淺談智能電表的應用前景

石占權

（四川達州電業局，四川 達州635000）

近幾年，隨著全球環境保護意識的強化，人們越來越追求經濟社會發展與生態環境保護雙贏，電網改革勢在必行，既要努力提高電網效率，又要健全電力用戶服務，智能電網應運而生，并在全球范圍內掀起了研究熱潮。帶動智能電網發展除了智能電表、智能數據外，還有信息處理技術和控制技術。智能電表是智能電網建設的基礎，實現智能電表產業鏈優化整合，對智能電網信息化與自動化的實現具有十分重要的意義。

1 智能電表簡介

智能電表是一種具有國際化技術水平的儀表，它是依據工業用戶實際耗電情況而研制的，除采用數字采樣處理技術外還應用了表面組裝技術工藝［1］。智能電表除了能準確測量四象限無功電能、組合無功1、2電能外，還能測量正向、反向及組合有功電能，實時測量有功功率、電壓、頻率，無功功率、電流等參數。智能電表利用其輸出的信號對斷路器進行控制，達到負載通與斷的目的，并促使用戶先付費再用電。它利用費率的多樣性實現電網負載平衡，削峰填谷，使用電既有效又合理。電能表的設置：費率4種；日時段14個；日時段表5個；時區設置10個；RS－485通信接口1個；低壓電力載波接口1個；電腦通信接口1個。這種設置不僅有利于實現RS－485通信、低壓電力載波，還實現了與電腦通信功能。智能電能表在用電中占有重要的位置，是實現雙向互動智能用電的“中樞神經”。我國智能電能表功能完備、規范，且階梯電價、負荷控制等功能比較先進，非常適應我國智能電網的發展。

2 智能電表在智能電網中的定位

關于智能電表在智能電網中的地位，荷蘭能源服務網絡協會曾從功能劃分的角度對其進行明確［2］。總體來說，智能電表與高級計量體系是智能電網建立的基礎，從功能與智能化角度來看，智能電網的建設可分為五個層次，同樣智能計量系統也分五個層次。因高級數據收集以及需求響應能力越來越高，因而在用電高峰時，智能計量系統與用戶能實現削峰填谷，讓電網既安全又經濟。只有自動抄表系統以及高級電表架構的建立健全，才能提高智能電網自動運行程度，才能提高能源效率以及節能降耗能力，才能有效地控制運行成本。在智能電表終端和主站之間，基于A MI系統架構使電網公司與用戶之間能夠雙向計量與通信，在很大程度上促進了分布式電源結構的發展，為電力市場靈活電價機制的建立奠定了基礎。

2.1 結算和賬務

采用智能表可以快捷、準確、隨時進行電能消耗結算業務，并提高了處理賬務信息的效率。調度人員可以根據電力市場的反饋信息，快速、便捷地實現能源零售商的轉換功能，甚至在不久的將來可以實現無人操作的切換功能。與此同時，用戶也可以通過智能表隨時掌握能源消耗以及賬務方面的信息。

2.2 配網狀態估計

當前，由于配網側的潮流分布情況主要是依據網絡模型、負荷側的估算值及變電站高壓側的度量情況分析得出的，往往會導致信息失真［3］。在用戶側安裝智能電表后，及時、精準地掌握負荷信息以及電網損耗信息，有效降低因過負荷而導致的電力設備損毀事故發生率，并減少電能損失。同時，對采集的數據信息進行整理，以對配網狀態進行精準預估。

2.3 電能質量和供電可靠性監控

通過智能電表的安裝可以實現電能質量以及供電情形的實時監控功能，能夠為用戶提供更加快速、便捷的服務，并提高了電能質量。

2.4 負荷分析、建模和預測

利用智能電表對用戶水、氣、熱等能耗數據的實時采集功能準確分析并預測配電側的負載情況。將上述分析結果同負載特性以及時間變化等方面進行集中分析，能夠估算用戶的總能耗并對峰值需求實施精準預測。這些數據為用戶合理用電、能源零售商節能減排以及實現電網優化提供有力保障。

2.5 電力需求側響應

所謂電力需求側響應就是指利用電能價格對用戶負荷和分布式發電實施控制，主要有兩種方法：一種是價格控制；另一種是負荷直接控制。而價格控制就是采用分時電價滿足常規用電需求，采用實時電價滿足短期用電需求以及采用緊急峰值電價滿足高峰用電需求；而負荷直接控制就是電網調度人員依據電網情況實現遠程操作負荷的接通與斷開功能。

2.6 能效監控和管理

為用戶提供能耗信息，可以有效推動用戶的節能減排活動。同時對于安裝分布式發電設備的用戶還可以根據能耗信息制定科學合理的發電計劃和用電計劃。

2.7 用戶能量管理

以智能電表的采集信息功能為基礎，建立完善的用戶能量管理體系，實現能量管理服務能夠覆蓋所有用戶，指導用戶最大限度地降低能源消耗，促進節能減排活動的開展。

2.8 節 能

電力用戶可以根據智能電表提供的能耗信息培養節電意識，形成良好的用電習慣。還可以向用戶反饋因各種原因所導致的能源消耗異常情形，使用戶減少不必要的經濟損失。

2.9 智能家庭

智能家庭就是將用戶家中各種設備、電器等采用同一個網絡進行連接，用戶可以根據自己的喜好、需要等進行遠程控制，從而實現家庭環境自動化以及家庭辦公自動化等。

2.10 預防維護和故障分析

安裝智能電表后，其測量功能能夠對電網元件、用戶設備等進行實時故障監測和維護。比如可以發現由于電子元件以及接地等故障造成的電壓失衡現象。同時電能表的測量信息還可以為電網調度人員提供電能損耗等情況。

2.11 預付費

同傳統的付費方式相比，智能電表的安裝為用戶提供了更方便快捷、靈活性更高的預付費方法。

2.12 電表管理

電能計量裝置管理有：電能表的出入庫管理；電能表信息維護；定期對電能表進行檢查，保證計量的準確性等［4］。

2.13 負荷遠程控制

安裝智能電表后，電網調度人員能夠實現遠程控制負荷的接通及斷開功能，此功能也可以用于調控部分用戶的功率；與此同時，用戶也能夠利用可控開關對其指定設備進行遠程操控。

2.14 非法用電檢測

智能電表能夠及時、準確地對非法開箱及非法改變電表接線方式等現象報警，為電力工作人員查處竊電現象提供有力保障。

3 智能電網對智能電表產業發展的要求

近年來，隨著智能電網建設步伐的加快，在促使我國電網以及電氣設備企業不斷發展創新的同時，對智能電表的要求也越來越高。

3.1 功能定位層次更高

智能電表是智能電網建設不可或缺的組成部分，是實現電網功能整合目標的有力保障，因此僅僅具備電能計量這一功能已經無法滿足智能電網的發展要求，其擴展功能主要體現在下面幾點：

（1）可靠性：其計量精準度不會隨著使用期限而降低，同時，運輸及安裝過程不會對其可靠性產生影響。

（2）準確度：量程設定較大，可以滿足大負荷用電需求，并具有極高的靈敏度。

（3）功能：遠程集抄、分時電價、預付費、遠程控制負荷的接通和斷開以及竊電報警等功能。

（4）性價比：同傳統電能表比較具有較高的性價比，并設有擴展功能接口。

3.2 產業鏈支撐體系完備

智能電表從研發到生產使用再到后期開發的過程中，不僅需要相關核心技術的支撐，比如芯片研發技術和遠程控制技術等，還要對相關產業進行資源整合，形成資源集成競爭優勢，從而促進智能電表產業健康有序地發展。

3.3 生產、供應能力強

智能電網的建設為智能電表生產企業帶來廣闊市場的同時，也對其生產供應能力提出了挑戰。根據國家電網公司相關統計數據顯示，在智能電網建設的初期階段，需要安裝智能電表的數量達到了1.3億塊，投資金額巨大，超過三百億人民幣。2010年之后，如果以我國每年需要進行輪換以及新裝的智能電表總數為3000萬塊進行計算的話，在智能電表這一塊，每年的投資額將超過五十億元［5］。面對如此巨大的市場需求，智能電表生產企業必須形成產業化、規模化的供應體系。

4 對智能電表的展望

通過A MI的建設與實施，電力公司能夠很好地與用戶進行溝通，實現智能表與可控電氣設備的有機結合，通過管理終端達到合理用電的目的，最大程度地節能降耗。隨著智能電網的建設與發展，智能電表與各類通信方式緊密結合，收集散布在各用戶的電能表數據，并處理、上傳到管理層，為抄表計費、管理決策以及工程分析提供數據依據，并構建一整套比較完善的軟硬件設計思路。

隨著智能電網的發展，人工抄表的時代已經成為歷史，所有用戶對什么時間耗電最低了如指掌，可自主安排用電時間。而且通過網絡信息交流，電網公司、家庭用戶、企業可實現按需調配，與此同時，因智能表可以連接用戶端與配電端，并促使兩端數據進行相互交換，因此智能電表的發展前景廣闊。

［1］ 董力通，周原冰，李 蒙.智能電網對智能電表的要求及產業發展建議［J］.能源技術經濟，2010，（1）：15－16.

［2］ 牛軍蕊.智能電表在智能電網中的應用［J］.科技風，2010，（6）：240－241.

［3］ 孫 杰.智能電表在智能電網中的應用分析［J］.中國新技術新產品，2010，（21）：155－156.

［4］ 姚 鋼.智能電網從智能電表起步［J］.電子設計技術，2010，（4）：84－87.

［5］ 楊以涵，唐國慶，高 曙.專家系統及其在電力系統中的應用［M］.北京：水利電力出版社，2010.