智能电表及影响其采集质量因素探究

李秀杰

[摘要]智能电表作为一种新型电表，可以有效地打击窃电等行为，但是，多种因素会对智能电表的信息采集质量有所影响。因此，论文对智能电表概念、分类、系统组成，智能电表的优势，智能电表采集质量的影响因素以及改进措施进行了初步探讨，旨在为智能电表的完善提供依据。

[关键词]智能电表 采集质量 改进措施

[中图分类号]TM [文献标识码]A [文章编号]1009-5349（2016）10-0148-02

在前些年，个别用电户因一己私利而窃取用电，这种行为不仅影响电力企业的经济效益，而且还对国家电网的安全造成严重威胁。而智能电表的使用，可以很好地打击窃电行为。但是，作为一种新型电表，多种因素影响其采集质量，从而造成计量不准。因此，本文对智能电表的概念、分类、系统组成、优势以及采集质量影响因素进行剖析，从而逐步完善智能电表。

一、智能电表的概念

智能电表（smartmeter）的概念最早在20世纪90年代就已提出。在1993年，静止式电表问世，因其价格昂贵（为机电式电表价格的10—20倍），所以只在大型用户中被应用。而后，具有远程通信能力的电表数量逐年增加，大量数据的管理、人工抄表的落后、新型电表成本的昂贵等问题也凸显出来。因此，急需研发新的系统来解决上述问题。而随着时代的发展、技术的进步，静止式电表成本逐渐降低、处理数据与存储能力也逐渐增强，并得以批量生产，因此，机电式电表逐渐被智能化水平较高的静止式电表所取代。

但是，国际上还没有对“smart meter”统一的概念、且无统一标准。欧洲将“smart electric meter”称为智能电表、美国则将其称为“advanced meter”。这两种表述虽有不同，其实质则是相同的。目前，欧洲智能表计联盟、南非Eskom电力公司、美国需求响应和高级计量联盟以及国内，均对“smart meter”有着不同的阐述。但综合起来，可以对其进行如下定义：

智能电表是一种新时代的电力计量设备，其应保持传统电表功能、还必须拥有实时监控以及信息交流、智能控制以及数据处理等先进的功能。作为一种终端设备，其实现了电能管理与缴费的智能化。其缴费可以用IC卡完成，当客户用电超额时，可自动断电。因此免去了人工抄表的繁琐以及部分用户缴费困难等问题。此外，管理系统可以通过智能电表这个终端设备，对客户的用电等情况进行实时监控、管理、统计、查询，可以给电力工作带来巨大便利。

智能电表管理如图1所示。

二、智能电表的分类及系统组成

（一）智能电表的分类

我国使用的智能电表在结构上主要有两大类：一种是机电一体式智能电表，即保持机械式电度表原有结构、增加一些可以完成指定功能的部件，这种电表成本相对较低、安装比较方便，不改变现行计量表结构、国家计量标准也无需改动；另一种是全电子式智能电表，其主要构成是电子元器件，该智能电表的工作原理是对客户用电的电压及电流进行实时监测并采样、用专属的电能表集成电路处理电压与电流信号、将其转换为脉冲输出（该脉冲与电能为正比关系）、通过单片机处理和控制脉冲、最后将脉冲以电表上电量的形式呈现。全电子式智能电表是目前最为先进的电度表之一，其在处理数据的过程中均采用电子器件，且具有防窃电、计量精确、可靠性能高、自身耗能低等诸多优点。

（二）系统组成

新型智能电表用乘法器对电功率进行测量、摒弃了感应系测量机构、没有旋转机构，因而又将其称作静止式电表或固态电表。随着技术的进步，新型智能表不断推新，型号也各异，但是，其主要包括以下几个系统：

1.智能远传表。具有脉冲输出的技能表统称为远传表，包括水表、气表、热表、电表等，其比传统表增加脉冲输出功能，每发出一次脉冲就被记录一定数值，并被智能采集器远传表输出端口采集。

2.智能采集器。智能采集器主要对各种智能表输出的脉冲信息进行采集，转换成可以计量的物理量，然后在存储器中存储，用管理计算机查询用户耗能信息，并依照相关命令上传用户信息。

3.智能转换器。智能转换器主要用于完成与采集器的数据通信工作，对采集器下达电量数据冻结命令。转换器可以一直不间断地接收采集器数据信息，也可以设定只接受特定电表的数据信息，其最终目的是完成与主站的通讯。

4.智能系统管理软件。该软件以通讯为基础、数据库为核心，其具有多种功能：诸如数据的查询、统计与处理，以及相应的报表与备份等。该软件可以满足不同客户，完成特殊格式报表等工作。此外，该管理软件还可以和其他管理软件连接，完成更多不同的工作。

三、智能电表的优点

与传统电报相比，新型智能电表有如下优点：

1.具有极低的功耗。一块新型智能电表（设计方式是电子元件）只有0.6—0.7W左右的功耗，如果是多用户集中式的，则每户平摊的功耗就更是少到可以忽略的地步；但是，一块传统的电表功耗高达1.7W。

2.具有较高的精度。有数据表明：在5%—400%标定电流范围内，2.0级电子式智能电表的测量的误差为±2%，传统电表的测量误差范围则有+0.86%—-5.7%之多。

3.具有较宽的工频范围。新型电表工作频率的范围是40—1000Hz、而传统电表的工作频率范围才只有45—55Hz。

4.具有较强的过载能力。新型电表具有6—8倍的过载倍数、而传统电表才只有4倍的过载倍数。

5.具有强大的功能。与传统电表相比，新型智能电表可以与电脑联网，对硬件进行控制管理，并具有反窃电、电费预付、对恶性负载进行识别等功能，同时，还可以为了满足多种控制功能而修改控制软件的参数。

四、采集质量的影响因素

（一）电表安装问题

安装智能电表时，应选择合适的采集器。而不同厂家的集中器，其485端口位置也有所差异，如果工作人员疏忽，就容易在接线时将RS485线的A、B端子接反，从而导致电表在安装初始就出现问题；而如果在安装时，集中器与终端电线相连不好，致使智能电表不能正常工作，这样也会影响智能电表采集质量。

（二）GRPS问题

目前，智能电表的通信主要依靠主站与集中器GPRS通信模板之间的交互式通信，但是，提供服务的运营商目前在我国市场上只有少数几家，因此其具有一定的垄断行为，进而容易导致存在服务差、效率低等缺点，更有甚者，SIM卡大批失效、终端大面积掉线，这样对信息采集质量影响巨大。

当然，集中器天线的安装位置也影响采集质量，如果在信号不好的地方或者狭小空间内进行安装天线，致使GPRS信号不好、信息不能被智能电表有效接收，主站参数资料无法送至集中器，致使集中器正常工作不能进行，从而使电表无法接受命令，其数据便无法被采集。

（三）设备质量问题

集中器在智能电表工作过程中发挥重要作用，但其也经常发生故障，主要有以下几种：一是在全载波时，可能会出现抄表缺失、甚至不抄表等情况；二是个别厂商的集中器有程序错误，只能实时抄录数据，不能冻结当天数据；三是集中器无法对抄回的数据进行正确反馈；四是主站不能与集中器通信模块之间建立通信，对整个台区智能电表采集质量均有一定影响。

当然，智能电表如果出现故障，也会影响采集质量，如智能电表通讯功能失效，智能电表电压不足致使电表出现黑屏、无屏显示，智能电表外部破损、螺丝过紧，致使电表烧坏等。

（四）数据问题

智能电表内会储存一些重要数据，如果发生异常，数据会清零或错乱；而外界也会对智能电表的主控芯片、存储介质造成一定影响，致使控制命令在传输的过程中出错，而产生数据异常情况。而如果通信质量较差，智能电表贮存的数据也会丢失，从而影响智能电表采集质量。

（五）台区路线

台区路线出现问题也会影响电报信息采集，如台区所属用户过于分散、之间距离过远，致使抄表质量有所降低；部分用户在台区路线安装一些电子设备，从而干扰了通信信号；台区支线较多、载波距离较远、信号减弱；同一台区没有全部更换智能电表，线路末端信号较差，信息无法采集。

（六）外界天气因素

雷击可能对通信模块以及线路造成一定损伤，进而损坏智能电表以及终端；由于电表箱的封闭性，当夏天外界气温较高、环境较为潮湿，其箱内所处环境湿热致使集中器散热不良，进而发生故障，无法采集信息。

五、改进采集质量的办法

（一）安装电表质量的改进

如果485线路接错，可以设置系统数据返回为空值，并对线路进行针对性的检查；如果因集中器安装不规范致使故障发生，应逐一排查故障集中器，以降低故障率；此外，在台区验收时，应考虑采集成功率、并将其作为验收的重要指标，如果没有达到98%的成功率，该台区不予验收。

（二）加设GRPS信号接收设备

为解决信号交叉区域信号较弱问题，应与运营商建立良好的沟通协作机制，从而可以快速解决相应的问题；如果台区周边GPRS信号较弱或者没有，且相应处理措施也不健全，可以按规定进行集中器天线的安装；如果集中器位于地下，可以增加GPRS信号接收设备，并在安装之后对信号强弱进行检测。

（三）设备故障处理应及时

针对集中器GPRS通信模块，应定期排查，早发现、早解决。如果无法对其进行排查，应及时更换。针对智能电表，如果发生故障，应尽早发现故障原因，并更换受损部件。当然，无论何种设备出现故障，都要求技术人员必须熟练掌握相关技能，好做到及时发现问题，尽早找到解决办法。

（四）异常数据查找

如果智能电表的数据有异常，通常采取更换电表的方法。如果数据丢失，技术人员则应该对集中器f11数据项终端集中抄表数据状态实施召测，对比主站下发资料与集中器中智能电表资料是否一致。

（五）台区户表分散问题的解决

台区户表分散，首先应安装载波智能电表，以确保其信号；如果台区用户分散、线路较长、信号较弱，则应当增设载波信号中继器；半载波智能电表可以在城市居民楼安装；老旧台区，应集中改造，智能电表型号应统一。

（六）减少雷击的办法

容易遭受雷击的区域，在安装设备时，应以采集设备安全且正常工作为前提，降低设备与天线高度，对于减少设备的雷击几率，具有一定积极的作用。

六、结束语

智能电表的使用，对我们的生活产生了越来越多的有利影响，同时也在潜移默化地改变着我们的生活。我们了解智能电表及其组成，分析影响智能电表采集质量的因素，并找出其改进措施，对智能电表的完善、乃至社会电力的改造均有着重要的意义。

【参考文献】

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[2]孟双侠，刘敏.影响单相智能电能表校验效率的因素及改进措施[J].淮北职业技术学院学报，2014（02）：129-130.

[3]刘振亮，李冉冉.浅析用电信息采集系统建设中智能电能表的应用[J].科学导报，2014（22）：67-68.

责任编辑：张丽