華北電力大學 董思思

蕭山供電局 阮宵君 譚小倩

1.引言

智能電能表是一種新型的全電子式的電能表，與傳統(tǒng)的電能表相比，其具有更加強大的數(shù)據(jù)處理、通信、保密、自控以及安全性能。智能電能表具體由測量、通信、數(shù)據(jù)處理單元等幾個部分組成。在節(jié)能環(huán)保的大背景下，智能電能表有著廣泛的應用，可以根據(jù)不同的季節(jié)、時段設置不同用電方案，記錄用戶用電量曲線，幫助用戶根據(jù)實際用電情況制定出優(yōu)化的用電方案；另外電能表的計量比傳統(tǒng)電能表更加準確，抄表、收費、檢查等工作更加自動化，滿足了構(gòu)建智能電網(wǎng)需要。

2.智能電能表的工作原理

智能電能表在工作時，電流、電壓通過傳感器轉(zhuǎn)換成采樣信號，然后通過濾波裝置后被送入計量芯片，進一步將能量信號轉(zhuǎn)換成脈沖信號，傳輸?shù)紺PU，CPU完成對脈沖信號的采集、電量累計以及其他分析處理過程，最后將處理得到的數(shù)據(jù)保存；另外CPU還可以完成安全認證、抄表、紅外、LCD顯示等功能的處理。智能電能表采用的是具有溫度補償電路的時鐘芯片，為了提升安全性能，采用了冗余設計，為保證計量數(shù)據(jù)的準備可靠，每份數(shù)據(jù)都被多重備份。

3.智能電能表的主要功能與技術(shù)特色

相比與傳統(tǒng)的電能表，智能型電能表的功能與技術(shù)特色表現(xiàn)在多個方面，本文主要列舉了以下十種：

（1）電能計量功能

傳統(tǒng)的電能表只具備正反向有功電能和分時計量的功能，而智能電能表還具備了有功組合電量的功能，并且可以自定義組合的方式。傳統(tǒng)的電能表在電量凍結(jié)方面，只具備定時凍結(jié)、瞬時凍結(jié)與約定凍結(jié)三種功能，而智能電能還新增了254個整點或半點凍結(jié)以及60天日凍結(jié)的功能。

（2）強大的通信功能

智能電能表的通信接口具備網(wǎng)絡、載波、GPRS以及RS-485等多種通信方式，可以滿足各類用電信息需要。供電企業(yè)可以根據(jù)實際的需求，選擇合適的通信接口。

（3）實時網(wǎng)絡交互

在只能電能表的運行過程中，其始終與用電信息采集系統(tǒng)保持著實時的通信，供電企業(yè)的營銷系統(tǒng)可以通過用電信息采集系統(tǒng)對智能電表進行實時的監(jiān)控。在用電信息系統(tǒng)控制下運行的智能電能表可以與營銷系統(tǒng)實時通信，從而完成費控的功能。

（4）費控功能

智能電能表的費控功能可以分為本地費控與遠程費控兩種。本地費控有兩套費率時段，可通過預先設置時間的方式來實現(xiàn)兩套時段的自動切換，主要通過射頻卡、CPU卡等等的固態(tài)介質(zhì)來實現(xiàn)，電能表內(nèi)部可以實現(xiàn)電費的實時計算。而遠程費控電費計算在遠程系統(tǒng)中完成，主要通過公網(wǎng)、載波等等的虛擬介質(zhì)來實現(xiàn)。

（5）費率與時段

智能電能表可以在靈活的時段與時區(qū)切換費率，這是傳統(tǒng)的電能表所不具備的。共有兩套費率時段表，每套費率表包括兩個時區(qū)，一個自然日之內(nèi)可以編設4中費率與14個時段，并且還能分別設置時區(qū)表切換時間等，在使用的過程中可以根據(jù)實際情況靈活設置并選用，在預先設置的時間內(nèi)可以實現(xiàn)不同費率時段的自動切換。

（6）電力參數(shù)監(jiān)測

智能電能表可以控制當前電壓、電流、有效功率等運行參數(shù)的測量誤差在±1%的范圍內(nèi)，這比以往的電能表準確了很多。還可以設置電壓、電流、功率因數(shù)等運行參數(shù)的的限值，并對其進行實時的監(jiān)測，一旦某一參數(shù)低于或者超出了設定限值的時候，就會記錄為事件。這一功能可以為供電企業(yè)提供用電監(jiān)測數(shù)據(jù)，查出與預防竊電現(xiàn)象。

（7）記錄事件

智能電能表具備了完善的記錄事件的功能，不僅可以記錄電表的運行情況，對電表的編程也同樣記錄，對查出以及防止竊電現(xiàn)象有很大的幫助。

（8）端口輸出

智能電能表具備了同所計的電能成正比的電脈沖以及光脈沖測試輸出功能，并且其測試接口具備了傳輸日計量的誤差檢測信號、時段投切信號與需量周期信號的功能。

（9）負荷開關

負荷開關既可以采用內(nèi)置也可以采用外置的方式，但無論是內(nèi)置還是外置，用戶在購電成功之后都可以通過本地的方式進行自行合閘，當用戶的透支金額大于設定的透支金額時，供電企業(yè)可以通過負荷開關切斷閘門、斷電。而傳統(tǒng)的電能表是不具備這種功能的，防止收費難的問題發(fā)生。

（10）安全認證

智能電能表可以通過固態(tài)介質(zhì)或者介質(zhì)對電能表進行參數(shù)設置、信號反寫、預存電費以及下發(fā)遠程的控制命令時，都需要經(jīng)過嚴格的ESAM模塊認證，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩６鴤鹘y(tǒng)的電能表是不具備這一功能的。

4.智能電能表的分類

根據(jù)費控功能在本地或是遠程實現(xiàn)，可以將智能電能表分為本地費控電能表以及遠程費控電能表這兩種。

（1）本地費控智能電能表

本地費控智能電能表通過射頻卡、CPU卡等固態(tài)的介質(zhì)實現(xiàn)，可以對用電客戶進行開關電閘?？蛻粲秒娭跋葘⑸漕l卡或者CPU卡等固態(tài)的介質(zhì)插入電能表，此時顯示器上將顯示本次所夠得的電量，以用電量以及當前剩余的電量，取下卡后，顯示消失。客戶在用電的過程中，電能表可以自動在所購電量的基礎上減去已用的部分，當卡內(nèi)金額達到或者是小于設定的報警金額時，電能表將以發(fā)聲、發(fā)光等方式來提醒客戶，盡快購買電量；而當透支金額大于設定的透支限度時，電能表則發(fā)出斷電信號，負荷開關中斷供電；客戶購買好足夠的電量后，將卡插入電能表，收到了有效續(xù)交電費信息之后，扣除透支的部分，并允許客戶人工合閘，繼續(xù)供電。

當然本地費控電能表也存在一些不足之處，例如售電系統(tǒng)更新升級的操作比較繁瑣，容易發(fā)生更新后不讀卡或者錯誤讀卡的情況，這時候只能更換電能表。

（2）遠程費控智能電能表

遠程費控智能電能表是通過公網(wǎng)、載波等的虛擬的介質(zhì)來實現(xiàn)遠程售電與控制的。用戶在用電之前先導供電營業(yè)廳購買電量，也可以通過電話、互聯(lián)網(wǎng)等方式劃轉(zhuǎn)費用，自動購電，購買的電量由主站下發(fā)到用戶的電能表中，電能表運行過程中，主站會自動在所購電量的基礎上減去已用的部分，當剩余電量不足時，電能表會以發(fā)聲、發(fā)光的形式進行警告，而當透支過多是，電能表發(fā)出斷電信號，負荷開關打開，斷電。用戶續(xù)費之后，主站下發(fā)購買電量到電能表，自動扣除了透支部門后，電能表允許用戶人工合閘，繼續(xù)供電。相比于本地費控電能表，遠程費控電能表只需要用戶到售電部門繳費，售電系統(tǒng)會自動把電量輸入電能表，用戶無需到用電現(xiàn)場使用射頻卡或是CPU卡；同時遠程費控電能表的使用還可以做到對用戶用電情況以及電網(wǎng)運行狀況的實時監(jiān)測，以方便供電公司對用電情況和電網(wǎng)運行情況進行分析。

5.結(jié)語

智能電能表的選用是必然的趨勢，它可以為用戶提供用電曲線，方便用戶指定更優(yōu)的用電方案，切合了節(jié)能環(huán)保的主題，同時智能電表的應用，方便了抄表、繳費等工作，電量的計量也更加準確，與當前發(fā)展智能電網(wǎng)的要求想符合。因而，投入更多的時間與資金開發(fā)研究新型、更多功能的智能電表，并將其推向市場是一項有意義的工作。

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