谷曉津

（運(yùn)城供電分公司電能計(jì)量中心，山西 運(yùn)城 044000）

淺談智能電能表在計(jì)量管理中的應(yīng)用

谷曉津

（運(yùn)城供電分公司電能計(jì)量中心，山西 運(yùn)城 044000）

智能電網(wǎng)的目的是提高電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，降低用戶的電費(fèi)支出，并提高能源利用效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)，智能電能表也廣泛應(yīng)用，具有精度高、頻帶寬、過(guò)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)。本文在分析感應(yīng)式電能表存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)論述了智能電能表的特點(diǎn)、類型和功能以及智能電能表在運(yùn)城供電公司的應(yīng)用前景。

智能；電網(wǎng)；電能表；功能；應(yīng)用

1 智能電網(wǎng)的定義及特點(diǎn)

智能電網(wǎng)就是電網(wǎng)的智能化，也被稱為“電網(wǎng) 2.0”，它建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過(guò)先進(jìn)的傳感和測(cè)量技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)的控制方法以及先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo)，其主要特征包括自愈、激勵(lì)和用戶抵御攻擊、提供滿足21世紀(jì)用戶需求的電能質(zhì)量、容許各種不同發(fā)電形式的接入、啟動(dòng)電力市場(chǎng)以及資產(chǎn)的優(yōu)化高效運(yùn)行。中國(guó)智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)的智能化電網(wǎng)，安全可靠、清潔高效、自愈可調(diào)（Srtong&Smart Grid），它具有數(shù)字化、信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的特點(diǎn)。

2 智能電能表的構(gòu)成及工作原理

智能電能表（smart electricity meter）是由測(cè)量單元、數(shù)據(jù)處理單元、通信單元等組成，是具有電能量計(jì)量、信息存儲(chǔ)及處理、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制、信息交互等功能的電能表。

智能電能表是由電子元器件構(gòu)成，它的工作原理是先通過(guò)對(duì)電壓和電流實(shí)時(shí)采樣，再由電能表集成電路對(duì)采樣電壓和電流信號(hào)進(jìn)行處理，并轉(zhuǎn)換成與電能成正比的脈沖輸出，再通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行處理、控制，把脈沖顯示為用電量并輸出。

3 智能電表的特點(diǎn)

由于智能電能表采用了專用大規(guī)模集成電路，具有遠(yuǎn)程通信功能，可以與電腦聯(lián)網(wǎng)采用軟件進(jìn)行通信控制，在性能和操作上都有很大的優(yōu)勢(shì)。

3.1 功耗

智能電能表的功耗很小，只有0.6～0.7 W左右，而一只感應(yīng)電表的功耗達(dá)1.7 W左右，這就節(jié)約電能很大一部分。

3.2 精度

2.0 S的單相智能表的誤差范圍為±0.2%，而感應(yīng)式電表的誤差范圍為 0.86%～5.7%，再加上機(jī)械磨損等缺陷導(dǎo)致電表越走越慢，浪費(fèi)了能源。

3.3 功能

智能電能表是運(yùn)用SMT先進(jìn)工藝制造，可以通過(guò)相關(guān)的通訊協(xié)議與計(jì)算機(jī)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)編程軟件進(jìn)行對(duì)硬件的控制管理，因此智能電能表不僅具有紅外抄表接口，可通過(guò)手上紅外抄表器抄收電量，還有防竊電、高精度、高可靠性、高過(guò)載、低功耗、體積小、重量輕的特點(diǎn)，在保留計(jì)度器的同時(shí)，在電表內(nèi)部也保存了電表電量、電表編號(hào)等信息，通過(guò)手上紅外抄表器，可方便、準(zhǔn)確地抄收電表電量。

4 智能電表的發(fā)展方向

要實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)，電表自動(dòng)集中抄表，前提是電能表智能化。公司營(yíng)銷(xiāo)部組織系統(tǒng)內(nèi)外30余名專家，歷時(shí)一年多，召開(kāi)10余次各種類型的會(huì)議，廣泛征求意見(jiàn)，反復(fù)優(yōu)化設(shè)計(jì)起草、制定了系列標(biāo)準(zhǔn)及配套的宣貫材料；系列標(biāo)準(zhǔn)具有廣泛的適用性；吸收、借鑒了國(guó)內(nèi)外電能表生產(chǎn)、管理、使用領(lǐng)域的最新成果；與現(xiàn)行的電能表產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相比，智能電能表系列標(biāo)準(zhǔn)在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，在公司系統(tǒng)范圍內(nèi)規(guī)范了型式、功能和技術(shù)要求；系列標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容相互協(xié)調(diào)，是一個(gè)有機(jī)體。首次提出了智能電能表、階梯電價(jià)、費(fèi)控等新概念；技術(shù)指標(biāo)合理、嚴(yán)格，有益于提高我國(guó)電能表產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性；在公司系統(tǒng)范圍內(nèi)規(guī)范了費(fèi)控電能表的信息交換安全認(rèn)證工作，統(tǒng)一了電能表本地通信協(xié)議，能夠適應(yīng)智能電網(wǎng)、用電信息自動(dòng)采集系統(tǒng)建設(shè)的需要；前瞻性地為公司系統(tǒng)開(kāi)展電能表自動(dòng)檢定工作提供了支持。

對(duì)智能電能表的型式做了規(guī)范：規(guī)定了外觀結(jié)構(gòu)、安裝尺寸以及表蓋、表座的顏色；對(duì)顯示器、顯示字符/圖形、字符/圖形的內(nèi)涵、顯示要求等作了規(guī)定；規(guī)范了參比電壓、參比電流等技術(shù)規(guī)格；對(duì)關(guān)鍵元器件材質(zhì)、加工工藝等作了規(guī)定；給出了各款電能表詳細(xì)的三視圖尺寸；規(guī)范了接線芯端子、輔助端子的定義；規(guī)定了外置通信模塊的外形尺寸以及引腳定義；規(guī)定了ESAM模塊的封裝形式、管腳定義等。

目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的集中抄表有以下幾種方式：

（1）人工抄表：對(duì)感應(yīng)式電表而言是根據(jù)表頭顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行抄表。

（2）手持紅外抄表器抄表：對(duì)具有紅外收發(fā)功能的電表，可以用手持紅外抄表器抄表，它是一個(gè)帶有紅外收發(fā)的單片機(jī)控制系統(tǒng)，抄表器可在3 m以外通過(guò)紅外收集電能表顯示的數(shù)據(jù)，還可以根據(jù)需要通過(guò)并行口用微型打印機(jī)打印輸出，或通過(guò)計(jì)算機(jī)的輸入口輸入給計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，它具有體積小、重量輕、攜帶方便、操作簡(jiǎn)單、性能、價(jià)格比較高等特點(diǎn)。

（3）遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表：①有總線集中抄表是指各戶智能電表信號(hào)線并接在一根總線上，總線連接在轉(zhuǎn)接器上，各樓轉(zhuǎn)接器與小區(qū)的集中器相連，由集中器集中供電。②電力載波抄表是指直接利用現(xiàn)有低壓輸電線路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)某硐到y(tǒng)，電力載波集微電子技術(shù)、通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，具有高可靠和安裝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，且省去了鋪線工程，節(jié)約能源。適用于城市和農(nóng)村電表的抄收、計(jì)費(fèi)和監(jiān)控。但由于電力線是傳送電能的，不是用來(lái)傳遞數(shù)據(jù)的，因此有很多缺點(diǎn)。如電力載波信號(hào)只能在一個(gè)配電變壓器區(qū)域范圍內(nèi)傳遞，不同耦合方式對(duì)電力載波信號(hào)影響不同，電力線本身具有脈沖信號(hào)干擾，不是一個(gè)理想的通訊媒介。由于現(xiàn)代通訊技術(shù)的發(fā)展使電力線載波通信技術(shù)更加成熟，運(yùn)用更加廣泛。

（4）無(wú)線抄表：是利用空間的無(wú)線信道實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞，這種方式最簡(jiǎn)單快捷，但無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸存在建筑物對(duì)無(wú)線信號(hào)的反射、吸收等作用，信號(hào)傳輸不穩(wěn)定，對(duì)安裝位置和抗干擾情況有嚴(yán)格要求，同時(shí)無(wú)線電表自身存在功耗，無(wú)法大面積推廣應(yīng)用。智能電表的發(fā)展也是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步而前進(jìn)的，國(guó)家電網(wǎng)如今已經(jīng)出臺(tái)了智能電能表標(biāo)準(zhǔn)，使電表行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的道路。

5 智能電表應(yīng)用前景

當(dāng)前全國(guó)電力供需矛盾突出，加強(qiáng)電力需求管理，是電力供應(yīng)發(fā)展的方向。集中式智能電能表不僅實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量管理，還能實(shí)現(xiàn)電能控制，實(shí)行階梯電價(jià)，根據(jù)每天用電的峰、平、谷的實(shí)際情況，分時(shí)段地進(jìn)行計(jì)量，以作為分時(shí)電價(jià)結(jié)算的依據(jù)。電能充足時(shí)可降低電價(jià)鼓勵(lì)用電，電力供應(yīng)緊張時(shí)可以提高電價(jià)限制用電，以保證重點(diǎn)用戶的用電需求。建立智能抄表系統(tǒng)，把微機(jī)、通訊和計(jì)量技術(shù)結(jié)合起來(lái)，集電能計(jì)量、數(shù)據(jù)采集和處理于一體，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能表的遠(yuǎn)程控制，從根本上減輕人員的繁雜勞動(dòng)，提高工作效率，減少部門(mén)與客戶的糾紛，適應(yīng)現(xiàn)代人們對(duì)繳費(fèi)的需求。構(gòu)建智能電網(wǎng)管理系統(tǒng)，結(jié)合通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立遠(yuǎn)程抄表和用電負(fù)荷控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電力供需平衡、保證電網(wǎng)安全有序供電，具有廣闊的應(yīng)用前景。

Discusses the Intelligent Electrical Energy Table in the Metering Management Application

Gu Xiaojin

The intelligent electrical network’s goal is enhances the electrical network operation the security, the reliability and the efficiency,reduces the user the electrical bill disbursement, and raises the energy use efficiency, realizes the energy conservation to reduce the platoon.Along with the intelligent electrical network’s construction, the intelligent electrical energy table also widely applies, has precision high, the band width, overload capacity strong and so on characteristics.This article in the analysis induction type electrical energy table existence question’s foundation, elaborated the characteristic which, the type and the function with emphasis intelligent electricity can show, as well as intelligent electrical energy table in Yuncheng Electric power company’s application prospect.

intelligence; electrical network; electrical energy table; function; application

TM933.4

A

1000－8136（2011）06－0115－02