智能电表的技术特点和发展方向

吴海芳，冯茗俊，顾承昱

（上海市电力公司 电力科学研究院，上海 200437）

0 引言

电能表产品从感应式电能表，发展到电子式电能表；从单一计费功能的电能表，发展到多费率、多功能电能表；从依靠人工抄表到远程自动抄表；IC卡电能表、多客户电能表、模块化电能表也相继研制成功并投入生产和现场使用。

近几年来，随着电子新技术的不断涌现，电能表的产品结构和功能也发生了巨大变化。随着国家电力机构改革，厂网分开，竞价上网，建设坚强智能电网，分布式功能的推进，关口表的大量需求，促进了多功能电能表技术的发展。电子式多功能电能表的全面使用，对客户实行尖、峰、平、谷分时电价，供电公司在提高用电管理水平的同时，也提升了电网的经济效益。

1 电能表计量技术的发展

随着国家电网公司实施智能电网战略，变电站将向智能化方向发展，一次设备升级为智能电力设备，二次设备则成为整合后的智能控制单元，这是一次革命性的变革。因为，智能电网是当今世界电力系统发展的趋势，是下一代电网的发展方向。

智能电网要求电网能够适应多种能源类型发电方式的接入，能够适应大多客户自主选择用电的需要，能够适应电网与客户间的双向能量流、双向信息流和双向资金流的信息互动。也就是说，电网运行者和客户能够及时地进行信息交换，使客户真正成为电网的一个组成部分，为电网的安全、经济、高效运行作出贡献。这种灵活、双向的智能式互动，对电能计量装置提出了更高的技术要求，为此，需要加快对日前客户侧使用的电能表进行一系列的技术升级或改造，使其过度到智能化。

2 智能电表的主要功能

20世纪90年代初期，电能表以机电一体为主，俗称工业多费率电能表；中期采用数字式电能表；中后期使用IC卡电能表、电力载波仪表等。21世纪初，国家试行并加大两部制电价和分时计费的应用范围，促进了电子式多费率电能表的发展及使用。

电子式多功能电能表具有分时计量正向有功功率、反向有功功率多费率电能及总电能功能，以及四象限无功电能计量等功能，通过RS－485通信口在一定的通信规约下进行通信，实现本地或远方抄表以及参数设置。另外，还具有记录最大电能需求量、冻结与存储电能量、测量电压和电流量、记录失压等功能。

智能电表是智能电网的核心设备之一，而智能电表的核心作用，是实现用电客户与电力公司之间的信息交换。因此，客户端必须安装用电信息采集和电网信息处理的、双向互动的智能电表。

智能电表实行对电力需求侧管理，利用电网实行的分时电价政策，对客户的用电量实行削减高峰时段负荷，提高低谷时段负荷，在减少客户用电成本的同时，对电网的削峰填谷作出贡献。

智能电表区别于传统电能表，主要是具有双向实时通信功能和互动性，为实施阶梯电价提供了可能。比如：供电部门可以通过智能电表，向客户发布实时电价信息，而用电客户则可以据此合理用电；供电部门可以通过智能电表，向客户定时、定期发布用电记录，而用电客户及时掌握用电信息，可以节约用电；反之，用电客户也可以通过智能电表，向供电部门上传近期的用电打算，协同供电部门制定用电方案，可以减少电网备用容量，提高电网经济效益。当然，用电客户也可以通过智能电表远程购电。

智能电表除了具有用电控制功能和信息互动功能外，还具有帮助客户自动实现智能用电控制的功能。比如：对智能家电进行通信控制、根据不同电价的参数设定，自动启停家用电器；通过改变大功率用电设备的使用时间，达到节省电费的目的。

3 社会效益和研制方向

1）社会效益 智能电表实现了电网企业与用电客户间的信息交互、需求交互、和谐共赢。从客户侧来说，个性化、需求化、灵活的电能需求可以得到实现。智能电表让客户随时了解自己的用电记录、当时的供电量和费率信息，便于及时采取节电措施，参与节电和节能。

在智能电网实行阶梯电价时，客户可以根据自己的用电情况，改变用电需求。在供电量供不应求时，客户用电量超过合同规定时，可以实行更高电价计算电费，使客户减少对电量的需求；在供电量供过于求时，客户用电量超过合同规定时，可以实行更优惠电价计算电费，鼓励客户增加用电量的需求，减少社会对电力投资的浪费。

智能电表能够提供实时数据，为实施阶梯电价提供了保证，推进了仪器和仪表系统的数字化、智能化、网络化的应用，从机械表向模拟表向数字表转向智能表。

2）研制新计量装置的方向 智能电网通过运用IT技术来平衡客户对供电量的需求，是由智能电表实现客户与供电公司间的双向实时通信和互动实现的。为此，开发对信息能进行采集、测量、处理与控制的智能电表是当前研制计量装置的重点。可以通过微型计算机技术来提高仪器仪表的性能，提升数据处理能力以及自动化和智能化程度。仪器仪表不仅可以单项使用，而且可以通过标准接口和数据通道，与电子计算机结合起来，组成各种测试控制管理综合系统，满足更高的实时检测信息要求。

其实，电测仪器智能化，主要是进一步拓展电测仪器的软件化和智能化技术。比如：总线式自动测试技术、综合自动化测试系统、新型元器件测量技术、在线测试技术、信息产业产品测试技术、多媒体测量技术、用电监控管理技术等。

为了进一步提高电测仪器和仪表的性能，增强耐受各种苛刻使用环境的能力，提高可靠性和使用寿命，电测仪器和仪表将采用新材料及智能化集成元器件，甚至是机器人。例如：采用超声波、微波、射线、红外线、核磁共振、超导、激光等新技术；采用各种新型半导体敏感元件、大规模集成电路、集成光路、光导纤维等新一代元器件，实现电测仪器和仪表的小型化、独立化、一体化，用以减轻重量、降低生产成本、便于使用与维修等。