电能与双碳供应系统及全环节电碳计量交易追踪配送国际能源电碳互联网的制作方法

1.本发明属于物联网智能电网输配电领域技术领域，涉及一种基于智能电网物联感知的数字电力智能传感、识别的电能与双碳供应系统及全环节电碳计量交易追踪配送国际能源电碳互联网。


背景技术：

2.构建以储能和调峰能力为基础、支撑风电、太阳能发电、生物质能、水能、核能大规模友好与存量火电等化石能源并网、实现智能电网高比例消纳和调控能力的绿色、环保、安全、可靠的新型电力系统。
3.首先面临的第一个难题目是，目前还缺少接入智能电网的多元能源电力传输供给体系中各种电力、输电、变电、配电及终端用电设备的身份、电能、双碳等信息的自动识别，也没有自动识别和计量源侧(发电侧)和负荷侧电碳计量的装置。
4.海量的新能源为首的零碳排放并入新型电力系统，从源侧、网侧、荷侧形成浩瀚的电碳计量、电碳调度、电力流、碳排放流与电碳交易全环节电力能源碳中电碳经济与安全系统，达到各方受益实现碳中和目标。由于采样电碳数据和传输过程中不可避免的干扰甚至故障，能源负荷场景中的海量的计量数据在现有有线与无线网络中形成堵塞无法全面实现；使目前理想和目标停留在模拟和概念上。
5.智能电网作为全球能源互联网的基本单元，物联网与智能电网融合的想法显示出巨大的增长潜力，电力物联网在智能电网发电、输电、变电、配电和工业智能工厂、智能制造、客户和公用事业公司之间互动中的应用，形成灵活的电力能源分配和双碳管理平台，以促进综合能源服务和双碳目标配送合理排放与交易受益供应的发展。目前构建这样的平台需要在智能电网中的关键件智能电表、实现低压用户远程电费控制的智能电表与负荷开关、包括智能工厂、智能建筑等任何地方用电设备都需要大量的接入电网馈线传感器获得身份认证、数据和信息，这些大量的馈线传感器与配电系统中引入各种交直流监控装置、电子电表电能计量，智能电网和物联网中使用众多电压电流传感器、电子扼流圈，当非线性负载施加到系统时，电源电流会趋向于非正弦并带有显著的谐波含量损耗损害电能质量的问题。目前还没有可以在自动识别这些设备、智能电表、负荷开关身份和用电信息、替代这些馈线传感器，使其无法批量接入智能电网与物联网。在发电侧、输配电侧、从能源路由器、集中器到智能电能表、负荷开关，均面临数量大、现场环境复杂、通信媒介质量低、成本压力大等一系列难题。
6.在物联网、智能电网和光伏风电、储能等可再生能源及电网中，使用众多电能计量、监控、控制及终端用户设备，大量重复性功能。费用高昂和紧缺的主控电路芯片、逻辑芯片、模数转换芯片、arm、dsp2、mcu、adc、双量pi控制器、pq控制器、下垂控制器、驱动和信号调理、通讯芯片、及各种电压、电流、功率、传感器、滤波阻抗器及大量通讯、显示等硬件与软件投入，使得电表与监控、控制设备之间且仅能专机专用，造成大量经济浪费。还有，现有电
表、物联网、智能电网孤岛联接的问题；芯片与传感器及通讯软件硬件没有实现功能上集成、交互，控制电网与物联网从发电到交付的所有元素造成大量芯片荒和经济成本高昂的投入，给电网带来大量的谐波污染的垃圾电，导致计量监控控制精度低。


技术实现要素：

7.为了达到上述目的，本发明提供一种电能与双碳供应系统及全环节电碳计量交易追踪配送国际能源电碳互联网，可以对智能电网从源侧、网侧、荷侧与储能全环节、多元能源电力传输供给体系中各种电力、输电、变电、配电、集中器、智能电表、负荷开关、终端用电设备的身份、电能和双碳调度、碳排放、交易等信息的自动识别、计量、追踪及智能配送。
8.本发明所采用的技术方案是，电能与双碳供应系统包括：源侧分配系统、网侧的物联网芯片的功能模块、物联网的iot系统站及接入物联网的iot系统站的荷侧的智能工厂；能源计量负荷开关控制智能工厂电源供给；
9.所述源侧分配系统包括：主芯片与复用芯片，主芯片通过公共端接口连接多个复用芯片；
10.所述主芯片包括adv10模数转换通道、三角触发发生器、三个三角调制器，电平移位分压器与电流调整器与主芯片连接，其中，电流调整器与三角调制器连接，电平移位分压器与adv10模数转换通道连接，三角触发发生器经采样触发输入adv10模数转换通道；所述主芯片与功能模块通过io接口连接；
11.所述复用芯片通过传感器接入io接口，io接口接入包括光伏组件光照照度、光伏组件温度、电源温度、直流电流、直流电压、三相交流电压、三相交流电流、直流开关、交流开关、接触器、光伏组件开关、逆变桥的驱动、电碳识别器输出信号sw1、电碳识别器输出信号sw2；
12.所述功能模块与iot系统站的模块通过io接口连接，iot系统站的各个模块通过io接口连接智能工厂。
13.本发明所采用的另一技术方案是：全环节电碳计量交易追踪配送国际能源电碳互联网，其特征在于，包括光伏发电、风力发电、生物质能，三者的输出均与储能电力组建云储能电力；云储能电力与光伏发电、风力发电、生物质能均由可再生能源电碳计量控制器进行双向控制，可再生能源电碳计量控制器与地方智能电网互联，地方智能电网分别与传统发电网、物联网系统站互联；节点控制单元、无线上网适配器、国际智能能源网、国家智能电网、云服务器均与物联网系统站互联；国际智能能源网和国家智能电网均与国际能源互联网互联；数据分类集中器、管理审核和云服务器均与工业物联网网关互联；iot天线发射电碳识别器识别的电碳数据及相关信息；智能工厂、车间能源计量负荷开关、设备能源电碳计量负荷开关、安全消防照明电碳负荷开关、用户电碳计量开关均与iot无线、以太网、iot天线互联，iot无线通过wifi-mqtt与数据分类集中器互联，iot天线与数据分类集中器互联；以太网与网络服务器互联，网络服务器分别与智能工厂智能制造系统、企业存储管理库连接，智能工厂智能制造系统与企业存储管理库互联。
14.本发明的有益效果是：
15.1，解决当非线性负载施加到系统时，电源电流会趋向于非正弦并带有显著的谐波含量损耗损害电能质量的问题，可替代目前智能电网中的物联感知馈线传感器的装置，从
发电到终端用户全过程进行电能和双碳经济供应与计量；可应用于智能工厂与智能制造、智能建筑，将智能工厂与智能制造(设备)实现在线能量分析、电碳低碳调度、能源预测决策、安全检测、负荷驱动智能管理的平台和全球能源互联的电碳调度交易。
16.2，在智能电网与电力物联网及从电力生产、输配电到终端用户电力配送与双碳减排计量、追踪交易的交互上，设计了低功耗数字电力智能电碳传感识别器，结合智能电表、集中器、负荷开关实现终端设备身份识别和信息自动配对，通过iot系统站，由物联感知单元对集中器、智能电表、负荷开关、用电设备、风电、太阳能发电、生物质能、水能、核能与火力发电的电能与双碳进行身份识别与资产编码，实现从发电、输配电、终端用户用电、智能电网、电力物联网、国际能源互联网全过程电力电能与双碳的供应计量的电能与双碳资产管理。替代了可再生能源、物联网与智能电网中大量的电流传感器和计量装置，提高了电能计量的精度，通过无线网络配合实现对智能工厂与智能制造中的用电设备的无线自动开关，节约了智能制造中的用电设备控制器、plc，芯片及配电系统中的负荷开关。实现了电力全过程各个用户发电容量与需求的在线及时匹配，提供实时信息和即时的供需平衡；提供了任何监控变量故障的在线更新，提高能源的利用率和节能减排双碳的量价供应。通过分析负荷的时间数据，根据消费者行为预测未来需求，改善能源供应交付的预测能源管理。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
18.图1是本发明实施例的智能电网物联网与智能工厂能源电碳负荷及国际能源电碳互联网数字电力传输架构的结构图。
19.图2是本发明实施例的能源、能量、电碳量、预测、决策、驱动、智能建筑系统、智能工厂管理系统结构图。
20.图3是本发明实施例的基于智能电网物联感知的数字电力智能传感与识别的电能与双碳配送硬件系统的具体结构示意图。
21.图4是本发明实施例的可再生能源(风光储系统)接入智能电网物联感知的数字电力智能传感与识别的电能与双碳计量配对输送系统结构示意图。
22.图5是图4中电碳识别器频波计量中的电碳识别图。
23.图6是电碳计量表的电流ct取电检测电路图。其中，(a)是第一实施例的电路图，(b)是第二实施例的电路图。
24.图7是监控每个电压相位的输入电路图。其中，(a)是第一实施例的电路图，(b)是第二实施例的电路图。
25.图8是图4中pc 路由器 互联网智能制造电碳能源负荷开关控制架构图。
26.图9是图4中iot无线电传输在线电能与双碳供应系统调度架构图。
具体实施方式
27.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，所描述的实施例仅仅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，本领域普通技术人员在没有做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。
28.本发明实施例的基于智能电网物联感知的数字电力智能传感、识别的电能与双碳供应系统，包括从源侧、网测、荷侧与储能侧全球能源互联，解决可再生能源间接性发电、实现全球能源双碳智能传感与识别及配送、永不断电的能源互联系统。
29.如图1-2所示，智能电网物联网与智能工厂能源电碳负荷及国际能源电碳互联网数字电力传输架构(图2)包括：能源、能量、电碳量、预测、决策(调度)、驱动、智能建筑、智能工厂管理系统，以iot天线与电碳识别为核心组建全环节电碳计量交易追踪配送国际能源电碳互联网，如图1所示。
30.其中，全环节电碳计量交易追踪配送国际能源电碳互联网，包括：光伏发电、风力发电、生物质能，三者的输出均与储能电力组建云储能电力(图中未表达)；云储能电力与光伏发电、风力发电、生物质能均由可再生能源电碳计量(追踪)控制器进行双向控制，可再生能源电碳计量(追踪)控制器与地方智能电网互联，地方智能电网分别与传统发电网、物联网系统站互联；节点控制单元、无线上网适配器、国际智能能源网、国家智能电网、云服务器均与物联网系统站互联；国际智能能源网和国家智能电网均与国际能源互联网互联；数据分类集中器、管理审核和云服务器均与工业物联网网关互联。
31.电碳识别器识别的电碳数据及相关信息均由iot天线发射，与iot天线发射互联的装置均安装有电碳识别器；与iot无线、以太网、iot天线发射互联的有数据(电碳)分类集中器(其不与以太网连接)、智能工厂(能源计量负荷开关)、车间能源计量负荷开关1～-n、设备能源电碳计量负荷开关、安全消防照明电碳负荷开关1～n、家用、商用、户用建筑用户电碳计量开关；iot无线通过wifi-mqtt与数据(电碳)分类集中器互联；以太网与网络服务器互联，网络服务器分别与智能工厂智能制造系统(家用、商用、户用、建筑用户电碳计量管理系统)、企业(政府与公用事业)存储管理库连接，智能工厂智能制造系统与企业存储管理库连接；企业存储管理库与管理审核模块连接，管理审核模块与办公管理模块连接。
32.以上供电系统源侧全球配置外地可预测调度的可再生能源发电系统电站，通过网侧以特高压智能电网远距离传输到当地的可再生能源发电系统电站 储能电力(图1) 电碳计量表(图4) 电碳识别器 物联系统单元，由iot系统站分配、网侧以中高压智能电网远距离传输到本地iot系统子站再分配，经能源计量负荷开关、电能双碳集中器(图8)分配用电负荷(智能工厂、智能建筑、公用事业)到智能电能开关集成控制器(图中无标注)，分配到用电产线相关设备；其中，智能传感识别表(如图8) 电碳识别器 能源计量负荷开关准确识别传感电和碳、供电输配电、用电、碳排放、碳中和的身份、量价、配送与能源电碳的开关控制；控制采用图9所示的点对点无线、有线或电力线通讯与互联网页的不同基站的短距离 长距离通讯，对源侧网侧储能侧及负荷侧能源电碳等电力数据、数字化传感采集、处理、储存到不同基站，调度系统第一层、第二层、第三层分别与控制单元、数据库互联；控制单元与数据库建立在iot系统站和iot系统子站。
33.如图3和图4所示，基于智能电网物联感知的数字电力智能传感、识别的电能与双碳供应系统，是由源侧分配系统、网测的功能模块、物联网的iot系统站及接入物联网的iot系统站的荷侧的智能工厂1～n(能源计量负荷开关)组成；所述源侧分配系统采用多个主芯
片与复用芯片获得更多的电碳计量和更多的io连接口，用于多个发电设备、变流器和逆变器、控制检测装备的接入，对多个可再生能源、火电、化石能源、能量、电碳、碳排放、账单的供给识别、计量、调度、控制与分配。网测和负荷侧采用多个智能物联网芯片获得更多的io连接口，用于更多输电、双碳的配送和用电负载与碳中和、控制检测装备的接入。所述主芯片包括adv10模数转换通道、三角触发发生器、三个三角调制器，电平移位分压器与电流调整器与主芯片连接，其中，电流调整器(电流传感器ct)与三角调制器连接，电平移位分压器与adv10模数转换通道连接，三角触发发生器经采样触发输入adv10模数转换通道。
34.如图3上方所示，主芯片通过公共端接口连接多个复用芯片；复用芯片通过传感器接入io接口，io接口接入包括光伏组件光照照度、光伏组件温度、电源温度、直流电流、直流电压、三相交流电压、三相交流电流、直流开关、交流开关、接触器、光伏组件开关、逆变桥的驱动(图中未表达)、电碳识别器输出信号sw1(图4)、电碳识别器输出信号sw2组成。主芯片通过多个io接口与网侧的物联网芯片的功能模块的io接口连接，功能模块与iot系统站的模块通过io接口连接，iot系统站的各个模块通过io接口连接智能工厂(能源计量负荷开关)。
35.物联系统单元包括图3、4中的功能模块、iot系统站、智能工厂以及主处理器、网管(包含网关、网络连接中间件等)、i/o输入输出模块、连接器、物联网芯片。功能模块包括光伏(可再生能源)电碳计量、能源(双碳)计费服务单元、数据集中发布、企业能源在线差额预警、智能电网电碳计量、能源账单、智能电网能源(电碳)供应差额预警、能源身份认证、逆变器(变流器)与电池板监控、云服务单元、企业生产与能耗监控管理、消防安全与物流管理，以及户用、商用、建筑用户能耗(电碳)计量与预警(图中未表达)，户用、商用、建筑用户能(电碳)耗监控(图中未表达)组成。功能模块设置在iot系统站。
36.iot系统站还包括记忆单元、电源与时钟、系统模块、模拟模块、软件包系统管理、身份认证、通讯外围设备、控制外围设备、数据保护、温度管理。
37.智能工厂包括智能工厂1～n(能源(电碳)计量负荷开关)，包括本地工厂和外地工厂。
38.以智能工厂1(能源(电碳)计量负荷开关)为例包括：电表生产车间能源(电碳)计量负荷集成开关、水表生产车间能源(电碳)计量负荷集成开关、燃气表生产车间能源(电碳)计量负荷集成开关、物联网产品生产车间能源(电碳)计量负荷集成开关、公共动力能源(电碳)计量负荷集成开关、消防安全电气火灾能源(电碳)计量负荷集成开关、物流仓储agv无线管理模块、风光伏电池生产车间能源(电碳)计量负荷集成开关、逆变器(变流器)生产间能源(电碳)计量负荷集成开关、储能变流器(系统)生产能源(电碳)计量负荷集成开关、其余光储产品生产能源(电碳)计量负荷集成开关。
39.电表生产车间能源(电碳)计量负荷集成开关为例：包括输送带电能负荷开关、印刷电能负荷开关、贴片电能负荷开关、回流焊电能负荷开关、波峰焊电能负荷开关、三防漆电能负荷开关、波峰焊电能负荷开关、pcb检测电能负荷开关、pcb加工设备电能负荷开关、成品加工设备电能负荷开关、成品检测设备电能负荷开关、成品包装设备电能负荷开关、agv入库无线管理电能负荷开关。
40.以上的能源(电碳)计量负荷集成开关，是将电碳识别器接入现有技术中的智能电表负荷开关的计量芯片公共端io接口。这样智能电表负荷开关的计量芯片就具有：感知与
识别、计量能源、能量、电能、双碳排放与碳中和的量价与种类、差额预警与负荷的智能自动开关的功能，成为能源(电碳)计量负荷开关。
41.如图8所示，电表生产车间能源(电碳)计量负荷集成开关与智能传感识别仪表连接，智能传感识别仪表通过rs-485总线与电能双碳集中器连接，智能工厂1(能源计量负荷开关)、iot系统子站分别与电能双碳集中器连接，iot系统子站连接iot系统站，电能双碳集中器通过rs232与触摸屏(mt8000)连接，触摸屏通过lan接口与远程安全通信模块sy-rscm连接，远程安全通信模块sy-rscm通过wan接口与互联网连接，互联网通过s-link与路由器连接，路由器连接与管理计算机，管理计算机依次与管理办公模块、管理审核模块、企业储存管理库连接。
42.其中，电能双碳集中器，是将电碳识别器接入现有技术中的电能集中器的计量芯片公共端io接口。这样电能集中器的计量芯片就具有，感知与识别、计量能源、能量、电能、双碳排放与碳中和的量价与种类、差额预警与负荷的智能自动开关的功能，成为电能双碳集中器。
43.能源、能量、电碳的预测、决策(调度)及驱动其开和关功能的智能工厂管理系统(图2)是由智能电网、物联网、大数据双向传输单元(图中未表达)分别与iot系统站互联。
44.可再生能源(风光储系统)接入基于智能电网物联感知的数字电力智能传感、识别的电能与双碳供应系统的结构如图4所示。包括电碳计量表与物联系统单元，物联系统单元与以太网(以太网通过网络管理协议和网络服务器连接)、iot无线电互联，iot无线电连接wifi-mqtt；电碳分析预测发布模块、能源预测调度发布模块、能量分析集成电路与所述物联系统单元连接，电碳分析预测发布模块、能源预测调度发布模块、能量分析集成电路均通过异步收发器进行发布，电碳计量表通过多个spi或uart接口、spi或i2c接口连接物联系统单元；电碳计量表通过三相的电流传感器ct收集电流信息、并通过三相电平移位分压传感电路收集电压信息，电流传感器ct和电平移位分压传感电路分别接入三线四线电网单元；三相的电流传感器ct紧靠三线四线电网的一端组成星型连接接入加载单元；三相电平移位分压传感电路紧靠三线四线电网的一端组成星型连接接入电源(智能电网端)；智能电网电力线路中接入火电(图中未表达)，可再生能源(风光储系统)、电碳识别器、断路器、变压器接入智能电网。
45.所述电碳计量表采用16位处理器，然后通过三相电流传感器ct(ia、ib、ic)接入对应的24位三角积分模拟/数字(a/d)调制器(用于监控电流数字信号)；三相电平移位分压传感电路提供浪涌保护，通过压敏电阻和二极管(图上未表达)使得每个相位的电压通过一衰减降低到适当的电平(v
ref
)并移位，以便能够正确测量，电平移位分压传感电路(va、vb、vc)接入adv10模数转换通道，adv10模数转换通道设置25mhz cpu和32位硬件乘法器，再通过采样触发把δ触发发生器连接，可快速准确地提供每相频率、功率因数、相位和电压值、rms值、有功、无功和视在功率。
46.所述电碳计量表输出设有com接口，外接电量、电费、碳排量、碳中和量、双碳价的显示模块；电碳计量表上具有外置晶振。电碳计量表如图4所示，包括右侧的dsp和左侧的主芯片，主芯片即电表计量模块(包括三个δ调制器、δ触发发生器、adv10模数转换通道、三项ct和三项电平位移分压器)；dsp和电表计量模块通过公共点连接，并且复用芯片(图3)也通过公共点与dsp连接。dsp、电表计量模块和复用芯片均由δ触发发生器(三角触发发生
器)提供采样触发信号。dsp里面的电碳身份识别是由电碳识别器进行识别，电碳识别器与dsp通过串口连接。
47.其中，图3中的能源计量负荷集成开关、图3中的电能负荷开关、图8的电能双碳集中器、图8中的智能传感识别仪表、图1中的可再生能源电碳计量控制器、图1中的用户电碳计量开关，在这些现有开关的基础上结合现有的电能计量芯片再结合电碳识别器集成。
48.dsp或复用芯片中设有以下功能模块：
49.电碳身份识别器(用于源侧和网测接入电源的种类、火电、光伏、风电、生物质能等，以及荷侧消费电源电碳身份和负荷种类的识别)，用于识别电源身份，确定是化石能源例如火电的碳排放(其排放量按碳当量比例核定其碳排量)，还是清洁能源的风电、光电(碳中和实践者)，确定碳排放量和碳中和量(根据公认的碳当量比例x输入的电能获得)电碳量统计(含碳量的在线统计)，再根据电碳识别器合成电碳频波信号，再输入到dsp里的电碳量统计模块(包括电能、碳排量、碳中和量的计算)、有功功率检测模块、视在功率检测模块、过载检测模块、过零检测模块、功率因数检测模块、线频率和相角检测模块、峰值检测模块，如图4所示。
50.所述电碳身份识别器包括结构相同的三相(a相、b相、c相)频波采集单元、频波计量(电碳信号峰值量、电碳信号量、电碳信号频率、电流幅值、电流斜率及电碳识别)、频波计量传输、无线配对控制单元。频波采集单元通过uart连接频波计量，频波计量传输是将频波计量的电碳信号峰值量、电碳信号量、电碳信号频率通过以太网、串口通讯、蓝牙模块、uarto\iot无线输出给能源计量负荷开关(图3)、智能传感识别仪表(图8)，能源计量负荷开关、智能传感识别仪表、能源计量负荷集成开关、电能双碳集中器均可通过iot天线无线传输自动配对。通过配对，将源侧、网侧、荷侧与储能侧的电碳、碳追踪、负荷种类身份和电碳量自动在线传输给智能工厂、物联网系统站、云服务器、工业物联网管、可再生能源计量控制器、地方电智能网、国家智能电网、国际智能能源网、国际能源网、sy-rscm\互联网，管理审核企业存储管理库。
51.进一步地，如图4所示，三相(a相、b相、c相)频波采集单元；以a相为例，包括接在a相火线上的电容c1，电容c1输出端分两路，一路与电感l1和双向晶体管sw2连接，另一路与电阻r1和双向晶体管sw1连接；电感l1和双向晶体管sw2与电阻r1和双向晶体管sw1输出连接一路后到中性线n线上；双向晶体管sw2的信号控制线接在信号采集模块的yx接口；双向晶体管sw1的信号控制线接在信号采集模块的yk接口，信号采集模块通过uart与频波计量的正交信号发生器连接。
52.所述频波计量包括对应输出单相交流瞬态电压v
in
和单相交流瞬态电压i
in
输入正交信号发生器，分别产生两个互相垂直的分量vα、v
β
和iα、i
β
，vα、v
β
和iα、i
β
分别进行正交编码，经正交编码的vα、v
β
和iα、i
β
输入参考滤波器hr(f)之后输出两路，其中一路输入π/2计算后与另一路再进行合成，产生模拟量的电流和电压，对模拟量的电流和电压进行编码n(t)输入积分器pga，进行增益补偿；再输入模数转化adc，产生数字电流和数字电压，数字电流和数字电压经过adc模数量位数和量化误差处理，数字信号经相位校正后，输入0，1寄存器中，经高通滤波hpf、过采样和低通滤波lpf后，输入偏移补偿寄存器，再经方根与rem检测后产生均方根的电流和电压，经过数频转换后信号输入电力滤波芯片dfc，电力滤波芯片dfc中将数频转换后的电流电压拟合输出，输出电碳频率、幅值相位波形，并在一个信号内，按
照电量信号、碳量信号、电量信号、碳量信号的顺序耦合到一条传输线路和频波中，得到电碳耦合量和频率信号；大大降低了传输线路中的电能损耗，相对现有电力载波、以太网、串口通讯、uart串口、iot无线传输数据密集度减少一半以上，大大解决了在线数据堵塞问题。
53.信号采集模块的ad接入dsp或复用芯片的公共端io，将电碳计量表的电表计量模块采集的电流输入电流δ调制器，监控每个电压相位的输入电路模数转换通道adv10，经触发发生器，将电能参数输送到到频波计量。将耦合电碳量信号输入dsp或复用芯片，由dsp或复用芯片输出到spi或uart接口，还有spi或i2c接口，由spi或uart连接输送到主处理器、网管、i/o输入输出、连接器、物联网芯片、功能模块、iot系统站、智能工厂(能源计量负荷开关)。
54.电碳分析预测发布、能源预测调度发布、能量分析发布、电碳消费、电碳量、价、费用等反馈用户和在线双碳交易调度系统等可通过以太网、以太网服务器、iot无线电、wifi、能量分析集成电路、iot天线、异步收发器、光纤、电力载波、红外传输、蓝牙等发布到源侧的火电、光伏、风电、生物质能，输送到电网侧储能，分配供应输送到荷侧的负荷。如图9所示。
55.物联网芯片选型设置：cpu容量120mhz，arm选择cortex-m架构，主处理器上的参数在机器自己的网页上获得，通过modbus协议远程读取。支持消息队列遥测传输(mqtt)、受限应用协议restful api、受限应用协议(coap)、简单网络管理协议(snmp)、远程终端单元(rtu)。其中，snmp协议支持允许兼容nagios、zabbix、dataminer、spectrum和许多其他商用软件，监控设备的管理信息库，映射设备通过nmp协议报告的所有信息，并可在其网页上下载。具备数字输出、数字输入或模拟输入i/o端口、12位a/d转换器的i/o端口3.3、vdc电压受tvs二极管保护。通过i/o对电气、双碳参数进行实时监控，i/o通过设备的机器网页和设备支持的协议硬软件、modbus rtu协议通过rs-485串行端口支持；通过地址和i/o创建访问表，并以1秒的时间间隔更新信息；内存记录120天的历史数据。
56.进一步地，snmp中的traps将被管理的设备主动向充当管理者的设备报告自己的异常信息的通讯。通过将traps发送到预定义的ip地址。通过这种方式，持续监控(监测)要监控(监测)的选定值，不需要检测电网中的异常，以预定义的ip地址。因此恒定值也无需检测电网。除了rs-485和以太网tcp/ip协议外，使用mcu cc2650将设备(能源计量负荷开关、智能传感识别仪表、能源计量负荷集成开关、电能双碳集中器)连接到无线物联网网络。该低功耗、2.4-ghz频率范围的微控制器(mcu cc2650)支持蓝牙、zigbee和6lowpan或zigbee rf4ce协议远程控制应用的无线mcu。该设备具有一个32位armcortex-m3 cpu，能够支持协议，如在物联网统一使用的asmqtt和coap，以及一个armcortex-m0二级处理器，用于部署蓝牙控制器低能(ble)和ieee 802.15.4.3。
57.电碳计量表中的电表计量模块接收三个电压样本、一个中性点样本和三个电流样本，每个样本对应于低压网络的一个相位。为了从智能仪表收集数据，有必要建立一个通用异步收发器(uart)智能仪表与所选无线通讯传输之间的连接。在本例中，选择了radio nodemcu，这是一款专注于iot应用开发的wi-fi无线收发。它适用于支持ieee 802.15.4、蓝牙、zigbee、采用wifi芯片esp8266，具有gpio、pwm、i2c、1-wire、adc等功能。
58.如图5所示电碳识别器的频波计量中的电碳识别图。根据电流幅值的与死区交界处的电流斜率k值，识别不同的电流的来源(源侧供电的种类，或网测、负载上的电流种类)。现有技术中是电能在传输的过程中是连续的正弦波形，死区不可避免且要求越小越好。而
本文是将连续的波形分割成间隔型的波形，利用原有的死区将连续的波形分割成间隔型的波形，在电能传输和计量过程中功耗降低一半。分割成间隔型的波形之后将碳量和电量耦合在同一条传输线，传输过程中减少了传输量，解决了数据堵塞问题。
59.电流斜率k值＝电流幅值/死区频率公差：
60.其中：电流幅值由电碳计量表中三相电流传感器ct(ia、ib、ic)实测电流乘以频波采集单元的系数。频波采集单元的系数是根据出厂给出的电压降系数选择，参考值不大于0.5倍的电碳计量表中三相电流传感器ct(ia、ib、ic)实测电流值；死区频率公差确定；火力发电调频死区频率公差50hz
±
0.033hz；风力发电调频死区频率公差50hz
±
0.2hz；光伏发电电调频死区频率公差50hz，其中负0.5hz，正0.2hz。图5所示电流死区和波形的时间间隔为60nm，计算将死区频率公差换算为纳秒(nm)。
61.利用复用芯片程序，将电碳计量表中三相电流传感器ct(ia、ib、ic)实测电流、三相(a相、b相、c相)频波采集单元中电流乘以频波采集单元的系数的值，分别带入电流斜率k值公式，计算所得两组实际电流斜率k值。
62.例如：
63.幅值：光伏发电幅值＞风力发电幅值＞火电幅值，且光伏发电和风电的幅值有重合。
64.判断方法：
65.(1)比较调频死区频率公差，如果为50hz
±
0.033hz，一定为火电；
66.(2)幅值大于风力发电的上限，且小于等于光伏发电的上限，属于光伏发电。
67.(3)幅值小于等于风力发电的上限，又大于火力发电的上限，有可能是风力发电也有可能光伏发电；用测得的电流幅值除以死区频率公差，求得上斜率k值和下斜率k值，上斜率k值和下斜率k值进行比较，上斜率和下斜率相等为风力发电，如果上下斜率不一致为光伏发电。
68.电碳识别器识别出源侧、网侧、荷侧的电流的种类后。例如是光伏发电后，由电碳计量表提供的有功功率，与光伏二氧化碳排放33-50克/度标准换算，计算光伏二氧化碳排放量；在根据火力844克/度减去光伏二氧化碳排量＝碳中和量(克/度)；得出光伏二氧化碳中和量；碳中和量价＝碳中和量(克/度)
×
碳排交易价；碳交易每度电可额外收益2.3分；计算光伏二氧化碳碳交易的价格。
69.风力发电的计算标准：风电二氧化碳排放11.28克/度；风电碳交易每度电可额外收益2.3分；火力发电844克/度减去碳排量＝碳中和量(克/度)；碳中和量价＝碳中和量(克/度)
×
碳排交易价。
70.其模拟例中表1给出，光伏发电、风力发电的二氧化碳排放量、二氧化碳中和量、二氧化碳碳交易的价格、火力发电二氧化碳排放量，及对应的电能有功电能、无功电能、包括双向(正向和反向)有功和无功功率(表中未给出)。这样电碳表就可将实时在线即时的电能、碳排放、碳中和、量与价的在线账单发布和有线、无线传输、分配，为能源、能量、电碳调度、预测、交易提供依据。
71.表1电碳表实时在线的电能、碳排放、碳中和、量与价的在线账单
[0072][0073]
电能功率为检测采样电压与电流的乘积，电能双向按电能权利为买卖两个不同方向脉冲数；光伏发电的二氧化碳排放为33-50克/度，光伏电站通过碳交易每度电可额外收益2.3分，为了获得碳当量的光伏电能的收益，为能源互联提供光伏电能与碳当量交易依据，为了保证该系统的实施。
[0074]
如图6的(a)所示，电碳计量表的电流ct取电检测电路包括：正极i 线路输入端接入电阻r1，电阻r1输出端线路分两路接入，一路接入1n4007硅材料整流二极管d1，另一路整流二极管d2与电路的供电电压 vcc连接；负极i-线路输入端接入电阻r5，电阻r5输出端线路分两路接入，一路接入1n4007硅材料整流二极管d3，整流二极管d3与电路的供电电压 vcc连接；另一路接入1n4007硅材料整流二极管d4，整流二极管d4与接地连接。正极i 电阻r1输出端线路与负极i-电阻r5输出端线路之间连接有钳位电路瞬态电压抑制二极管tvs2(pk5.0ac)，在正极i 线路继续连接电阻r2，负极i-线路继续连接电阻r6，然后在正极i 线路与负极i-线路之间连接电阻r4，在正极i 线路继续连接电阻r3，负极i-线路继续连接电阻r7，在正极i 线路与负极i-线路之间连接电容c3(15p)，在正极i 线路继续连接电容c1
(47p)，电容c1(47p)接地连接；负极i-线路继续连接电阻r7的电容c2(47p)，电容c2(47p)接地连接；正极i 线路输出端口 in，负极i-线路输出端口-in。
[0075]
如图6的(b)所示，另一实施例包括：正极i 线路的输入端线路分两路接入：一路接入d3高速开关二极管pml l4148，d3高速开关二极管pml l4148与d28高速开关二极管pml l4148串联，d28高速开关二极管pml l4148接入电路的供电电压 vcc连接；另一路接入d11高速开关二极管pml l4148，d11高速开关二极管pml l4148与d29高速开关二极管pml l4148串联；d29高速开关二极管pml l4148接入电路的供电地线gnd连接。负极i-线路输入端线路分两路接入：一路接入d4高速开关二极管pml l4148，d4高速开关二极管pml l4148与d30高速开关二极管pml l4148串联，d30高速开关二极管pml l4148接入电路的供电电压 vcc连接；另一路接入d12高速开关二极管pml l4148，d12高速开关二极管pml l4148与d31高速开关二极管pml l4148串联，d31高速开关二极管pml l4148接入电路的供电地线gnd连接；正极i 线路输出端线路与负极i-线路输出端线路之间连接钳位电路瞬态电压抑制二极管tvs2(sam5.0ac)；然后，正极i 线路的输出端线路连接rl9串联电路；负极i-线路输出端线路连接rl10串联电路；在正极i 线路输出端线路与负极i-线路输出端线路中间接有r24电阻12.4欧姆；12.4ω电阻两端的差分电压，负载并允许高达50ma内部电流。然后正极i 线路输出端连接r26，负极i-线路输出端连接r27；然后，正极i 线路输出端线路接有c19电容47p，c19电容接地gnd；负极线路i-输出端线路接有c20电容47p，c20电容接地gnd；然后在正极i 线路输出端线路与负极i-线路输出端线路中间接有c23电容15n；正极i 线路输出端口1 in，负极i-线路输出端口1-in。
[0076]
如图7的(a)所示，所述监控每个电压相位的输入电路包括：火线l和零线n，火线l和零线n输入端接有熔断器fu，火线l与零线n中间设有压敏电阻，然后火线l线路中设有依次从左到右设有电感l1、串联电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6；然后火线l线路分两路：一路设有电阻r8并接地gnd，另一路设有电阻r9并与接入电路的供电电压 vcc连接；然后火线l线路又分两路：一路设有二极管并接地gnd，另一路设有二极管和接入电路的供电电压 vcc连接；然后火线l线路中设有电阻r7后火线l线路分两路输出：一路输入电压vin，另一路通过c1接地gnd。零线n上的压敏电阻输出线路设有电感l2，电感l2输出接地gnd。
[0077]
如图7中的(b)所示，另一实施例包括，火线l与零线n中间设有压敏电阻s20k275，火线l线路中设有依次从左到右设有l1电感excml25a、串联阻值1m的电阻r4、电阻r14、电阻r15、电阻r32、电阻r99、电阻r100、r101；然后火线l线路分两路线路a和线路b：其中线路a向右分三路：向上一路输入d44二极管1n4148d035-7，d44二极管输出与电路的供电电压 vcc连接；向下一路输入d45二极管1n4148d035-7，d45二极管输出与接地gnd连接；向右一路连接1k电阻r116，电阻r116输出线路输出电压端口v1 in。线路b中的火线l线路其中向下分两路：向下一路接有10k电阻r119，电阻r119输出接地gnd；向左接有20k电阻r118，电阻r118输出分两路，一路向下接有100nf电容c1，电容c1输出接地gnd；另一路分两路：向下一路接有10nf电容c8，电容c8输出接地gnd；向左一路接有阻值为10欧的电阻r117，电阻r117输出接有电路的供电电压 vcc。
[0078]
如图9所示，无线传输在线电能双碳交易调度系统，以风光电站水平测试和控制单元为例，点对点架构可实现查询、响应、可能的电碳查询、未来的响应功能。是由5层架构组
成控制单元；第一层、第二层、第三层与第五层控制单元互联，第五层控制单元与第四层数据库互联，第一层、第二层、第三层的数据通过无线、有线或电力线通讯将电碳数据输送到第四层数据库。
[0079]
第一层包括：位于智能工厂中的智能车间的传感器，例如：电能双碳集中器、能源计量负荷开关、智能传感识别仪表、电碳计量表、车间能源计量负荷集成开关、电器控制器集成件(各个车间能源计量负荷集成开关)均通过iot系统子站中iot天线将电碳数据逐级上报。每个车间包含每个用电设备的电碳负荷开关将在线实时电碳量上报；智能工厂中的智能车间包括不限于电表、水表、燃气表、物联网产品车间、公共动力车间、消防电气安全、物流仓库、光伏电池车间、逆变器生产车间、储能变流器生产能源、光伏产品生产车间级的能源计量负荷集成开关(与智能传感识别仪表为同一产品)；不同车间级能源计量负荷集成开关通过rs-485总线输送电能双碳集中器；
[0080]
各智能车间中的多个智能电能开关集成控制器电碳输送互联，并将电碳数据传输第五级控制单元，第五级控制单元将数据输送第四级数据库构成。
[0081]
第二层为多个基站(iot系统子站、iot系统站)，包括2.1子层、2.2子层，2.3子层；2.1子层与2.2子层互联，2.2子层与2.3子层互联。
[0082]
所述2.1子层由储存单元 处理单元 传感单元组成短距离传送层。相互间短距离通讯由电池供电；多个短距离传送层互联。具体来说，每个短距离传送层是由64kb ram 512kb flash组成的储存单元、arm处理单元和传感单元组成；每个短距离传送层可为2.2子层输送信息和数据；短距离传送层输送信息和数据，通过有线、无线或电力线与第四层数据库通讯。
[0083]
所述2.2子层由储存单元 处理单元 传感单元组成远距离传送层；多个远距离传送层互联。具体来说，每个远距离传送层是由64kb sdram 32mmb flash组成的储存单元、400hz处理单元和传感单元组成；每个远距离传送层可为2.3子层输送信息和数据。远距离传送层输送信息和数据，通过有线、无线或电力线与第四层数据库通讯。
[0084]
所述2.3子层由终基站(e.g.pc)与基站(e.g.pc)互联。
[0085]
第三层为可再生能源监测和控制单元。包括多个变电站之间互联；每个变电站的测试和控制单元(e.g.labview)包括3.1子层、3.2子层、3.3子层；3.1子层为3.2子层提供信息和数据，3.1子层与3.3子层互联提供信息和数据；3.2子层为3.3子层提供信息和数据；3.2子层与3.3子层互联；可再生能源监测和控制单元输送信息和数据，通过有线、无线或电力线与第四层数据库通讯。
[0086]
更进一步的，所述3.1子层由储存单元 处理单元 微处理单元组成变电站短距离传送传送层；每个传送层是由500mb flash组成的储存单元、arm微处理器单元和微处理器单元组成。变电站短距离传送层输送信息和数据，通过有线、无线或电力线与第四层数据库通讯。所述3.2子层是数据储存层。所述3.3子层是测试和控制单元(e.g.labview)。
[0087]
第四层为数据库(e.g.postgre.sql)，数据库与第五层控制单元信号连接，数据互通。
[0088]
所述第五层为控制单元，对1-4层的信息和数据进行调度、分配、监测、控制。
[0089]
本发明的工作过程：
[0090]
智能电网中依次友好接入源侧的可再生能源(风光储系统)、电碳识别器，电碳计
量表、物联系统单元、iot系统站。由电碳计量表计量可再生能源(风光储系统)的发电量和碳排放量、利用电碳识别器电流斜率k值的对比自动识别可再生能源(风光储系统)中是由哪种电源提供发电量和碳排放量。利用电碳识别器电流斜率k值的对比电碳计量表输入物联系统单元的提供可识别身份，在网测和荷侧配送可识别身份的电能和碳中和量；例如经iot系统站的能源身份认证后，识别后的可再生能源例如光伏发电，由iot系统站传输到iot系统子站，再输送到本地工厂和外地工厂的iot系统子站，经电能双碳集中器分配能源计量负荷开关、各车间智能传感识别仪表，智能传感识别仪表再经对应车间(电表、水表、燃气表、物联表、逆变器、光伏电池板、储能变流器、物流仓储、消防通讯、公共动力)的能源计量负荷集成开关，再分配到对应车间每条产线上的每台装备的电能负荷开关上，如图8所示；完成电碳能源、能量从源侧(光伏发电)、经物联iot系统站和iot系统子站(网侧)，将可身份识别的电能双碳、配送到多个智能工厂，每个智能工厂下设有多个生产车间的每条线上的装配上，由电碳计量表、电碳识别器、能源计量负荷开关、电能双碳集中器、智能传感识别仪表、电能负荷开关驱动生产的开和关停、计量、分配电能、碳排放与碳中合的量和消费账单；完成全环节的在线即时电能、碳排放、碳中和的驱动、配送。
[0091]
电碳计量表、电碳识别器、能源计量负荷开关、电能双碳集中器、智能传感识别仪表、电能负荷开关均通过物联iot系统站和iot系统子站配置的以太网、以太网网络管理协议与服务器、iot天线、无线电wifi-mqtt、异步收发器、无线、有线、电力线实现短距离、远程通讯传输；对应基站的历史、及时在线电碳数据、电能质量与双碳排放与碳中和消费账单信息，利用点对点控制，建立本地、外地数据库。
[0092]
具体通过rs-485和以太网tcp/ip协议、串行端口支持modbus rtu协议、mcu cc2650将设备连接到无线物联网网络，用的asmqtt和coap，以及一个armcortex-m0二级处理器，用于部署蓝牙控制器低能(ble)和ieee 802.15.4.3。支持蓝牙、zigbee和6lowpan或zigbee rf4ce协议，电碳计量测量和i/o都可以通过为设备创建的地址表访问，实时读取智能电碳表、电碳识别器电能质量、数据和消耗外；并以1秒的时间间隔更新信息。通过将trop发送到预定义的ip地址；发送此共享数据通过uart发送至radio nodemcu；mqtt发布数据；完整的管理和监控系统，包括一个能够实时监控和分析电网质量的硬件参数(例如，电压、电流、双碳量、电能消耗与双碳配送排放情况、电碳交易、费用账单等)。远程负载控制(通过物联iot系统、物联iot子系，对智能工厂、智能建筑装备中的i/o，可以触发其他车间设备、建筑照明和空调系统)、远程诊断电源故障、远程打开/关闭操作全环节的电碳装备，可以避免能源资源的浪费。允许消费者轻松、准确、高效、可靠地监控其能耗，并能满足日益增长的信息需求。将远程负载控制添加到管理平台使其能够监控已安装设备的网络，生成所有监控参数的管理报告，并远程报告报警情况。分区能源监控，具有适合为不同管理平台供电的连接性(支持多种开放协议和不同媒体，包括无线网络)，用物联网协议通过无线通信发送收集的共享数据，共享数据由物联网中间件收集，通过互联网管理连续访问设备、对智能电网的实时控制和友好配置，将物联网提供的电碳能表和电碳识别器的电能、碳排放、碳中和计量、识别参数共享数据传送到远程位置，并向用户提供能源使用信息。互联网提供了对这些设备的连续访问，对智能电网的实时控制和配置智能电碳表在线工作，所有数据实时接收，通过手机、pc机对互联网建立的web访问，pc储存中长期电碳数据，将测量参数和数据传送到远程位置。物联网格上部署有无数传感器，组成了入站大数据管理系统，重新计算计费
指标；根据用户需求控制智能电网的方式，能够修改能源需求并保证所需的能源质量水平；根据用户需求控制电网的方式，能够修改能源需求并保证所需的能源质量水平；共享消耗信息，而且能够共享能源质量信息，计费仪器。用户的计费电碳货币加密、数据测量不仅用于向用户消费收费，还用于根据能源使用和预定义的质量要求配置电网；通过对能源控制系统进行远程控制、监控和管理。经过授权和验证后，用户可以在线更新其节能策略，并与策略服务器进行远程交互，它允许策略的动态更改。
[0093]
在智能电网 物联网 互联网对强大数字电力传感和识别的电能、双碳、电质量参数、数据库控制和管理及大数据双向输送和配送，实现光伏、风力、可在生能源、火力化石能源电力、电能、能量、电碳的计量和监控，智能电网和智能工厂、智能建筑、电能与双碳的计量、配送、调度、预测、决策，实现能源电碳身份认证、计费、计量、账单和参数数据的集中发布和云服务，对智能电网能源双碳供应差额预警、企业能源双碳在线差额预警、企业和商户、户用生产、生活与能源账单费用监控管理、及消防安全和物流的能耗双碳管理。实现能量分析、智能电网能源调度和预警、能量在线安全检测、能量双碳计量负荷驱动管理、智能工厂在线、智能制造、智能建筑的智能化管理。
[0094]
通过物料网iot天线 智能电网 物联网 互联网，对光伏、风电、可再生能源的源侧电力的间接性供电的难题，利用本发明智能电网物联网与智能工厂能源电碳负荷及国际能源电碳互联网数字电力传输架构，实现外地与本地光伏、风电、可再生能源24小时全天候的预测、调度、配送；实现国际能源的互联，实现全球能源的互联。
[0095]
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
[0096]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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，均包含在本发明的保护范围内。