智能电网环境下的电能计量

【摘要】随着科学技术的发展和智能电网建设的逐步完善，智能技术在电能计量领域得到了有效运用，数字化、智能化、标准化、系统化和网络化成为现代电能计量系统的发展趋势。本文简要介绍了智能电能计量系统，论述了智能电网中电能计量的特点，同时指出了当前智能计量系统发展中存在的一些问题，最后针对我国智能电能计量系统发展现状提出建议。

【关键词】智能电网;智能化;电能计量

Abstract：With the development of science and technology and gradual improvement of the construction of smart grid，intelligent technology has been effectively used in the field of the electric energy metering，digitalization，intellectualization，standardization，systematization and networking is the development trend of modern electric energy metering system.The present paper briefly introduces the intelligent electric energy metering system，discusses the characteristics of the intelligent electric energy metering in the smart grid，at the same time，points out some problems existing in the current development of intelligent electric energy metering system，finally，makes recommendations to the development of intelligent electric energy metering system in China.

Keyword：smart grid;intellectualization;electric energy metering

引言

全球資源环境问题日趋严峻，能源价格波动剧烈，电力负荷快速增长，为全面支持清洁能源和低碳经济发展，提升供电质量和服务水平，国家电网公司在2009年提出建设以特高压电网为骨架网络[1-3，5]，各级电网协调发展，具有信息化、数字化、自动化、互动化特征的坚强智能电网，建成坚强可靠、经济高效、清洁环保、友好互动的现代电网。

电能是国民经济和人民生活极为重要的二次能源。电能计量贯穿了发电、输电、变电、配电、用电各个环节，电能计量的公平、公正、公开直接关系到发电企业、电网企业和用户的利益，同时还涉及许多技术、社会和经济问题[2]。传统的电能计量已经无法满足分时电价、网上缴费等需求，随着智能电网建设的推进，数字化、智能化、标准化、系统化和网络化[4-6]成为电能计量的发展方向。

1.智能电能计量系统

智能电能计量系统是利用高级测量、高速通信，高效控制等技术，实现数据采集、分析、存储及信息反馈发布的全程数字化和自动化，构建起数字信号传输、高度信息化、操控智能化的开放式计量系统[4，7-10]。智能计量系统主要由智能电能表、通信系统以及控制系统三大部分组成。

图1 智能电能计量系统结构图

智能电能表、互感器采集的数字化计量信息，通过高速通信网络上传至信息分析处理中心，经分析整理后的数据传送给供电公司和用电客户，并自动生成电量电费清单、故障处理指令以及各种统计分析报告[4，10-13]。图1是智能电能计量系统结构图。

2.智能电网中电能计量的特点

智能电能计量系统是智能电网的重要组成部分，是实现智能电网的信息化、数字化、自动化和互动化的强大数据支撑。目前，国家电网公司供区的智能电能表应用量占全球的一半，用电信息采集系统成为世界上最大的电能计量自动化系统。截至2013年年底，国家电网公司累计安装智能电能表1.82亿只，实现采集1.91亿户，不仅为生产、运营监控分析系统提供实时数据，还为大数据管理、云计算应用提供了海量数据[16]。

2.1 完善电能计量信息系统

智能电能计量系统运用先进计算机技术、电子技术和通信技术，具有信息传输快、处理速度快、传输准确、抗干扰能力强等特点，使计量信息的获取、传输和处理实现了一体化和实时化[17]。它通过先进、安全、智能的信息采集和测量技术，提供准确实时、详实可靠的数字化测量数据信息，为实现智能电网的信息化和智能化提供强大的数据支撑[17-19]。发达的数字化信息网络具备大信息流量和高速信息处理能力，有效地解决了目前运行监测数据传输慢、存储量小的问题，极大地提高了电能计量装置运行监测水平，有效防止窃电行为、破坏计量设备行为的发生。对随时发生的计量设备故障和运行安全隐患可及时上传计量参数、故障现象等信息，方便计量人员及时准确地判断和处理设备故障和事故隐患，提高电能计量可靠性和安全性。

2.2 实现智能化管理

计量系统强大的数据信息网络，能够从各个不同的计量节点提取需要的信息，然后根据提取的信息制定或改进相关的管理策略，促进各个发电厂、变电站、输电线路和配变台区间的深入合作，最终为电力用户提供更加完善的电能服务[23-24]。智能电能计量系统中智能用电管理终端网络分布广泛，可以搭建电力用户与供电公司之间交流、互动的平台，构建电力公司与电力用户能量流、信息流、业务流双向互动的新型供用电关系。通过电能计量系统的数据信息网络，电力用户可以了解近期的用电信息，适当调整用电安排，改变用电消费行为。供电公司可以根据用户的建议和需求，适当调整供电管理策略，实现用电客户科学、经济用电，供电公司优质、高效服务[25-26]。同时这也促进了电网通信、分布式电源、微网[27-28]、高级计量架构（Advanced Metering Infra-structure，AMI）[29-31]、需求侧管理（Demand Side Management，DSM）[33-35]等相关技术领域电能计量的发展，极大地丰富了电能计量的研究范围，有利于电能计量系统的完善。

2.3 提高检定效率和检定质量

计量检定中应用智能技术的数字化、自动化能力，将彻底改变传统计量检定作业模式[11，17-19，36]。室内检定的全部工作将由封闭式全自动检定流水线来完成，实现室内检定工作的全程自动化。在全封闭智能检定室内，检定台自动完成智能电能表和互感器接拆线、检定和打封，检定数据由计算机进行计算和判定，并自动存储、上传，生成检定证书。其检定过程无人工干预，杜绝了人工测量误差，节约人力和空间，极大地提高检定效率和检定质量。

现场检验将实现远程化和智能化[11，17]。在高压计量中[37-38]，电能表以智能互感器提供的数字式信号作为测量对象，经通信网络传回实验室，再通过检测设备进行检验。计量人员无需携带校验设备奔赴现场，通过智能电能计量系统进行远程控制，就能完成电能表的现场检验工作。提高了工作效率，避免人员现场工作存在的安全风险。

2.4 全过程规范管理计量器具

国家电网公司在公司系统全面实施“三集五大”（即人力资源、财务、物资的集约化管理，大规划、大建设、大运行、大生产、大营销的五大管理体系）建设工作，电能计量作为大营销体系的重要组成部分，规范化管理必不可少。利用信息技术和互联网技术，计量系统中的智能管理系统可以对所有计量器具从采购、存储到检定、配送直至运行、报废的全流转过程实施监控管理[11，17，36]。采用现代化物流管理模式，实现计量资产的自动出入库和配送操作，利用计算机技术实现对计量器具购置、校验、出入库信息、状态跟踪、标准设备管理、数据信息存储等一系列管理内容的信息化、自动化和智能化管理。

3.智能电能计量系统发展中的问题

（1）智能电能计量系统使用标准的制定。智能电能表、智能互感器采用了全新的测量方法和工作原理[5，46-48]，这些新型电能计量器具，按照国家法规必须具有国家法定计量检定机构的认证。新型智能计量装置的制造标准、功能要求及通信规约，检定方法、检定技术的制定都需要同步开展，力求完善、统一。

（2）对于淘汰的电能计量设备的处理[11，18-19]。新设备在投入使用的过程中必定会淘汰一大批老旧设备，我们需要合理利用因建设智能电网而大批更换的计量设备，充分地发掘出其剩余功用，避免造成资源浪费。

（3）新型计量人才的培养。电能计量智能化技术不成熟，缺少使用和维护的经验，操作人员对于电能计量的使用缺少必要的培训，技术生疏[49-50]。更换应用新的技术和设备之后，必须培养新型计量人才，提高人员技术素质，提升相关人员的管理水平，要求其对新技术和新设备有足够的了解，懂得新型设备的维护和保养知识，并且能够熟悉地操作应用，才能有效提高工作效率和準确性。

4.对我国智能电网下电能计量发展的建议

（1）进一步制定和完善计量设备的标准和规范。电能计量设备包括电能表、TA，TV及计量箱等，在对系统的各项设备进行审批和考核时，必须要按照流程进行，实现电能计量装备资产的动态管理。

（2）改进关口计量。关口计量要实行设备的生命周期的安全监管，并及时传送监测信息。各子系统要进行计量装置的信息化和智能化，最终实现电网的智能化监管，确保电网安全可靠运行。

（3）对计量系统进行严格的质量监管。对电能表、互感器等要进行严格的校验，确保电能计量装置的质量。规范信息管理，保证每一只计量器具的全生命周期都在控制之中。

（4）对计量人员进行专业技术的培训。智能化的计量系统需要专业人员的管理，要求对计量人员的培训、考核成绩等进行统计和比对，增强其专业技能、知识结构和技术水平，还可建立专家团队为完善计量系统运维提供技术支持。

5.结语

随着我国智能电网建设的不断深入，贯穿发电、输电、变电、配电和用电各个环节的电能计量得到了快速发展。不断深化的智能电能计量技术将推动电能计量设备和管理模式的创新，提高电能计量装置的准确性、安全性和可靠性，提高检定质量和工作效率，提升计量人员技术水平和管理水平。电网公司和电力用户之间可构建起全新的和谐供用电关系，有效提升电网公司供电服务水平，实现电力用户广泛参与和需求自由响应。电力行业必须抓住国家强力推行改革的机遇，努力建设具有世界领先水平和中国特色的智能电能计量系统。

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作者简介：蔡秀玲（1965—），女，技师，长期从事电能计量管理工作。