智能电能表技术与应用

张红岭 忻龙彪

（河北建筑工程学院，河北 张家口075024）

0 引 言

目前电力系统面临诸多问题，如电力公司和终端用户互动问题、配电网的可靠性和电能质量问题等，而解决这些问题的有效手段就是大力发展智能电网.高级量测体系（AMI）是实施智能电网的第一步，而智能电能表是高级量测体系核心部分.因此关于智能电能表的研究、设计、安装及运行一系列工作就成为高级量测体系实施的首要工作.随着各国智能电网建设的逐步展开，业界对此高度重视并进行了深入研究，所有这些，将使得智能电能表技术得到广泛的应用.

1 智能电能表简介

智能电能表是应用计算机技术、通信技术等，形成以智能芯片为核心，具有对多个电气参数按照一定的要求进行计量、计费以及实现与上位机通信、用电管理等功能的电能表.智能电能表按照预先设定记录、采集并存储用户的多种用电信息，是实现信息采集、分析、控制与优化的基础.目前，国家电网加强了智能电能表的研发设计力度，这对我国智能电网及其高级量测体系的建设具有积极意义.智能电能表的使用，解决了电力系统中大量供电企业与终端用户的互动及其他问题，同时，通过安装运行也发现了智能电能表在技术方面存在一些问题，本文就此做粗浅的叙述.

2 智能电能表技术

国际上，各国都在争先恐后的发展自己的智能电能表技术，智能电能表技术最先进的国家当属意大利.智能电能表技术包括智能电能表研发、设计与安装运行系列标准多个层面，具体涵盖智能电能表的概念、特点、功能及测量和通信的实现方法等.

2.1 智能电能表特点

由于智能电能表结构与功能的多样化，智能电能表与传统电能表相比具有以下特点.

（1）准确度较高.当今电子技术的快速提升，微处理器MCU、智能计量芯片以及传感器技术水平越来越高.智能电能表对电力系统进行计量、统计与监控时，借助这些技术，加之生产工艺的精细化，使得对电气参数计量的准确性比普通电能表有了很大的提高.

（2）效率高.微处理器技术与网络技术的应用大大提高了数据处理的速度，尤其在面对大量数据时具有明显的优势，使其对大量数据的记录杂而不乱，效率明显提高.

（3）安全性较高.智能电能表在研发设计过程中对其安全性倍加关注，使得其安全性得到提高.

2.2 智能电能表功能

由于智能电能表种类的多样化，智能电能表的功能也呈现多样化，但总的说来就是对电气信息等数据进行计量、统计、分析与监控.基于智能电能表在整个智能电网中的作用，智能电能表主要应具有以下功能.

（1）计量、统计功能.实现对电压、电流及不同类型的电能量等电气参数的计量，且对各被计量、统计的电气参数根据预先设定时间间隔分时、分相记录、存储，对电能的计量要达到国家电网规定的准确度要求.

（2）监控功能.智能电能表要对电力系统中用户用电情况，包括是否窃电，电能输送情况进行实时监测和控制，在检测到窃电时，智能电能表能够发出报警信息，通过主电路实现防窃电自动控制；同时他还可以根据需求侧的相应来限制负荷，保证系统运行的安全.

（3）存储功能.对于智能电网，智能电能表必须具有存储各用户在正常用电和发生故障时用电信息的功能，尤其是各相失压的次数、失压发生时刻、结束时刻以及相应的各类电能量等所有数据.

（4）分析功能.为实现电力系统智能化、自动化，智能电能表需要将检测、存储的信息进行分析、判断，以便得出系统是否正常运行的结论，供系统管理人员对系统的运行作出决策.

（5）双向通信功能.智能电能表通过内置通信模块，接入双向通信系统和数据中心进行信息交流.从而能够支持电能表数据的即时读取，远程接通和开断，也支持分时电价和需求侧管理.智能电能表借助双向通信，更好地实现了信息共享，优化提升系统功能.

2.3 智能电能表研制与设计中存在的问题

由于智能电能表担负着对数据的计量、统计与监控任务，其准确性、可靠性、安全性以及经济性是研制、使用的关注点.目前智能电能表主要存在以下问题.

（1）计量准确性问题.

电能表的计量准确性涉及到供电公司与用户之间的利益关系，是一个公平公正的问题.智能电能表的误差主要取决于以下几个方面：电力系统三相负载不平衡产生误差，这将导致三相四线电能表的不平衡误差增大，影响计量准确度；电流互感器的准确度等级选择不当造成误差，设计时应尽量选择宽负载（s级）电流互感器；电流互感器变比选择不当造成的误差，主要是因为计算负荷偏小而使实际运行点偏离电流互感器额定值造成；计量装置安装不合格造成误差，这主要是由于施工不规范，没有严格的按照施工工艺进行而造成的.

（2）防窃电功能.

近年来窃电的方式越来越多，窃电手法也越来越隐蔽.依据电能计量的原理，窃电主要采用以下方法：利用短接法、分压法、开路法等方法改变电能表的交流电压来达到窃电目的；利用短路法、分流法、跨接法、开路法方法改变电能表的交流电流达到窃电目的；通过改变电能表外部的电气连接方式，或者外接电感或电容器移相实施窃电.针对这些情况，必须在智能电能表的设计方案中提出解决方案.

（3）安全性.

智能电能表需要对大量数据进行记录、分析，这些数据涉及智能电能表的安全性.目前的智能电能表的加密方式还有待进一步提高.

（4）成本问题.

实现对电力系统的计量与监控，智能电能表的用量是非常大的，电能表制造成本的高低就显得愈发重要，因此，需要研制出高性能成本合理的智能电能表.只有电能表的价格为用户接受，它的推广应用前景才是光明的.

3 智能电能表的应用

智能电表能实现连续的带有时标的多种间隔的用电计量，远超过传统电能表单一电能计量功能，它实际上成为分布于网络上的系统传感器和测量点.随着对电力需求的快速增长，用电带来的问题将会越来越多，只有建立智能电网才能从根本上解决这些问题，而智能电能表作为智能电网的极为重要的一部分，不仅是电力用户终端用电信息直接记录载体，同时也是智能电网调度运行的重要用电信息采集媒介.从目前的发展形势来看，智能电能表主要承担着电能数据采集、用户信息统计、数据分析、实时监测、远程费控等任务.由于智能电能表的多功能，使得智能电能表不仅具备计费功能，还要达到自动化、智能化的目的.目前，已经实现的应用主要是：电能的计量，用电量预测评估，数据的动态管理，远程费控等功能.而在将来，结合目前存在的难点及问题，智能电能表方面的研究，将主要侧重于功能的模块化、防窃电功能的完善以及准确度等方面，随着功能的完善，它将得到广泛的应用.

4 结 论

在国家电网公司的策划和强力推动下，智能电能表正在得到广泛的应用，从而应对电力系统的诸多挑战，如供需平衡、用户对供电可靠性及电能质量要求的提高等.智能电表可以取得用户详细的用电信息，促成分时标电价实施，使用户自由选择用电时间和用电方式.通过双向通信，实现了电力公司与用户的紧密相连，更好地实现配电系统的电力自动化.智能电能表的广泛应用，将极大的扩充电网公司的信息采集系统，提升其对配电系统的运行控制能力，为智能电网今后的建设打下坚实的基础.

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