智能电能表与用户月电费增加的关系

沈明炎　方来杭　肖娜丽/ .福建省计量科学研究院；.龙岩市节能监测中心

智能电能表与用户月电费增加的关系

沈明炎1方来杭2肖娜丽1/ 1.福建省计量科学研究院；2.龙岩市节能监测中心

针对居民用户认为智能电能表导致居民月电费普遍增加的情况，基于智能电能表的工作原理，并结合居民的实际用电现状，比较了智能电能表与感应式电能表的区别，从技术和管理方面分析研究了导致居民月电费增加的主要因素，并采用参数比较法对技术方面的影响因素进行量化分析，用定量的方式表征定性特点，通过试验分析，验证智能电能表并非导致居民月电费大幅度上涨的主要因素。

智能电能表；居民用电；月电费，参数比较法；影响因素。

0　引言

智能电能表作为用电计量的工具，是以电能计量为基础，扩展了信息存储及处理、实时监测、自动控制、信息交互等功能的电子式电能表，由计量单元、数据处理单元、通信单元和显示控制单元组成，具有计量准确度高、智能扣费、电价查询、电量记忆、余额报警、信息远程传送等功能特性［1］。智能电表的安装将电能表从简单的电力计量器具转化成高智能的电力计量终端，既是经济社会发展和电力运行发展的需要，也是服务千家万户和提升用电质量的惠民工程。不管智能电能表的功能多么智能与复杂，准确的计量仍是其最为基本的功能。有一部分的居民用户在换装智能电能表后，感觉月电费大幅增加，因此怀疑智能电能表出现计量问题，但是经过专门的计量检定，确认智能电能表的计量是准确的，针对这一现象，下文从技术角度和管理角度来分析验证。

1　智能电能表与感应式电能表的区别

智能电能表与感应式电能表相比，具备更优越的计量性能，更智能的信息交互功能，能够实现本地和远程通信、实时数据采集等，能够实时、完整、准确地获取电力用户用电信息，实现与客户、智能用电设备的信息交互与控制，极大地方便居民生活，减少电网能源损耗，提高供电服务质量［2］。

1）智能电能表具有更高的计量准确度和计量灵敏度，稳定性好、可靠性高、过载能力强、功能丰富、环保节能等优点，能够保证电能计量的准确可靠。

2）智能电能表新增了计量信息管理、用电信息管理、用电量监控等新功能，能更好地为用电客户提供准确、及时的电费计算和预付费功能。

3）智能电能表具备电能双向计量的功能，它支持分布式能源的利用，可以记录用户消耗的电量，也可以记录用户提供给电网的电量。

4）智能电能表具备超强的通信网络，具备多种通信方式，通过低压电力用户集中抄表系统连接到电力主站，用户可以快捷查询用电情况、根据用电情况调整用电计划。

5）智能电能表性能优越，具有较强的抗干扰能力，不易因强磁场、谐波和位移等的影响而产生较大的计量偏差，而感应式电能表在此方面则难以保证计量的准确性。

2　导致居民月电费增加的主要因素分析

居民月电费的组成有很多方面，只要在日常生活中有用电的地方都会产生费用，由于智能电能表的普及运用，使居民用电结算方式产生了较大的变化，由原先的感应式电能表计费结合本地抄表的方式，转变成电子式智能电能表计费结合远程抄表的形式，从而可能导致新安装智能电能表的一段时间内，月电费会与原来产生一些偏差。

2.1技术方面

2.1.1供电线路电压

由于低压线路输送距离比较远，覆盖面积大，为了满足全线路的电压质量的要求和降低线路损耗，供电公司会根据GB/T 12325-2003《电能质量 供电电压允许偏差》中的规定［3］：220 V单相供电电压允许偏差为额定电压的-10%～+7%（198～235 V），采取提高供电前端的电压幅值的方法，在规定范围内调节电压输出，因此会出现供电线路首端电压高，末端电压低的现象。

居民用电的主要负载为阻性和感性负载，涉及家庭用电的方方面面，按家电的工作原理可分成两类，一类家电是恒功率型电器，即电源线路经过内部变压器处理供电，当其两端电压变化时恒功率型电器的功率恒定不变［4］，负荷电压与电流成反比，如电视机、电脑等。另一类家电是恒阻抗型电器，即阻抗固定不变，负荷电压与电流成正比，功率随电压变化而变化，如白炽灯、电饭锅、电热水器等。部分高功耗的家用电器属于恒定阻抗型，并且在实际生活中，由于电网供电具有波动性和家用电器的负载状态不同，家用电器并不处于额定功率状态，其实际耗电不等于额定的功率，如电视机的耗电会随着画面的亮度变化而变化，电热器、空调和电冰箱等都是间隔性耗电，根据电工学原理U = IZ和P = UI，当线路电压U变大时，恒定阻抗型家电所做的功加大，从而使线路电流I也变大，功率P则也相应增大，则电能表在单位时间内将计量更多的电量，从而消耗更多的电能。

2.1.2智能电能表的启动电流

启动电流即电能表能够开始计量的电流阈值，根据JJG 596-2012《电子式交流电能表检定规程》的规定［5］，一般居民用2级单相智能电能表的启动电流为0.5%的额定电流，实际的智能电能表往往具备更小的启动电流值。当线路中的负载电流大于等于电能表的启动电流时，电能表就能够准确计量此时的用电电量，由于智能电能表采用先进的电子技术，使其启动电流比原机械式（感应式）电能表更小，使智能电能表对电流变化更加敏感，计量性能更优越，更能真实反应实际用电情况。

随着电力电子技术和变频技术的发展及其在家用电器领域的应用，使现代化家居的家电配置越来越智能化，同时也使各类家电无时无刻不在消耗电能，特别是此类家电在待机状态下的负载电流比电能表规定的启动电流更小，而智能电能表能够灵敏精确地计量这些耗电电量。

2.1.3智能电能表的准确度偏差

现阶段我国居民用智能电能表的准确度等级基本都为有功2级，根据JJG 596-2012的规定，其允许的电能计量误差在±2%的范围内（轻载状态时范围更宽）。一般而言，智能电能表在出厂时的误差控制范围为±0.6%左右，由于居民用电量较少，因此这部分偏差的影响对于低压居民用电而言，影响很小，属于正常的偏差。

2.2管理方面

2.2.1生活现状

随着各类家电的使用频次和时间都大大多于以往，人们在享受优质生活的同时，也加大了对电力资源的消耗，这是致使生活用电增加的主要方面。特别是在夏季和冬季，为了满足人们舒适生活的需求，各类空调和取暖器等高耗能的家用电器被大量使用，通常是使用在大功率状态下并且使用时间长，这类家电有耗电量是非常可观的，几乎占了整个电量的一大半，因此，在夏季的7、8月和冬季的1、2月份，居民的电费大幅增加是再正常不过的事了。

2.2.2用电习惯

国民大众多数没有接受过用电常识教育，或者是对相关知识不太在意，生活中节约用电的意识薄弱，比如，出门忘记关灯、电视电脑待机不关机、电磁炉用完不拔插头等，这些生活习惯也会额外增加生活用电的消耗。由于智能电能表相对于传统电能表具备更灵敏的用电计量性能，在较低的电流情况下，都能够准确计量用电量，即使是很小的一个待机电量，日积月累也是很可观的消耗。

2.2.3电价计费方式

为缓解我国日趋加剧的电力供需矛盾，调节负荷曲线，改善用电量不均衡的现象，全面实行峰、平、谷分时电价制度［6］，提高全国的用电效率，合理利用电力资源，全国各省市的电力部门已逐步完成智能电能表的安装，对用户的用电量分时计费和分段计费，全面推行峰谷分时电价和阶梯电价制度，以经济手段促进合理、均衡、科学用电。

由于分时电价计费制度实行，使居民在不同的时间段内使用相同电量会产生不同的电费，在高峰时用电最贵，平段次之，低谷时最便宜，因此不合理的用电方式会使月电费上涨厉害。

2.2.4电力线路老化

一些老旧的小区或住宅，由于使用年代较久，家电长期在大负载电流附近或过高点使用会产生触点老化、接触不良、内阻增大等情况，室内室外的电气线路出现老化故障、环境潮湿影响等会使电线的绝缘强度下降，产生微小漏电，这样也会增加线路电流，使线路的损耗增加，这样的损耗不会对用户日常用电造成影响，但是会额外增加用户的用电量，除非更换电力线路，否则这样的损耗是不可避免的。但在不产生严重漏电现象的情况下，线路的耗电量相对日常用电而言所占比例非常小。

2.2.5电费抄读

原电费抄读模式为人工现场抄表方式，即电力工作人员每月固定一个时间抄读用户电表电量，由于采用人工现场抄表方式，人力工作量大，抄表分散，受人为因素的影响较大，特别是节假日或其他特殊时期，不能保证抄表人员按时抄表，使每个月的用户电表抄表周期不一样，可能导致实际用电量大的月份体现在电费单上的反而少，用户对自己的实际了解滞后。

安装智能电能表后，改变了电费抄读方式，通过智能电能表的远程信息监控功能，电力工作人员可以在监控中心实时抄读电能表的工作状态、用电量和电费，更有预付费功能，使电费结算更智能、精准，能够实际反映用户当月的用电情况，避免传统人工现场抄表方式可能带来的差错，不仅节约成本，提高效率，而且方法更科学。

3　量化分析

针对上文提及的技术方面的影响因素进行试验，并作量化来定性分析，可以更直观地体现技术因素在电费结构中的比重。由于居民用智能电表均为有功2级单相智能电能表，普遍采用220 V、5（60） A的规格，因此选取此规格的单相智能电能表和单相电能表（感应式）各1台进行模拟试验，命名为A表和B表，采用参数比较法进行量化分析，试验原理如图1所示。

试验开始时，经检定两台电能表的计量性能均符合相应等级的要求；试验环境条件：温度为22.0～25.0 ℃， 相对温度45%～65%。

3.1线路电压影响

考虑到负载的稳定运行，此试验分别选取恒阻抗型和恒功率型两种家用电器作为试验负载；试验方法为在不同的试验电压下运行相同的时间，用消耗的电量进行比较。试验条件和结果如表1所示。

图1　试验接线图

3.2启动电流影响

根据规程的技术规定，2级准确度的电能表启动电流Is= 0.005Ib= 0.005×5 A = 0.025 A，若按此电流计算，则1 h的电量为W3= Pt = I2Rt = 0.0252×100 = 0.000 062 5 kWh。经筛选，将多台待机状态下的笔记本电脑作为试验负载，实测平均电流分别为25.54 mA和12.41 mA，试验接线如图1所示，连续测试50 h，则可以得到两台电能表的电能计量结果，如表2所示。

3.3电表准确度影响

以智能电表的准确度的最大允许误差来量化其影响，根据规程的技术要求，负载状态：0.1 Ib≤I ≤Imax时，最大允许误差为±2.0%；轻载状态：0.05 Ib≤I≤0.1 Ib时，最大允许误差为±2.5%。经筛选，选取两台相同规格的单相智能电能表，使两台电能表的误差正好一正一负，各负载状态下的电能误差如表3所示，两台电能表按图1接线方式，连接同一负载进行试验，结果如表3所示。

表1　线路电压试验

表2　启动电流试验

3.4数据分析

根据以上试验结果，由表1可知，恒功率型家电的使用不会因为电压的变化而导致用电量的增加，而恒阻抗型的家电则会因为电压的波动使用电量发生变化，通过试验结果运算得出额定电压在-10%～+7%（198～235 V）范围内波动时，电量所产生的变化范围约为-27%～+15%，而现今家庭中，由于智能家电的普及，恒功率型家电越来越多，因此由于电压变化对总用电量的影响会更小；由表2可得知，智能电能表的启动限位比感应式电能表更低，智能电能表对于微小负载电流的计量更加灵敏；由表3计算得到，智能电能表极限正负误差所带来的偏差范围约为±2%。因此，仅考虑电量变大的部分，由于技术因素所可能导致的最大电量偏差小于10%，可验证智能电能表不是导致居民月电费大幅上涨的原因。

表3　电表准确度试验

4　结语

本文以技术分析的手法研究了智能电能表和居民月电费的关系，从技术方面和管理方面分析了影响居民月电费增加的主要因素，根据智能电能表的特点和居民的用电情况，以量化分析的方式来体现技术因素占月电费的比例，以极限值试验计算影响量大小，总结得出智能电能表并不是产生居民月电费大幅增加的主要因素，以实际数据分析验证的方法来消除居民对智能电能表的误解。

［1］ 江宇红.单相费控智能电能表的原理及应用［J］.计量与测试技术，2011，38（5）： 10-12.

［2］ 郭敏.智能电表和传统电表的异同比较［J］.科技与生活，2011，（24）： 107-107.

［3］ 全国电压电流等级和频率标准化技术委员会.GB/T 12325-2003 ［S］.北京：中国标准出版社，2003.

［4］ 钱如竹.恒功率用电器电路研究［J］.淮阴师范学院学报（自然科学版），2003（2）： 114-118.

［5］ 全国电磁计量技术委员会.JJG 596-2012 ［S］.北京：中国质检出版社，2012.

［6］ 祝小红，李宇牧.阶梯电价带来的变革及对策［J］.湖北电力，2012，36（2）： 34-36.

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

Shen Mingyan1，Fang 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.