淺析智能電網中智能電表的應用

王嫄嫄

摘 要 由于新能源、負荷和用戶需求的變化，傳統的電網管理方式已經難以適用于如此多的發展需求。因此本文分析了目前智能電網和智能電表的發展情況，以及其可以實現的功能，并闡述了其帶來的有益效果。

關鍵詞 智能電表;用戶需求側響應;低壓配電

引言

隨著新能源在電網中滲透率的增大，用戶側需求的多樣性，傳統的電網管理方式已經難以適用于如此多的發展需求，這種背景下，智能電網技術、甚至物聯網技術應運而生。智能電網是美國2001年EPRI最早提出“Intelligrid”（智能電網），并開始研究，2009年我國也在“2009特高壓輸電技術國際會議”上，正式宣布建設“堅強智能電網”。

電力系統的測量環節是智能電網技術中必不可少的環節，也是一切控制的基礎。目前智能電網中主要有電網采集端和個人采集端，其中，電網采集端主要用于配電網和大型電場等的數據采集，如RTU和PMU;而個人端主要用于家庭或個人用戶的數據采集，如智能電表。

本文將根據目前智能電網和智能電表的發展和研究成果，對其功能和作用進行歸納。

1 智能電網的發展

根據科技智庫咨詢公司的報告，2020年，全球智能電表安裝量達7.8億單位，而亞太地區將占總安裝量的65%，而我國具有世界上規模最大，數量最多的智能電表應該工程。我國目前追求建設“安全可靠、共享融合、靈活高效、智能互動”的自動化智能電網，結合物聯網技術，達到電力物聯[1]。

2 智能電表的發展

傳統的電表只能夠實現計數的功能，需要人工抄表，再進行收費，用戶或企業很有可能由于不了解電費剩余情況導致電能中斷;隨著技術的發展，具有自動抄表能力的電表，即具有AMR功能的電表產生，AMR技術是能夠間隔一定的時間收集用戶的用電數據，并通過互聯網上傳到電網公司的單向數據傳輸系統，它還能夠實現基本的防竊電;進一步的，可以實現雙向交互的電表產生，即具有AMI技術的電表，AMI技術是全面的可雙向進行信息交互的系統，在能夠實現AMR所能夠完成的技術的基礎上，還能夠響應用戶的需求，實現削峰填谷，提高電能的利用效率;而目前的智能電表，是集數據傳感模塊、無線通信模塊、數據分析模塊和終端應用模塊等多功能與一體的智能平臺[2]。

其中，數據傳感模塊用于準確采集實時耗電量數據，并將信息傳遞給智能電表;無線通信模塊用于基于藍牙或WIFI等手段實現無線數據收發，并且無線通信模塊在智能電網中也是重要模塊;數據分析模塊用于實現基于用于需求的人工智能控制，協助用戶養成良好的用電習慣，也幫助電網對負荷實現高精度控制;終端應用模塊用于用戶響應智能電表發來的請求或提醒，并對其下達響應的指令，實現控制。

3 智能電表的有益效果

智能電表的廣泛應用，無論對于用戶還是電網，都帶來了巨大的改變和有益的效果[2]。

3.1 用戶側的功能

智能電表可以與智能終端，如手機，實時通訊，告知用戶當前設備的耗電量，電價和用電類型，鼓勵用戶使用新能源電力，同時，通過有效的電價政策，引導用戶在用電低估階段用電，在用電高峰階段節省電量，以實現削峰填谷，避免電力系統波動過大，還能夠提高電能的利用效率，減少損耗。

智能電表可以實時顯示當前的費用余額，并且結合用戶歷史用電規律，建立負荷模型，預估每日的耗電量并且計算出費用余額能夠使用的剩余天數;當電費低于一定額度的時候通過智能終端提醒用戶及時繳費，防止電量中斷。

智能電表還可以通過智能終端遠程控制相關設備的關閉，如當智能電表檢測到設備耗電量異常或故障，如耗電量過大 、溫度過高等，則向用戶發出警報，用戶可通過終端控制電源關閉，停止對該設備的供電，避免造成用電事故;或定時開啟相關設備，如設定提醒，使用戶在電價低谷時開始對電動汽車充電等。

當電表數據被篡改或接線等發生變化，智能電表可以及時檢測到并上報，防止發生竊電或其他違章用電的行為，提高用電安全性。

3.2 智能電網的構建

智能電表作為電網的客戶端，為電網采集大量的節點數據，包括發電節點，用電節點和配電節點等，能夠幫助電網監控頻率、功率、電壓、電流和相位等電力系統的重要參數， 同時還可以作為低壓配電網的運行評估依據，進而對電網進行數據分析和故障檢測[3]。

低壓配電是輸配電系統的運行狀態，對用戶的正常用電有很大的影響，根據智能電表的采集的數據能夠全面了解各個負荷規律，防止負荷過載等故障發生。當線路上發生故障時，位于智能電表中的數據傳感模塊能夠將故障信息傳遞給上級系統，上級系統根據故障信息能夠準確判斷故障位置和故障類型，從而發出相關指令解決故障問題，保證電力系統的正常運行。目前還有無人機巡線技術，如果將兩者進行結合，能夠進一步加快故障的發現和維修。

電力系統中，需要針對負荷進行預測和管理。基于負荷的日消耗量，月消耗量和年消耗量等數據，可得到不同時間維度的預測模型，根據預測模型對負荷進行高精度管理，使負荷曲線得到優化，構建節約型電網。常規的負荷預測分為短期預測和中長期預測，常用的預測的算法有回歸分析法時間序列法等[4]。

4 結束語

智能電網和智能電表的普及是電力系統的必然趨勢，相信未來會大力加強相關科技的研發和技術的提升，解決當前存在的困難，如縮短網絡延時，提高網絡穩定，提高數據分析的準確度等。智能電網的研究涉及計算機、通訊和數據安全等多個領域，隨著各領域的進步，我國的電力系統會更加完善，成為科技強國和創新之邦。

參考文獻

[1] 靈溪.南方電網：2030年粵港澳大灣區建成世界一流智能電網[J].電力系統裝備，2010，（9）：30-31.

[2] 王思彤，周暉，袁瑞銘，等.智能電表的概念及應用[J].電網技術，2010，34（4）：17-23.

[3] 宋國慶.智能電網條件下的智能電表系統的研究與設計實現[D].長春：吉林大學，2019.

[4] 張興富，李建偉.智能電表在智能電網中的應用[J].電子世界，2019，（22）：110-113.