淺談智能電能表的主要功能與特色

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，與傳統的電能表相比，其具有更加強大的數據處理、通信、保密、自控以及安全性能。智能電能表具體由測量、通信、數據處理單元等幾個部分組成。在節能環保的大背景下，智能電能表有著廣泛的應用，可以根據不同的季節、時段設置不同用電方案，記錄用戶用電量曲線，幫助用戶根據實際用電情況制定出優化的用電方案；另外電能表的計量比傳統電能表更加準確，抄表、收費、檢查等工作更加自動化，滿足了構建智能電網需要。

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換成脈沖信號，傳輸到CPU，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據保存；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，為保證計量數據的準備可靠，每份數據都被多重備份。

3.智能電能表的主要功能與技術特色

相比與傳統的電能表，智能型電能表的功能與技術特色表現在多個方面，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。傳統的電能表在電量凍結方面，只具備定時凍結、瞬時凍結與約定凍結三種功能，而智能電能還新增了254個整點或半點凍結以及60天日凍結的功能。

（2）強大的通信功能

智能電能表的通信接口具備網絡、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。供電企業可以根據實際的需求，選擇合適的通信接口。

（3）實時網絡交互

在只能電能表的運行過程中，其始終與用電信息采集系統保持著實時的通信，供電企業的營銷系統可以通過用電信息采集系統對智能電表進行實時的監控。在用電信息系統控制下運行的智能電能表可以與營銷系統實時通信，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兩套時段的自動切換，主要通過射頻卡、CPU卡等等的固態介質來實現，電能表內部可以實現電費的實時計算。而遠程費控電費計算在遠程系統中完成，主要通過公網、載波等等的虛擬介質來實現。

（5）費率與時段

智能電能表可以在靈活的時段與時區切換費率，這是傳統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，一個自然日之內可以編設4中費率與14個時段，并且還能分別設置時區表切換時間等，在使用的過程中可以根據實際情況靈活設置并選用，在預先設置的時間內可以實現不同費率時段的自動切換。

（6）電力參數監測

智能電能表可以控制當前電壓、電流、有效功率等運行參數的測量誤差在±1%的范圍內，這比以往的電能表準確了很多。還可以設置電壓、電流、功率因數等運行參數的的限值，并對其進行實時的監測，一旦某一參數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提供用電監測數據，查出與預防竊電現象。

（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置也可以采用外置的方式，但無論是內置還是外置，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，供電企業可以通過負荷開關切斷閘門、斷電。而傳統的電能表是不具備這種功能的，防止收費難的問題發生。

（10）安全認證

智能電能表可以通過固態介質或者介質對電能表進行參數設置、信號反寫、預存電費以及下發遠程的控制命令時，都需要經過嚴格的ESAM模塊認證，以確保數據傳輸的安全。而傳統的電能表是不具備這一功能的。

4.智能電能表的分類

根據費控功能在本地或是遠程實現，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卡等固態的介質實現，可以對用電客戶進行開關電閘。客戶用電之前先將射頻卡或者CPU卡等固態的介質插入電能表，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，當卡內金額達到或者是小于設定的報警金額時，電能表將以發聲、發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，例如售電系統更新升級的操作比較繁瑣，容易發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、載波等的虛擬的介質來實現遠程售電與控制的。用戶在用電之前先導供電營業廳購買電量，也可以通過電話、互聯網等方式劃轉費用，自動購電，購買的電量由主站下發到用戶的電能表中，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，電能表會以發聲、發光的形式進行警告，而當透支過多是，電能表發出斷電信號，負荷開關打開，斷電。用戶續費之后，主站下發購買電量到電能表，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，售電系統會自動把電量輸入電能表，用戶無需到用電現場使用射頻卡或是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運行狀況的實時監測，以方便供電公司對用電情況和電網運行情況進行分析。

5.結語

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，方便用戶指定更優的用電方案，切合了節能環保的主題，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，與當前發展智能電網的要求想符合。因而，投入更多的時間與資金開發研究新型、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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