端(如智能手机)查看信息及远程选择供 输电模式。
进一步，所述无线通讯模块，还用于从智能电网获取时间信息发送至所 述时钟模块，以便所述时钟模块进行时间校对。
本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种智能电表的计费方 法，包括：
步骤S1：从智能电网信息中心获取智能电网负荷信息表；
步骤S2：保存所述智能电网负荷信息表；
步骤S3：获取用户选择的供输电模式，其中供输电模式包括向智能电网 输入电量和从智能电网获取电量两种模式，当选择向智能电网输入电量的模 式时，执行步骤S4，当选择从智能电网获取电量的模式时，执行步骤S5；
步骤S4：控制电流从用户端流向智能电网，执行步骤S6；
步骤S5：控制电流从智能电网流向用户端，执行步骤S7；
步骤S6：从智能电网负荷信息表中提取输入电量期间的各时间段信息及 其对应的负荷参数，计算用户向智能电网输入电量期间的贡献值，并更新用 户当前的贡献值；
步骤S7：从智能电网负荷信息表中提取获取电量期间的各时间段信息及 其对应的负荷参数，计算用户获取电量期间消耗的贡献值，并判断获取的电 量是否超出免费电量，计算并更新产生的电费。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述智能电网负荷信息表中包括各时间段信息和各时间段对应 的负荷参数，其中，所述各时段对应的负荷参数为各时间段的用电量数值， 或者为各时间段的电价数值；
在智能电网负荷越大的时间段对应的负荷参数数值越大，则用户向智能 电网输入电量所对应的贡献值就越大；当选择从智能电网获取电量时，根据 所述贡献值得到免费电量，且在智能电网负荷越小的时间段转换的免费电量 越多；
用户给智能电网输送的电量yi与用户可免费获得的电量xj，应满足：其中，i表示用户给智能电网输电的时间段，j表示用户 从智能电网获取免费电量的时间段，δi、δj分别为第i、j时间段智能电网 的负荷参数，β为用户向智能电网输送电量的损耗系数，且0＜β≤1。
进一步，所述从智能电网负荷信息表中提取输入电量期间的各时间段 信息及其对应的负荷参数，计算用户向智能电网输入电量期间的贡献值，并 更新用户当前的贡献值，具体包括：
步骤S601：获取当前时间，并从智能电网负荷信息表匹配当前时间所 属的时间段TC，提取输入电量期间各时间段对应的负荷参数δi，记录输入电 量期间各时间段用户向智能电网的输电量yi，i表示输入电量期间的各个时 间段，i＝TC,TC+1,TC+2...；
步骤S602：计算用户本次输电向智能电网的贡献值并根 据公式更新用户当前的贡献值I，其中，I0为本次输电之前 已有的贡献值；
步骤S603：当输入电量过程结束且计算完成时，返回步骤S3。
进一步，所述从智能电网负荷信息表中提取获取电量期间的各时间段 信息及其对应的负荷参数，计算用户获取电量期间消耗的贡献值，并判断获 取的电量是否超出免费电量，计算产生的电费具体包括：
步骤S701：获取当前时间，从智能电网负荷信息表匹配当前时间所属 的时间段j，并提取第j时间段对应的负荷参数δj，记录第j时间段内用户 从智能电网获取的电量xj，该时间段结束时或者当获取电量过程结束时，执 行步骤S702；
步骤S702：计算用户在第j时间段可享用的免费电量I/δj，并判断用 户在第j时间段获取的电量xj是否超出该时间段可享用的免费电量I/δj，若 xj≤I/δj成立，执行步骤S703，如果不成立，执行步骤S704；
步骤S703：第j时间段用户获取的电量未超出免费电量，不产生电费， 第j时间段用户消耗的贡献值为δj·xj，并根据公式I＝I0-δj·xj更新用户当 前的贡献值I，其中，I0为当前时间段获取电量之前已有的贡献值，返回步 骤S701；
步骤S704：第j时段获取的电量超出免费电量，非免费电量为xj-I/δj， 根据该时间段的电价p计算该时间段产生的电费p·(xj-I/δj)，并根据公式 F＝F0+p·(xj-I/δj)更新用户的总电费F，其中，F0为该时间段获取电量 之前已产生的电费，用户当前的贡献值I＝0；
步骤S705：当获取电量过程结束且计算完成时，返回步骤S3，否则返 回执行步骤S701。
进一步，还包括步骤：
当计算完成时，显示用户当前的贡献值、电费信息、输入电量期间的输 电量和获取电量期间的用电量；
向用户智能终端发送用户当前的贡献值、电费信息、输入电量期间的输 电量和获取电量期间的用电量。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的智能电表的模块框图；
图2为本发明另一实施例提供的智能电表计费方法的方法流程图；
图3为本发明另一实施例提供的智能电表计费方法的方法流程图；
图4为本发明另一实施例提供的智能电表计费方法的方法流程图；
图5为本发明另一实施例提供的智能电表计费方法的方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本 发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明打破了传统的单向索取式用电模式，可供用户选择向智能电网输 入电量和从智能电网获取电量两种模式，用户选择在智能电网负荷越大的时 间段给智能电网输入电量，尤其在用电高峰期向智能电网输电可获得更大的 贡献值，从而可享用的免费电量越多。因此能够激励用户在智能电网负荷大 的时间段对智能电网输电，在智能电网负荷小的时间段获取电量，从而减轻 智能电网用电高峰期的负担。
本发明的激励原理为：
根据智能电网负荷统计情况将一天24小时划分成N个时间段，每个时 间段不一定等长，各时间段对应的负荷参数记为δi，i＝1,2,…,N，实际上，每 个时间段智能电网的负荷参数可由该时间段的平均用电量多少或该时间段 的电价大小表示，若一用户在第i时间段给智能电网输送的电量为yi(yi≥0)， 则
1).在第j时间段(该时间段发生在用户给智能电网输电之后)，此用户 可享用的免费电量为xj，两者应满足以下基本关系：
δj·xj＝β·δi·yi (1)
其中β为常量，且0＜β≤1，表示用户给智能电网输送电量的损耗系数， 具体数值由运营商统计后决定，但β不宜过小，否则起不到激励用户给电网 输电的作用。式中右边部分β·δi·yi称用户为对智能电网的贡献值，记为I， I值的大小由输电的时间段和输送的电量决定，即在智能电网负荷越大的时 间段，输电量越多，对智能电网的贡献越大。
由公式(1)可知，第j时间段此用户可享用的免费电量 xj＝I/δj＝yi·βδi/δj。若β·δi＞δj，即第j时间段智能电网的负荷比第i时间段 的负荷小，才有可能使xj＞yi，即用户在第j时间段可获取的免费电量xj才有 可能大于第i时间段给智能电网输入的电量yi；若β·δi≤δj，则有xj≤yi。因 此用户应选择在用电高峰期或负荷较大的时间段给智能电网输电，才能在智 能电网负荷更小的时间段获取更多的免费电量，这正是本发明的应用此方法激励用户的方式。
2).若用户在多个时间段给智能电网输送电量，具体选择在哪个时间段 或哪几个时间段，由用户根据每时间段智能电网的负荷大小、自己的发电设 备、储能设备容量和当前储能等情况决定。该用户给智能电网输送的电量yi与 用户可免费获得的电量xj，yi≥0,xj≥0，应满足：
这里i分别表示用户给智能电网输电的时间段，j表示用户从智能电网获 取免费电量的时间段。
下面的实施例根据上述原理进行具体应用。
图1为本发明一实施例提供的智能电表的模块框图；
可选地，作为本发明的一个实施例，如图1所示，一种智能电表，其特 征在于，包括：
无线通讯模块，用于从智能电网信息中心获取智能电网负荷信息表；
存储模块，用于保存所述智能电网负荷信息表；
选择模块，用于提供用户选择供输电模式，其中供输电模式包括向智能 电网输入电量和从智能电网获取电量两种模式；具体的，用户可通过两种方 式来选择供输电模式，第一种为：直接从选择模块选择供输电模式，第二种 为：用户从智能终端选择供输电模式，并发送至智能电表的无线通讯模块， 再由无线通信模块传递给选择模块；
电流控制模块，用于当选择向智能电网输入电量的模式时，控制电流从 用户端流向智能电网，并向计费模块发送第一信号；还用于当选择从智能电 网获取电量的模式时，控制电流从智能电网流向用户端，并向计费模块发送 第二信号；
计费模块，用于根据第一信号从智能电网负荷信息表中提取输入电量期 间的各时间段信息及其对应的负荷参数，计算用户向智能电网输入电量期间 的贡献值并更新用户当前的贡献值，其中，所述输入电量期间的贡献值为用 户各时间段向智能电网输入的电量与各时间段对应的负荷参数的乘积之和；
还用于根据第二信号从智能电网负荷信息表中提取获取电量期间的各 时间段信息及其对应的负荷参数，计算用户获取电量期间消耗的贡献值，并 判断获取的电量是否超出免费电量，计算产生的电费，其中，所述免费电量 根据贡献值转换得到。
具体的，上述实施例中，控制电流在智能电网和用户端之间双向流动， 用户向智能电网输电时，用户端可为自发电装置，例如太阳能电板、小型发 电机等，或储能设备，例如电动汽车的电池，以放电的方式给智能电网输电， 以换取用户在智能电网负荷较小的时间段(比如夜间)获取更多的免费电量， 用户从智能电网获取电量时，用户端可为照明设备、电器设备等。
上述实施例中，打破了传统的单向索取式用电模式，可供用户选择向 智能电网输入电量和从智能电网获取电量两种模式，用户可将自己多余的电 量经本发明的智能电表输入到智能电网，以换取在需要用电时获取一定的免 费电量。
具体的，上述实施例中，所述智能电网负荷信息表中包括各时间段信息 和各时间段对应的负荷参数，其中，所述各时段对应的负荷参数为各时间段 的用电量数值，或者为各时间段的电价数值；
在智能电网负荷越大的时间段对应的负荷参数数值越大，则用户向智能 电网输入电量所对应的贡献值就越大；当选择从智能电网获取电量时，根据 所述贡献值得到免费电量，且在智能电网负荷越小的时间段转换的免费电量 越多；
用户给智能电网输送的电量yi与用户可免费获得的电量xj，应满足：其中，i表示用户给智能电网输电的时间段，j表示用户 从智能电网获取免费电量的时间段，δi、δj分别为第i、j时间段智能电网 的负荷参数，β为用户向智能电网输送电量的损耗系数，且0＜β≤1。
上述实施例中，用户选择在智能电网用电高峰期或负荷较大的时间段 给智能电网输电，才能在智能电网负荷较小的时间段获取更多的免费电量， 能够起到激励用户在智能电网用电高峰期或负荷较大的时间段输电，减轻智 能电网用电高峰期的负担，平滑智能电网的负荷，提高智能电网的消纳能力。
可选地，作为本发明的一个实施例，所述智能电表还包括时钟模块；所 述时钟模块用于提供当前时间信息；
所述计费模块具体包括：
提取及记录单元，用于根据所述第一信号从所述时钟模块中获取当前时 间，并从智能电网负荷信息表匹配当前时间所属的时间段TC，提取输入电量 期间各时间段对应的负荷参数δi，记录输入电量期间各时间段用户向智能电 网的输电量yi，i表示输入电量期间的各个时间段，i＝TC,TC+1,TC+2...，在 输入电量结束时向计算单元发送第一计算指令；
计算单元，用于根据所述第一计算指令，计算用户本次输电向智能电 网的贡献值并根据公式更新用户当前的贡献值 I，其中，I0为本次输电之前已有的贡献值；
所述提取及记录单元，还用于根据所述第二信号从所述时钟模块中获 取当前时间，并从智能电网负荷信息表匹配当前时间所属的时间段TC，提取 获取电量期间各时间段对应的负荷参数δj，记录获取电量期间各时间段用户 从智能电网获取的电量xj，j表示输入电量期间的各个时间段， j＝TC,TC+1,TC+2…，在获取电量期间当各时间段结束时以及当获取电量过 程结束时分别向计算单元发送第二计算指令；“各时间段结束分别向计算单 元发送第二计算指令”为：当每个时间段结束时，需要计算用户消耗的贡献 值，因此需向计算单元发送第二计算指令；若在某个时间段中途“获取电量 过程”结束时，需要计算用户消耗的贡献值，因此需向计算单元发送第二计 算指令；
所述计算单元，还用于根据所述第二计算指令计算第j时间段用户可享 用的免费电量I/δj，j＝TC,TC+1,TC+2...，并判断xj≤I/δj是否成立，如果 成立，则第j时间段获取的电量未超出免费电量，不产生电费，第j时间段 用户消耗的贡献值为δj·xj，并根据公式I＝I0-δj·xj更新用户当前的贡献值 I，其中，I0为第j时间段获取电量之前已有的贡献值；
如果xj≤I/δj不成立，则第j时段获取的电量xi超出免费电量，非免费 电量为xj-I/δj，并根据公式p·(xj-I/δj)计算第j时间段获取电量所产生 的电费，其中，p为第j时间段的电价，并根据公式F＝F0+p·(xj-I/δj)更 新用户的总电费F，其中，F0为第j时间段获取电量之前已产生的电费，用 户当前的贡献值I＝0。
发明智能电表还具有清减已缴电费功能，若用户已上交本月电费，通 过无线通信模块获取并将上缴的电费额F*导入计费模块，从已产生的电费F 减去上缴的电费F*，产生的电费更新为：F＝F-F*。
上述实施例中，通过用户向智能电网的输电量、负荷参数和损耗系数 来计算用户给智能电网输电的贡献值，负荷参数越大贡献值就越大，并通过 该贡献值得到的免费电量，且在智能电网负荷越小的时间段可获取越多的免 费电量，因此能够激励用户在用电高峰给智能电网输电、在负荷小的时段用 电，平滑智能电网的负荷。
可选地，作为本发明的一个实施例，所述智能电表还包括显示模块；
所述显示模块，用于显示智能电网负荷信息表、用户当前的贡献值、电 费信息、输入电量期间的输电量和获取电量期间的用电量。
上述实施例中，能够方便用户根据智能电网负荷信息表选择供输电模 式，为用户提供参考数据。
可选地，作为本发明的一个实施例，所述无线通讯模块，还用于与用户 智能终端进行信息交互，所述信息交互包括接收用户从智能终端选择的供输 电模式，并将供输电模式发送选择模块，以及向用户智能终端发送用户当前 的贡献值、电费信息、输入电量期间的输电量和获取电量期间的用电量。
上述实施例中，能够与用户智能终端(如智能手机)进行信息交互，方 便用户从智能终端(如智能手机)查看信息及远程选择供输电模式。
进一步，所述无线通讯模块，还用于从智能电网获取时间信息发送至所 述时钟模块，以便所述时钟模块进行时间校对。
可选地，作为本发明的另一个实施例，如图2所示，一种智能电表的计 费方法，包括：
步骤S1：从智能电网信息中心获取智能电网负荷信息表；
步骤S2：保存所述智能电网负荷信息表；
步骤S3：获取用户选择的供输电模式，其中供输电模式包括向智能电网 输入电量和从智能电网获取电量两种模式，当选择向智能电网输入电量的模 式时，执行步骤S4，当选择从智能电网获取电量的模式时，执行步骤S5；
步骤S4：控制电流从用户端流向智能电网，执行步骤S6；
步骤S5：控制电流从智能电网流向用户端，执行步骤S7；
步骤S6：从智能电网负荷信息表中提取输入电量期间的各时间段信息及 其对应的负荷参数，计算用户向智能电网输入电量期间的贡献值，并更新用 户当前的贡献值；
步骤S7：从智能电网负荷信息表中提取获取电量期间的各时间段信息及 其对应的负荷参数，计算用户获取电量期间消耗的贡献值，并判断获取的电 量是否超出免费电量，计算并更新产生的电费。
可选地，作为本发明的另一个实施例，所述智能电网负荷信息表中包括 各时间段信息和各时间段对应的负荷参数，其中，所述各时段对应的负荷参 数为各时间段的用电量数值，或者为各时间段的电价数值；
在智能电网负荷越大的时间段对应的负荷参数数值越大，则用户向智能 电网输入电量所对应的贡献值就越大；当选择从智能电网获取电量时，根据 所述贡献值得到免费电量，且在智能电网负荷越小的时间段转换的免费电量 越多；
用户给智能电网输送的电量yi与用户可免费获得的电量xj，应满足：其中，i表示用户给智能电网输电的时间段，j表示用户 从智能电网获取免费电量的时间段，δi、δj分别为第i、j时间段智能电网 的负荷参数，β为用户向智能电网输送电量的损耗系数，且0＜β≤1。
图3为本发明另一实施例提供的智能电表计费方法的方法流程图；
在图2的基础上进行改进，可选地，作为本发明的另一个实施例，如 图3所示，所述计算用户向智能电网输入电量期间的贡献值，并更新用户当 前的贡献值，具体包括：
步骤S601：获取当前时间，并从智能电网负荷信息表匹配当前时间所 属的时间段TC，提取输入电量期间各时间段对应的负荷参数δi，记录输入电 量期间各时间段用户向智能电网的输电量yi，i表示输入电量期间的各个时 间段，i＝TC,TC+1,TC+2...；
步骤S602：计算用户本次输电向智能电网的贡献值并根 据公式更新用户当前的贡献值I，其中，I0为本次输电之前 已有的贡献值；
步骤S603：当输入电量过程结束且计算完成时，返回步骤S3。
图4为本发明另一实施例提供的智能电表计费方法的方法流程图；
在图2的基础上进行改进，可选地，作为本发明的另一个实施例，如 图4所示，可选地，作为本发明的另一个实施例，所述计算用户获取电量期 间消耗的贡献值，并判断获取的电量是否超出免费电量，计算产生的电费具 体包括：
步骤S701：获取当前时间，从智能电网负荷信息表匹配当前时间所属 的时间段j，并提取第j时间段对应的负荷参数δj，记录第j时间段内用户 从智能电网获取的电量xj，该时间段结束时或者当获取电量过程结束时，执 行步骤S702；
步骤S702：计算用户在第j时间段可享用的免费电量I/δj，并判断用 户在第j时间段获取的电量xj是否超出该时间段可享用的免费电量I/δj，若 xj≤I/δj成立，执行步骤S703，如果不成立，执行步骤S704；
步骤S703：第j时间段用户获取的电量未超出免费电量，不产生电费， 第j时间段用户消耗的贡献值为δj·xj，并根据公式I＝I0-δj·xj更新用户当 前的贡献值I，其中，I0为当前时间段获取电量之前已有的贡献值，返回步 骤S701；
步骤S704：第j时段获取的电量超出免费电量，非免费电量为xj-I/δj， 根据该时间段的电价p计算该时间段产生的电费p·(xj-I/δj)，并根据公式 F＝F0+p·(xj-I/δj)更新用户的总电费F，其中，F0为该时间段获取电量 之前已产生的电费，用户当前的贡献值I＝0；
步骤S705：当获取电量过程结束且计算完成时，返回步骤S3，否则返 回执行步骤S701。
发明智能电表还具有清减已缴电费功能，若用户已上交本月电费，通过 无线通信模块获取并将上缴的电费额F*导入计费模块，从已产生的电费F减 去上缴的电费F*，产生的电费更新为：F＝F-F*。
可选地，作为本发明的另一个实施例，还包括步骤：
当计算完成时，显示用户当前的贡献值、电费信息、输入电量期间的输 电量和获取电量期间的用电量；
向用户智能终端发送用户当前的贡献值、电费信息、输入电量期间的 输电量和获取电量期间的用电量。
用户从智能电网获取电量，即消耗一定的贡献值，如果本次用电量未 超出由贡献值转换的免费电量，则无需付费，如果超出，则超出免费部分的 电量需要付费。
图5为本发明另一实施例提供的智能电表计费方法的方法流程图。
如图5所示，下面介绍整体实施的步骤：
步骤SS1：从智能电网中获取智能电网负荷信息表；
步骤SS2：保存所述智能电网负荷信息表；
步骤SS3：获取用户选择的供输电模式，当选择向智能电网输入电量的 模式时，执行步骤SS4，当选择从智能电网获取电量的模式时，执行步骤SS8；
步骤SS4：控制电流从用户端流向智能电网；
步骤SS5：获取当前时间，并从智能电网负荷信息表匹配当前时间所属 的时间段TC，提取输入电量期间各时间段对应的负荷参数δi，记录输入电量 期间各时间段用户向智能电网的输电量yi，i表示输入电量期间的各个时间 段，i＝TC,TC+1,TC+2...；
步骤SS6：计算用户本次输电对智能电网的贡献值并根据 公式更新用户当前的贡献值I，其中，I0为本次输电之前已 有的贡献值；
步骤SS7：当输入电量过程结束且计算完成时，显示用户当前的贡献值、 电费信息、输入电量期间的输电量和获取电量期间的用电量，返回步骤SS3；
步骤SS8：控制电流从智能电网流向用户端；
步骤SS9：获取当前时间，从智能电网负荷信息表匹配当前时间所属的 时间段j，并提取第j时间段对应的负荷参数δj，记录第j时间段内用户从 智能电网获取的电量xj，该时间段结束时或者当获取电量过程结束时；
步骤SS10：计算用户在第j时间段可享用的免费电量I/δj，并判断用 户在第j时间段获取的电量xj是否超出该时间段可享用的免费电量I/δj，若 xj≤I/δj成立，执行步骤SS11，如果不成立，执行步骤SS12；
步骤SS11：第j时间段用户获取的电量未超出免费电量，不产生电费， 第j时间段用户消耗的贡献值为δj·xj，并根据公式I＝I0-δj·xj更新用户当 前的贡献值I，其中，I0为当前时间段获取电量之前已有的贡献值，返回步 骤SS9；
步骤SS12：第j时段获取的电量超出免费电量，非免费电量为xj-I/δj， 根据该时间段的电价p计算该时间段产生的电费p·(xj-I/δj)，并根据公式 F＝F0+p·(xj-I/δj)更新用户的总电费F，其中，F0为该时间段获取电量 之前已产生的电费，用户当前的贡献值I＝0；
步骤SS13：判断获取电量过程是否结束，如果获取电量过程未结束则返 回执行步骤SS9，否则，执行步骤SS14；
步骤SS14:当获取电量过程结束且计算完成时，显示用户当前的贡献值、 电费信息、输入电量期间的输电量和获取电量期间的用电量,返回步骤SS3；
上述整体实施的步骤中，所述步骤SS3可替换为：无线接收用户从智能 终端选择的供输电模式。
下面通过具体实例来说明本发明的实际应用：
表1为智能电网统计的某小区1的负荷信息表；
表1
表2为智能电网对某小区2的负荷信息表；
表2
表1中不同时间段平均用电量的多少和表2中不同时间段电价的大小均 可反映不同时间段小区负荷的大小。
假设某小区一用户使用本发明智能电表，其无线通信模块获取了表1的 负荷信息表(即平均用电量信息表)，用户从智能电表的显示或从智能终端 显示的负荷信息表得知：在第6时间段(13-14时)的平均用电量δ6＝2735kWh, 属于一天中的用电高峰期，而在第15时间段(0-5时)的平均用电量 δ15＝810kWh,此时间段属于夜间，电网的负荷最小。该用户选择在第6时间 段让电动汽车放电，并在该时间段末检测出该时间段的输电量y6＝2Wh,该用户在第6时间段对智能电网的贡献值β·A6·y6＝0.9×2735×2＝4923，此时用户的 贡献值I更新为：I＝I0+β·δ6·y6(初次使用该智能电表，I0的初始值为0)， 假设输电损耗系数β＝0.9，计算得到I＝4923，则该用户可在第15时间段(0-5 时)，即负荷最小时间段，使用的免费电量I/δ15＝4923/810＝6.08Wh。
若该用户选择在第15时间段(0-5时)给电动汽车充电，在该时间段末 检测出该时间段实际使用的电量x15＝4Wh,经判断x15≤I/δ15＝6.08，用户未产 生电费，此时该用户对智能电网的贡献I余额更新为：I＝I0-β·δ15·x′。
若该用户又在第二天的8-9时(第1时间段)给智能电网输电，智能电 表在该时间段末检测出该时间段的输电量y1＝1.5Wh,此时该用户对智能电网 的贡献I更新为：I＝I0+β·δ1·y1＝1683+0.9×1500×1.5＝3708。
若该用户接着在第二天的第9时间段(16-17时)用电，智能电表判断 出点流从智能电网流向用户，并在该时间段末检测出该时间段实际使用的电 量x9＝4Wh,经判断x9＞I/δ9＝3708/1642＝2.26，此时间段用户免费电量已用尽， 且该时间段此用户产生了电费，非免费电量为：x9-I/δ9＝4-2.26＝1.74Wh，根据 电价p(由运营商定价)，更新电费F:F＝F0+p·(x'-I/δcur)，F0的最初值为 0，此时用户已产生电费F＝p·(x'-I/δ9)＝1.74·p，对智能电网的贡献余额I＝0。
该用户再给智能电网输电或从智能电网获取电量，根据此方法依此类 推。
若用户使用本发明智能电表其无线通信模块获取智能电网负荷信息为 表2所示的智能电网负荷信息表，处理方法不变，不同时间段智能电网的负 荷参数对应为电价即可。
本发明打破了传统的单向索取式用电模式，可供用户选择向智能电网输 入电量和从智能电网获取电量两种模式，用户选择在智能电网负荷越大的时 间段给智能电网输入电量，尤其在用电高峰期向智能电网输电可获得更大的 贡献值，从而可享用的免费电量越多。因此能够激励用户在智能电网负荷大 的时间段对智能电网输电，在智能电网负荷小的时间段获取电量，从而减轻 智能电网用电高峰期的负担，平滑智能电网的负荷。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。
Claims (10)
1.一种智能电表，其特征在于，包括：
无线通讯模块，用于从智能电网信息中心获取智能电网负荷信息表；
存储模块，用于保存所述智能电网负荷信息表；
选择模块，用于提供用户选择供输电模式，其中供输电模式包括向智能电网输入电量和从智能电网获取电量两种模式；
电流控制模块，用于当选择向智能电网输入电量的模式时，控制电流从用户端流向智能电网，并向计费模块发送第一信号；还用于当选择从智能电网获取电量的模式时，控制电流从智能电网流向用户端，并向计费模块发送第二信号；
计费模块，用于根据第一信号从智能电网负荷信息表中提取输入电量期间的各时间段信息及其对应的负荷参数，计算用户向智能电网输入电量期间的贡献值并更新用户当前的贡献值，其中，所述输入电量期间的贡献值为用户各时间段向智能电网输入的电量与各时间段对应的负荷参数的乘积之和；
还用于根据第二信号从智能电网负荷信息表中提取获取电量期间的各时间段信息及其对应的负荷参数，计算用户获取电量期间消耗的贡献值，并判断获取的电量是否超出免费电量，计算产生的电费，其中，所述免费电量根据贡献值转换得到。
2.根据权利要求1所述的智能电表，其特征在于，所述智能电网负荷信息表中包括各时间段信息和各时间段对应的负荷参数，其中，所述各时段对应的负荷参数为各时间段的用电量数值，或者为各时间段的电价数值；
在智能电网负荷越大的时间段对应的负荷参数数值越大，则用户向智能电网输入电量所对应的贡献值就越大；当选择从智能电网获取电量时，根据所述贡献值得到免费电量，且在智能电网负荷越小的时间段转换的免费电量越多；
用户给智能电网输送的电量yi与用户从智能电网获取的免费电量xj，应满足：其中，i表示用户给智能电网输电的时间段，j表示用户从智能电网获取免费电量的时间段，δi、δj分别为第i、j时间段智能电网的负荷参数，β为用户向智能电网输送电量的损耗系数，且0＜β≤1。
3.根据权利要求1所述的智能电表，其特征在于，所述智能电表还包括时钟模块；所述时钟模块用于提供当前时间信息；
所述计费模块具体包括：
提取及记录单元，用于根据所述第一信号从所述时钟模块中获取当前时间，并从智能电网负荷信息表匹配当前时间所属的时间段TC，提取输入电量期间各时间段对应的负荷参数δi，记录输入电量期间各时间段用户向智能电网的输电量yi，i表示输入电量期间的各个时间段，i＝TC,TC+1,TC+2...，在输入电量结束时向计算单元发送第一计算指令；
计算单元，用于根据所述第一计算指令，计算用户本次输电向智能电网的贡献值并根据公式更新用户当前的贡献值I，其中，I0为本次输电之前已有的贡献值；
所述提取及记录单元，还用于根据所述第二信号从所述时钟模块中获取当前时间，并从智能电网负荷信息表匹配当前时间所属的时间段TC，提取获取电量期间各时间段对应的负荷参数δj，记录获取电量期间各时间段用户从智能电网获取的电量xj，j表示输入电量期间的各个时间段，j＝TC,TC+1,TC+2...，在获取电量期间当各时间段结束时以及当获取电量过程结束时分别向计算单元发送第二计算指令；
所述计算单元，还用于根据所述第二计算指令计算第j时间段用户可享用的免费电量I/δj，j＝TC,TC+1,TC+2…，并判断xj≤I/δj是否成立，如果成立，则第j时间段获取的电量未超出免费电量，不产生电费，第j时间段用户消耗的贡献值为δj·xj，并根据公式I＝I0-δj·xj更新用户当前的贡献值I，其中，I0为第j时间段获取电量之前已有的贡献值；
如果xj≤I/δj不成立，则第j时段获取的电量xi超出免费电量，非免费电量为xj-I/δj，并根据公式p·(xj-I/δj)计算第j时间段获取电量所产生的电费，其中，p为第j时间段的电价，并根据公式F＝F0+p·(xj-I/δj)更新用户的总电费F，其，F0为第j时间段获取电量之前已产生的电费，用户当前的贡献值I＝0。
4.根据权利要求1所述的智能电表，其特征在于，所述智能电表还包括显示模块；
所述显示模块，用于显示智能电网负荷信息表、用户当前的贡献值、电费信息、输入电量期间的输电量和获取电量期间的用电量。
5.根据权利要求1-4任一项所述的智能电表，其特征在于，所述无线通讯模块，还用于与用户智能终端进行信息交互，所述信息交互包括接收用户从智能终端选择的供输电模式，并将供输电模式发送选择模块，以及向用户智能终端发送用户当前的贡献值、电费信息、输入电量期间的输电量和获取电量期间的用电量。
6.一种智能电表的计费方法，其特征在于，包括：
步骤S1：从智能电网信息中心获取智能电网负荷信息表；
步骤S2：保存所述智能电网负荷信息表；
步骤S3：获取用户选择的供输电模式，其中供输电模式包括向智能电网输入电量和从智能电网获取电量两种模式，当选择向智能电网输入电量的模式时，执行步骤S4，当选择从智能电网获取电量的模式时，执行步骤S5；
步骤S4：控制电流从用户端流向智能电网，执行步骤S6；
步骤S5：控制电流从智能电网流向用户端，执行步骤S7；
步骤S6：从智能电网负荷信息表中提取输入电量期间的各时间段信息及其对应的负荷参数，计算用户向智能电网输入电量期间的贡献值，并更新用户当前的贡献值；
步骤S7：从智能电网负荷信息表中提取获取电量期间的各时间段信息及其对应的负荷参数，计算用户获取电量期间消耗的贡献值，并判断获取的电量是否超出免费电量，计算并更新产生的电费。
7.根据权利要求6所述的智能电表的计费方法，其特征在于，所述智能电网负荷信息表中包括各时间段信息和各时间段对应的负荷参数，其中，所述各时段对应的负荷参数为各时间段的用电量数值，或者为各时间段的电价数值；
在智能电网负荷越大的时间段对应的负荷参数数值越大，则用户向智能电网输入电量所对应的贡献值就越大；当选择从智能电网获取电量时，根据所述贡献值得到免费电量，且在智能电网负荷越小的时间段转换的免费电量越多；
用户给智能电网输送的电量yi与用户从智能电网获取的免费电量xj，应满足：其中，i表示用户给智能电网输电的时间段，j表示用户从智能电网获取免费电量的时间段，δi、δj分别为第i、j时间段智能电网的负荷参数，β为用户向智能电网输送电量的损耗系数，且0＜β≤1。
8.根据权利要求6所述的智能电表的计费方法，其特征在于，所述从智能电网负荷信息表中提取输入电量期间的各时间段信息及其对应的负荷参数，计算用户向智能电网输入电量期间的贡献值，并更新用户当前的贡献值，具体包括：
步骤S601：获取当前时间，并从智能电网负荷信息表匹配当前时间所属的时间段TC，提取输入电量期间各时间段对应的负荷参数δi，记录输入电量期间各时间段用户向智能电网的输电量yi，i表示输入电量期间的各个时间段，i＝TC,TC+1,TC+2...；
步骤S602：计算用户本次输电向智能电网的贡献值并根据公式更新用户当前的贡献值I，其中，I0为本次输电之前已有的贡献值；
步骤S603：当输入电量过程结束且计算完成时，返回步骤S3。
9.根据权利要求6所述的智能电表的计费方法，其特征在于，所述从智能电网负荷信息表中提取获取电量期间的各时间段信息及其对应的负荷参数，计算用户获取电量期间消耗的贡献值，并判断获取的电量是否超出免费电量，计算产生的电费具体包括：
步骤S701：获取当前时间，从智能电网负荷信息表匹配当前时间所属的时间段j，并提取第j时间段对应的负荷参数δj，记录第j时间段内用户从智能电网获取的电量xj，该时间段结束时或者当获取电量过程结束时，执行步骤S702；
步骤S702：计算用户在第j时间段可享用的免费电量I/δj，并判断用户在第j时间段获取的电量xj是否超出该时间段可享用的免费电量I/δj，若xj≤I/δj成立，执行步骤S703，如果不成立，执行步骤S704；
步骤S703：第j时间段用户获取的电量未超出免费电量，不产生电费，第j时间段用户消耗的贡献值为δj·xj，并根据公式I＝I0-δj·xj更新用户当前的贡献值I，其中，I0为第j时间段获取电量之前已有的贡献值，返回步骤S705；
步骤S704：第j时段获取的电量超出免费电量，非免费电量为xj-I/δj，根据该时间段的电价p计算该时间段产生的电费p·(xj-I/δj)，并根据公式F＝F0+p·(xj-I/δj)更新用户的总电费F，其中，F0为该时间段获取电量之前已产生的电费，用户当前的贡献值I＝0；
步骤S705：当获取电量过程结束且计算完成时，返回步骤S3，否则返回执行步骤S701。
10.根据权利要求6所述的智能电表的计费方法，其特征在于，还包括步骤：
当计算完成时，显示用户当前的贡献值、电费信息、输入电量期间的输电量和获取电量期间的用电量；
向用户智能终端发送用户当前的贡献值、电费信息、输入电量期间的输电量和获取电量期间的用电量。
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