智能電表及影響其采集質量因素探究

李秀杰

[摘要]智能電表作為一種新型電表，可以有效地打擊竊電等行為，但是，多種因素會對智能電表的信息采集質量有所影響。因此，論文對智能電表概念、分類、系統組成，智能電表的優勢，智能電表采集質量的影響因素以及改進措施進行了初步探討，旨在為智能電表的完善提供依據。

[關鍵詞]智能電表 采集質量 改進措施

[中圖分類號]TM [文獻標識碼]A [文章編號]1009-5349（2016）10-0148-02

在前些年，個別用電戶因一己私利而竊取用電，這種行為不僅影響電力企業的經濟效益，而且還對國家電網的安全造成嚴重威脅。而智能電表的使用，可以很好地打擊竊電行為。但是，作為一種新型電表，多種因素影響其采集質量，從而造成計量不準。因此，本文對智能電表的概念、分類、系統組成、優勢以及采集質量影響因素進行剖析，從而逐步完善智能電表。

一、智能電表的概念

智能電表（smartmeter）的概念最早在20世紀90年代就已提出。在1993年，靜止式電表問世，因其價格昂貴（為機電式電表價格的10—20倍），所以只在大型用戶中被應用。而后，具有遠程通信能力的電表數量逐年增加，大量數據的管理、人工抄表的落后、新型電表成本的昂貴等問題也凸顯出來。因此，急需研發新的系統來解決上述問題。而隨著時代的發展、技術的進步，靜止式電表成本逐漸降低、處理數據與存儲能力也逐漸增強，并得以批量生產，因此，機電式電表逐漸被智能化水平較高的靜止式電表所取代。

但是，國際上還沒有對“smart meter”統一的概念、且無統一標準。歐洲將“smart electric meter”稱為智能電表、美國則將其稱為“advanced meter”。這兩種表述雖有不同，其實質則是相同的。目前，歐洲智能表計聯盟、南非Eskom電力公司、美國需求響應和高級計量聯盟以及國內，均對“smart meter”有著不同的闡述。但綜合起來，可以對其進行如下定義：

智能電表是一種新時代的電力計量設備，其應保持傳統電表功能、還必須擁有實時監控以及信息交流、智能控制以及數據處理等先進的功能。作為一種終端設備，其實現了電能管理與繳費的智能化。其繳費可以用IC卡完成，當客戶用電超額時，可自動斷電。因此免去了人工抄表的繁瑣以及部分用戶繳費困難等問題。此外，管理系統可以通過智能電表這個終端設備，對客戶的用電等情況進行實時監控、管理、統計、查詢，可以給電力工作帶來巨大便利。

智能電表管理如圖1所示。

二、智能電表的分類及系統組成

（一）智能電表的分類

我國使用的智能電表在結構上主要有兩大類：一種是機電一體式智能電表，即保持機械式電度表原有結構、增加一些可以完成指定功能的部件，這種電表成本相對較低、安裝比較方便，不改變現行計量表結構、國家計量標準也無需改動；另一種是全電子式智能電表，其主要構成是電子元器件，該智能電表的工作原理是對客戶用電的電壓及電流進行實時監測并采樣、用專屬的電能表集成電路處理電壓與電流信號、將其轉換為脈沖輸出（該脈沖與電能為正比關系）、通過單片機處理和控制脈沖、最后將脈沖以電表上電量的形式呈現。全電子式智能電表是目前最為先進的電度表之一，其在處理數據的過程中均采用電子器件，且具有防竊電、計量精確、可靠性能高、自身耗能低等諸多優點。

（二）系統組成

新型智能電表用乘法器對電功率進行測量、摒棄了感應系測量機構、沒有旋轉機構，因而又將其稱作靜止式電表或固態電表。隨著技術的進步，新型智能表不斷推新，型號也各異，但是，其主要包括以下幾個系統：

1.智能遠傳表。具有脈沖輸出的技能表統稱為遠傳表，包括水表、氣表、熱表、電表等，其比傳統表增加脈沖輸出功能，每發出一次脈沖就被記錄一定數值，并被智能采集器遠傳表輸出端口采集。

2.智能采集器。智能采集器主要對各種智能表輸出的脈沖信息進行采集，轉換成可以計量的物理量，然后在存儲器中存儲，用管理計算機查詢用戶耗能信息，并依照相關命令上傳用戶信息。

3.智能轉換器。智能轉換器主要用于完成與采集器的數據通信工作，對采集器下達電量數據凍結命令。轉換器可以一直不間斷地接收采集器數據信息，也可以設定只接受特定電表的數據信息，其最終目的是完成與主站的通訊。

4.智能系統管理軟件。該軟件以通訊為基礎、數據庫為核心，其具有多種功能：諸如數據的查詢、統計與處理，以及相應的報表與備份等。該軟件可以滿足不同客戶，完成特殊格式報表等工作。此外，該管理軟件還可以和其他管理軟件連接，完成更多不同的工作。

三、智能電表的優點

與傳統電報相比，新型智能電表有如下優點：

1.具有極低的功耗。一塊新型智能電表（設計方式是電子元件）只有0.6—0.7W左右的功耗，如果是多用戶集中式的，則每戶平攤的功耗就更是少到可以忽略的地步；但是，一塊傳統的電表功耗高達1.7W。

2.具有較高的精度。有數據表明：在5%—400%標定電流范圍內，2.0級電子式智能電表的測量的誤差為±2%，傳統電表的測量誤差范圍則有+0.86%—-5.7%之多。

3.具有較寬的工頻范圍。新型電表工作頻率的范圍是40—1000Hz、而傳統電表的工作頻率范圍才只有45—55Hz。

4.具有較強的過載能力。新型電表具有6—8倍的過載倍數、而傳統電表才只有4倍的過載倍數。

5.具有強大的功能。與傳統電表相比，新型智能電表可以與電腦聯網，對硬件進行控制管理，并具有反竊電、電費預付、對惡性負載進行識別等功能，同時，還可以為了滿足多種控制功能而修改控制軟件的參數。

四、采集質量的影響因素

（一）電表安裝問題

安裝智能電表時，應選擇合適的采集器。而不同廠家的集中器，其485端口位置也有所差異，如果工作人員疏忽，就容易在接線時將RS485線的A、B端子接反，從而導致電表在安裝初始就出現問題；而如果在安裝時，集中器與終端電線相連不好，致使智能電表不能正常工作，這樣也會影響智能電表采集質量。

（二）GRPS問題

目前，智能電表的通信主要依靠主站與集中器GPRS通信模板之間的交互式通信，但是，提供服務的運營商目前在我國市場上只有少數幾家，因此其具有一定的壟斷行為，進而容易導致存在服務差、效率低等缺點，更有甚者，SIM卡大批失效、終端大面積掉線，這樣對信息采集質量影響巨大。

當然，集中器天線的安裝位置也影響采集質量，如果在信號不好的地方或者狹小空間內進行安裝天線，致使GPRS信號不好、信息不能被智能電表有效接收，主站參數資料無法送至集中器，致使集中器正常工作不能進行，從而使電表無法接受命令，其數據便無法被采集。

（三）設備質量問題

集中器在智能電表工作過程中發揮重要作用，但其也經常發生故障，主要有以下幾種：一是在全載波時，可能會出現抄表缺失、甚至不抄表等情況；二是個別廠商的集中器有程序錯誤，只能實時抄錄數據，不能凍結當天數據；三是集中器無法對抄回的數據進行正確反饋；四是主站不能與集中器通信模塊之間建立通信，對整個臺區智能電表采集質量均有一定影響。

當然，智能電表如果出現故障，也會影響采集質量，如智能電表通訊功能失效，智能電表電壓不足致使電表出現黑屏、無屏顯示，智能電表外部破損、螺絲過緊，致使電表燒壞等。

（四）數據問題

智能電表內會儲存一些重要數據，如果發生異常，數據會清零或錯亂；而外界也會對智能電表的主控芯片、存儲介質造成一定影響，致使控制命令在傳輸的過程中出錯，而產生數據異常情況。而如果通信質量較差，智能電表貯存的數據也會丟失，從而影響智能電表采集質量。

（五）臺區路線

臺區路線出現問題也會影響電報信息采集，如臺區所屬用戶過于分散、之間距離過遠，致使抄表質量有所降低；部分用戶在臺區路線安裝一些電子設備，從而干擾了通信信號；臺區支線較多、載波距離較遠、信號減弱；同一臺區沒有全部更換智能電表，線路末端信號較差，信息無法采集。

（六）外界天氣因素

雷擊可能對通信模塊以及線路造成一定損傷，進而損壞智能電表以及終端；由于電表箱的封閉性，當夏天外界氣溫較高、環境較為潮濕，其箱內所處環境濕熱致使集中器散熱不良，進而發生故障，無法采集信息。

五、改進采集質量的辦法

（一）安裝電表質量的改進

如果485線路接錯，可以設置系統數據返回為空值，并對線路進行針對性的檢查；如果因集中器安裝不規范致使故障發生，應逐一排查故障集中器，以降低故障率；此外，在臺區驗收時，應考慮采集成功率、并將其作為驗收的重要指標，如果沒有達到98%的成功率，該臺區不予驗收。

（二）加設GRPS信號接收設備

為解決信號交叉區域信號較弱問題，應與運營商建立良好的溝通協作機制，從而可以快速解決相應的問題；如果臺區周邊GPRS信號較弱或者沒有，且相應處理措施也不健全，可以按規定進行集中器天線的安裝；如果集中器位于地下，可以增加GPRS信號接收設備，并在安裝之后對信號強弱進行檢測。

（三）設備故障處理應及時

針對集中器GPRS通信模塊，應定期排查，早發現、早解決。如果無法對其進行排查，應及時更換。針對智能電表，如果發生故障，應盡早發現故障原因，并更換受損部件。當然，無論何種設備出現故障，都要求技術人員必須熟練掌握相關技能，好做到及時發現問題，盡早找到解決辦法。

（四）異常數據查找

如果智能電表的數據有異常，通常采取更換電表的方法。如果數據丟失，技術人員則應該對集中器f11數據項終端集中抄表數據狀態實施召測，對比主站下發資料與集中器中智能電表資料是否一致。

（五）臺區戶表分散問題的解決

臺區戶表分散，首先應安裝載波智能電表，以確保其信號；如果臺區用戶分散、線路較長、信號較弱，則應當增設載波信號中繼器；半載波智能電表可以在城市居民樓安裝；老舊臺區，應集中改造，智能電表型號應統一。

（六）減少雷擊的辦法

容易遭受雷擊的區域，在安裝設備時，應以采集設備安全且正常工作為前提，降低設備與天線高度，對于減少設備的雷擊幾率，具有一定積極的作用。

六、結束語

智能電表的使用，對我們的生活產生了越來越多的有利影響，同時也在潛移默化地改變著我們的生活。我們了解智能電表及其組成，分析影響智能電表采集質量的因素，并找出其改進措施，對智能電表的完善、乃至社會電力的改造均有著重要的意義。

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責任編輯：張麗