沈明炎　方來杭　肖娜麗/ .福建省計量科學(xué)研究院；.龍巖市節(jié)能監(jiān)測中心

智能電能表與用戶月電費增加的關(guān)系

沈明炎1方來杭2肖娜麗1/ 1.福建省計量科學(xué)研究院；2.龍巖市節(jié)能監(jiān)測中心

針對居民用戶認(rèn)為智能電能表導(dǎo)致居民月電費普遍增加的情況，基于智能電能表的工作原理，并結(jié)合居民的實際用電現(xiàn)狀，比較了智能電能表與感應(yīng)式電能表的區(qū)別，從技術(shù)和管理方面分析研究了導(dǎo)致居民月電費增加的主要因素，并采用參數(shù)比較法對技術(shù)方面的影響因素進(jìn)行量化分析，用定量的方式表征定性特點，通過試驗分析，驗證智能電能表并非導(dǎo)致居民月電費大幅度上漲的主要因素。

智能電能表；居民用電；月電費，參數(shù)比較法；影響因素。

0　引言

智能電能表作為用電計量的工具，是以電能計量為基礎(chǔ)，擴(kuò)展了信息存儲及處理、實時監(jiān)測、自動控制、信息交互等功能的電子式電能表，由計量單元、數(shù)據(jù)處理單元、通信單元和顯示控制單元組成，具有計量準(zhǔn)確度高、智能扣費、電價查詢、電量記憶、余額報警、信息遠(yuǎn)程傳送等功能特性［1］。智能電表的安裝將電能表從簡單的電力計量器具轉(zhuǎn)化成高智能的電力計量終端，既是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和電力運行發(fā)展的需要，也是服務(wù)千家萬戶和提升用電質(zhì)量的惠民工程。不管智能電能表的功能多么智能與復(fù)雜，準(zhǔn)確的計量仍是其最為基本的功能。有一部分的居民用戶在換裝智能電能表后，感覺月電費大幅增加，因此懷疑智能電能表出現(xiàn)計量問題，但是經(jīng)過專門的計量檢定，確認(rèn)智能電能表的計量是準(zhǔn)確的，針對這一現(xiàn)象，下文從技術(shù)角度和管理角度來分析驗證。

1　智能電能表與感應(yīng)式電能表的區(qū)別

智能電能表與感應(yīng)式電能表相比，具備更優(yōu)越的計量性能，更智能的信息交互功能，能夠?qū)崿F(xiàn)本地和遠(yuǎn)程通信、實時數(shù)據(jù)采集等，能夠?qū)崟r、完整、準(zhǔn)確地獲取電力用戶用電信息，實現(xiàn)與客戶、智能用電設(shè)備的信息交互與控制，極大地方便居民生活，減少電網(wǎng)能源損耗，提高供電服務(wù)質(zhì)量［2］。

1）智能電能表具有更高的計量準(zhǔn)確度和計量靈敏度，穩(wěn)定性好、可靠性高、過載能力強(qiáng)、功能豐富、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點，能夠保證電能計量的準(zhǔn)確可靠。

2）智能電能表新增了計量信息管理、用電信息管理、用電量監(jiān)控等新功能，能更好地為用電客戶提供準(zhǔn)確、及時的電費計算和預(yù)付費功能。

3）智能電能表具備電能雙向計量的功能，它支持分布式能源的利用，可以記錄用戶消耗的電量，也可以記錄用戶提供給電網(wǎng)的電量。

4）智能電能表具備超強(qiáng)的通信網(wǎng)絡(luò)，具備多種通信方式，通過低壓電力用戶集中抄表系統(tǒng)連接到電力主站，用戶可以快捷查詢用電情況、根據(jù)用電情況調(diào)整用電計劃。

5）智能電能表性能優(yōu)越，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，不易因強(qiáng)磁場、諧波和位移等的影響而產(chǎn)生較大的計量偏差，而感應(yīng)式電能表在此方面則難以保證計量的準(zhǔn)確性。

2　導(dǎo)致居民月電費增加的主要因素分析

居民月電費的組成有很多方面，只要在日常生活中有用電的地方都會產(chǎn)生費用，由于智能電能表的普及運用，使居民用電結(jié)算方式產(chǎn)生了較大的變化，由原先的感應(yīng)式電能表計費結(jié)合本地抄表的方式，轉(zhuǎn)變成電子式智能電能表計費結(jié)合遠(yuǎn)程抄表的形式，從而可能導(dǎo)致新安裝智能電能表的一段時間內(nèi)，月電費會與原來產(chǎn)生一些偏差。

2.1技術(shù)方面

2.1.1供電線路電壓

由于低壓線路輸送距離比較遠(yuǎn)，覆蓋面積大，為了滿足全線路的電壓質(zhì)量的要求和降低線路損耗，供電公司會根據(jù)GB/T 12325-2003《電能質(zhì)量 供電電壓允許偏差》中的規(guī)定［3］：220 V單相供電電壓允許偏差為額定電壓的-10%～+7%（198～235 V），采取提高供電前端的電壓幅值的方法，在規(guī)定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電壓輸出，因此會出現(xiàn)供電線路首端電壓高，末端電壓低的現(xiàn)象。

居民用電的主要負(fù)載為阻性和感性負(fù)載，涉及家庭用電的方方面面，按家電的工作原理可分成兩類，一類家電是恒功率型電器，即電源線路經(jīng)過內(nèi)部變壓器處理供電，當(dāng)其兩端電壓變化時恒功率型電器的功率恒定不變［4］，負(fù)荷電壓與電流成反比，如電視機(jī)、電腦等。另一類家電是恒阻抗型電器，即阻抗固定不變，負(fù)荷電壓與電流成正比，功率隨電壓變化而變化，如白熾燈、電飯鍋、電熱水器等。部分高功耗的家用電器屬于恒定阻抗型，并且在實際生活中，由于電網(wǎng)供電具有波動性和家用電器的負(fù)載狀態(tài)不同，家用電器并不處于額定功率狀態(tài)，其實際耗電不等于額定的功率，如電視機(jī)的耗電會隨著畫面的亮度變化而變化，電熱器、空調(diào)和電冰箱等都是間隔性耗電，根據(jù)電工學(xué)原理U = IZ和P = UI，當(dāng)線路電壓U變大時，恒定阻抗型家電所做的功加大，從而使線路電流I也變大，功率P則也相應(yīng)增大，則電能表在單位時間內(nèi)將計量更多的電量，從而消耗更多的電能。

2.1.2智能電能表的啟動電流

啟動電流即電能表能夠開始計量的電流閾值，根據(jù)JJG 596-2012《電子式交流電能表檢定規(guī)程》的規(guī)定［5］，一般居民用2級單相智能電能表的啟動電流為0.5%的額定電流，實際的智能電能表往往具備更小的啟動電流值。當(dāng)線路中的負(fù)載電流大于等于電能表的啟動電流時，電能表就能夠準(zhǔn)確計量此時的用電電量，由于智能電能表采用先進(jìn)的電子技術(shù)，使其啟動電流比原機(jī)械式（感應(yīng)式）電能表更小，使智能電能表對電流變化更加敏感，計量性能更優(yōu)越，更能真實反應(yīng)實際用電情況。

隨著電力電子技術(shù)和變頻技術(shù)的發(fā)展及其在家用電器領(lǐng)域的應(yīng)用，使現(xiàn)代化家居的家電配置越來越智能化，同時也使各類家電無時無刻不在消耗電能，特別是此類家電在待機(jī)狀態(tài)下的負(fù)載電流比電能表規(guī)定的啟動電流更小，而智能電能表能夠靈敏精確地計量這些耗電電量。

2.1.3智能電能表的準(zhǔn)確度偏差

現(xiàn)階段我國居民用智能電能表的準(zhǔn)確度等級基本都為有功2級，根據(jù)JJG 596-2012的規(guī)定，其允許的電能計量誤差在±2%的范圍內(nèi)（輕載狀態(tài)時范圍更寬）。一般而言，智能電能表在出廠時的誤差控制范圍為±0.6%左右，由于居民用電量較少，因此這部分偏差的影響對于低壓居民用電而言，影響很小，屬于正常的偏差。

2.2管理方面

2.2.1生活現(xiàn)狀

隨著各類家電的使用頻次和時間都大大多于以往，人們在享受優(yōu)質(zhì)生活的同時，也加大了對電力資源的消耗，這是致使生活用電增加的主要方面。特別是在夏季和冬季，為了滿足人們舒適生活的需求，各類空調(diào)和取暖器等高耗能的家用電器被大量使用，通常是使用在大功率狀態(tài)下并且使用時間長，這類家電有耗電量是非常可觀的，幾乎占了整個電量的一大半，因此，在夏季的7、8月和冬季的1、2月份，居民的電費大幅增加是再正常不過的事了。

2.2.2用電習(xí)慣

國民大眾多數(shù)沒有接受過用電常識教育，或者是對相關(guān)知識不太在意，生活中節(jié)約用電的意識薄弱，比如，出門忘記關(guān)燈、電視電腦待機(jī)不關(guān)機(jī)、電磁爐用完不拔插頭等，這些生活習(xí)慣也會額外增加生活用電的消耗。由于智能電能表相對于傳統(tǒng)電能表具備更靈敏的用電計量性能，在較低的電流情況下，都能夠準(zhǔn)確計量用電量，即使是很小的一個待機(jī)電量，日積月累也是很可觀的消耗。

2.2.3電價計費方式

為緩解我國日趨加劇的電力供需矛盾，調(diào)節(jié)負(fù)荷曲線，改善用電量不均衡的現(xiàn)象，全面實行峰、平、谷分時電價制度［6］，提高全國的用電效率，合理利用電力資源，全國各省市的電力部門已逐步完成智能電能表的安裝，對用戶的用電量分時計費和分段計費，全面推行峰谷分時電價和階梯電價制度，以經(jīng)濟(jì)手段促進(jìn)合理、均衡、科學(xué)用電。

由于分時電價計費制度實行，使居民在不同的時間段內(nèi)使用相同電量會產(chǎn)生不同的電費，在高峰時用電最貴，平段次之，低谷時最便宜，因此不合理的用電方式會使月電費上漲厲害。

2.2.4電力線路老化

一些老舊的小區(qū)或住宅，由于使用年代較久，家電長期在大負(fù)載電流附近或過高點使用會產(chǎn)生觸點老化、接觸不良、內(nèi)阻增大等情況，室內(nèi)室外的電氣線路出現(xiàn)老化故障、環(huán)境潮濕影響等會使電線的絕緣強(qiáng)度下降，產(chǎn)生微小漏電，這樣也會增加線路電流，使線路的損耗增加，這樣的損耗不會對用戶日常用電造成影響，但是會額外增加用戶的用電量，除非更換電力線路，否則這樣的損耗是不可避免的。但在不產(chǎn)生嚴(yán)重漏電現(xiàn)象的情況下，線路的耗電量相對日常用電而言所占比例非常小。

2.2.5電費抄讀

原電費抄讀模式為人工現(xiàn)場抄表方式，即電力工作人員每月固定一個時間抄讀用戶電表電量，由于采用人工現(xiàn)場抄表方式，人力工作量大，抄表分散，受人為因素的影響較大，特別是節(jié)假日或其他特殊時期，不能保證抄表人員按時抄表，使每個月的用戶電表抄表周期不一樣，可能導(dǎo)致實際用電量大的月份體現(xiàn)在電費單上的反而少，用戶對自己的實際了解滯后。

安裝智能電能表后，改變了電費抄讀方式，通過智能電能表的遠(yuǎn)程信息監(jiān)控功能，電力工作人員可以在監(jiān)控中心實時抄讀電能表的工作狀態(tài)、用電量和電費，更有預(yù)付費功能，使電費結(jié)算更智能、精準(zhǔn)，能夠?qū)嶋H反映用戶當(dāng)月的用電情況，避免傳統(tǒng)人工現(xiàn)場抄表方式可能帶來的差錯，不僅節(jié)約成本，提高效率，而且方法更科學(xué)。

3　量化分析

針對上文提及的技術(shù)方面的影響因素進(jìn)行試驗，并作量化來定性分析，可以更直觀地體現(xiàn)技術(shù)因素在電費結(jié)構(gòu)中的比重。由于居民用智能電表均為有功2級單相智能電能表，普遍采用220 V、5（60） A的規(guī)格，因此選取此規(guī)格的單相智能電能表和單相電能表（感應(yīng)式）各1臺進(jìn)行模擬試驗，命名為A表和B表，采用參數(shù)比較法進(jìn)行量化分析，試驗原理如圖1所示。

試驗開始時，經(jīng)檢定兩臺電能表的計量性能均符合相應(yīng)等級的要求；試驗環(huán)境條件：溫度為22.0～25.0 ℃， 相對溫度45%～65%。

3.1線路電壓影響

考慮到負(fù)載的穩(wěn)定運行，此試驗分別選取恒阻抗型和恒功率型兩種家用電器作為試驗負(fù)載；試驗方法為在不同的試驗電壓下運行相同的時間，用消耗的電量進(jìn)行比較。試驗條件和結(jié)果如表1所示。

圖1　試驗接線圖

3.2啟動電流影響

根據(jù)規(guī)程的技術(shù)規(guī)定，2級準(zhǔn)確度的電能表啟動電流Is= 0.005Ib= 0.005×5 A = 0.025 A，若按此電流計算，則1 h的電量為W3= Pt = I2Rt = 0.0252×100 = 0.000 062 5 kWh。經(jīng)篩選，將多臺待機(jī)狀態(tài)下的筆記本電腦作為試驗負(fù)載，實測平均電流分別為25.54 mA和12.41 mA，試驗接線如圖1所示，連續(xù)測試50 h，則可以得到兩臺電能表的電能計量結(jié)果，如表2所示。

3.3電表準(zhǔn)確度影響

以智能電表的準(zhǔn)確度的最大允許誤差來量化其影響，根據(jù)規(guī)程的技術(shù)要求，負(fù)載狀態(tài)：0.1 Ib≤I ≤Imax時，最大允許誤差為±2.0%；輕載狀態(tài)：0.05 Ib≤I≤0.1 Ib時，最大允許誤差為±2.5%。經(jīng)篩選，選取兩臺相同規(guī)格的單相智能電能表，使兩臺電能表的誤差正好一正一負(fù)，各負(fù)載狀態(tài)下的電能誤差如表3所示，兩臺電能表按圖1接線方式，連接同一負(fù)載進(jìn)行試驗，結(jié)果如表3所示。

表1　線路電壓試驗

表2　啟動電流試驗

3.4數(shù)據(jù)分析

根據(jù)以上試驗結(jié)果，由表1可知，恒功率型家電的使用不會因為電壓的變化而導(dǎo)致用電量的增加，而恒阻抗型的家電則會因為電壓的波動使用電量發(fā)生變化，通過試驗結(jié)果運算得出額定電壓在-10%～+7%（198～235 V）范圍內(nèi)波動時，電量所產(chǎn)生的變化范圍約為-27%～+15%，而現(xiàn)今家庭中，由于智能家電的普及，恒功率型家電越來越多，因此由于電壓變化對總用電量的影響會更小；由表2可得知，智能電能表的啟動限位比感應(yīng)式電能表更低，智能電能表對于微小負(fù)載電流的計量更加靈敏；由表3計算得到，智能電能表極限正負(fù)誤差所帶來的偏差范圍約為±2%。因此，僅考慮電量變大的部分，由于技術(shù)因素所可能導(dǎo)致的最大電量偏差小于10%，可驗證智能電能表不是導(dǎo)致居民月電費大幅上漲的原因。

表3　電表準(zhǔn)確度試驗

4　結(jié)語

本文以技術(shù)分析的手法研究了智能電能表和居民月電費的關(guān)系，從技術(shù)方面和管理方面分析了影響居民月電費增加的主要因素，根據(jù)智能電能表的特點和居民的用電情況，以量化分析的方式來體現(xiàn)技術(shù)因素占月電費的比例，以極限值試驗計算影響量大小，總結(jié)得出智能電能表并不是產(chǎn)生居民月電費大幅增加的主要因素，以實際數(shù)據(jù)分析驗證的方法來消除居民對智能電能表的誤解。

［1］ 江宇紅.單相費控智能電能表的原理及應(yīng)用［J］.計量與測試技術(shù)，2011，38（5）： 10-12.

［2］ 郭敏.智能電表和傳統(tǒng)電表的異同比較［J］.科技與生活，2011，（24）： 107-107.

［3］ 全國電壓電流等級和頻率標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.GB/T 12325-2003 ［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003.

［4］ 錢如竹.恒功率用電器電路研究［J］.淮陰師范學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2003（2）： 114-118.

［5］ 全國電磁計量技術(shù)委員會.JJG 596-2012 ［S］.北京：中國質(zhì)檢出版社，2012.

［6］ 祝小紅，李宇牧.階梯電價帶來的變革及對策［J］.湖北電力，2012，36（2）： 34-36.

Research on the relationship between civil smart meter and monthly electricity bill

Shen Mingyan1，F(xiàn)ang Laihang2，Xiao Nali1
（1.Fujian Metrology Institute； 2. Energy saving monitoring center of Longyan City）

Aiming at the residential users think smart electricity meter is the cause of residents month electricity general growth situation， based on the working principle of smart electricity meter， and combined with the actual situation of residents electricity， and compared the difference between the smart electricity meter and electromechanical electricity meter，from a technical and management aspects analysis the main causes factors of residents monthly electricity bill increases. Quantitative analysis of the technical aspects by parameter comparison method， using the method of quantitative characterization of qualitative characteristics， through experimental analysis， and then verify the smart electricity meter is not a major factor leading to a sharp rise in monthly electricity bills for residents.

smart electricity meter； residential electricity； monthly electricity bill， parameter comparison； factors.