淺談智能電表的應(yīng)用前景

石占權(quán)

（四川達(dá)州電業(yè)局，四川 達(dá)州635000）

近幾年，隨著全球環(huán)境保護(hù)意識(shí)的強(qiáng)化，人們?cè)絹碓阶非蠼?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)雙贏，電網(wǎng)改革勢(shì)在必行，既要努力提高電網(wǎng)效率，又要健全電力用戶服務(wù)，智能電網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生，并在全球范圍內(nèi)掀起了研究熱潮。帶動(dòng)智能電網(wǎng)發(fā)展除了智能電表、智能數(shù)據(jù)外，還有信息處理技術(shù)和控制技術(shù)。智能電表是智能電網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)智能電表產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)化整合，對(duì)智能電網(wǎng)信息化與自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)具有十分重要的意義。

1 智能電表簡(jiǎn)介

智能電表是一種具有國(guó)際化技術(shù)水平的儀表，它是依據(jù)工業(yè)用戶實(shí)際耗電情況而研制的，除采用數(shù)字采樣處理技術(shù)外還應(yīng)用了表面組裝技術(shù)工藝［1］。智能電表除了能準(zhǔn)確測(cè)量四象限無功電能、組合無功1、2電能外，還能測(cè)量正向、反向及組合有功電能，實(shí)時(shí)測(cè)量有功功率、電壓、頻率，無功功率、電流等參數(shù)。智能電表利用其輸出的信號(hào)對(duì)斷路器進(jìn)行控制，達(dá)到負(fù)載通與斷的目的，并促使用戶先付費(fèi)再用電。它利用費(fèi)率的多樣性實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)負(fù)載平衡，削峰填谷，使用電既有效又合理。電能表的設(shè)置：費(fèi)率4種；日時(shí)段14個(gè)；日時(shí)段表5個(gè)；時(shí)區(qū)設(shè)置10個(gè)；RS－485通信接口1個(gè)；低壓電力載波接口1個(gè)；電腦通信接口1個(gè)。這種設(shè)置不僅有利于實(shí)現(xiàn)RS－485通信、低壓電力載波，還實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)雙向互動(dòng)智能用電的“中樞神經(jīng)”。我國(guó)智能電能表功能完備、規(guī)范，且階梯電價(jià)、負(fù)荷控制等功能比較先進(jìn)，非常適應(yīng)我國(guó)智能電網(wǎng)的發(fā)展。

2 智能電表在智能電網(wǎng)中的定位

關(guān)于智能電表在智能電網(wǎng)中的地位，荷蘭能源服務(wù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)會(huì)曾從功能劃分的角度對(duì)其進(jìn)行明確［2］?？傮w來說，智能電表與高級(jí)計(jì)量體系是智能電網(wǎng)建立的基礎(chǔ)，從功能與智能化角度來看，智能電網(wǎng)的建設(shè)可分為五個(gè)層次，同樣智能計(jì)量系統(tǒng)也分五個(gè)層次。因高級(jí)數(shù)據(jù)收集以及需求響應(yīng)能力越來越高，因而在用電高峰時(shí)，智能計(jì)量系統(tǒng)與用戶能實(shí)現(xiàn)削峰填谷，讓電網(wǎng)既安全又經(jīng)濟(jì)。只有自動(dòng)抄表系統(tǒng)以及高級(jí)電表架構(gòu)的建立健全，才能提高智能電網(wǎng)自動(dòng)運(yùn)行程度，才能提高能源效率以及節(jié)能降耗能力，才能有效地控制運(yùn)行成本。在智能電表終端和主站之間，基于A MI系統(tǒng)架構(gòu)使電網(wǎng)公司與用戶之間能夠雙向計(jì)量與通信，在很大程度上促進(jìn)了分布式電源結(jié)構(gòu)的發(fā)展，為電力市場(chǎng)靈活電價(jià)機(jī)制的建立奠定了基礎(chǔ)。

2.1 結(jié)算和賬務(wù)

采用智能表可以快捷、準(zhǔn)確、隨時(shí)進(jìn)行電能消耗結(jié)算業(yè)務(wù)，并提高了處理賬務(wù)信息的效率。調(diào)度人員可以根據(jù)電力市場(chǎng)的反饋信息，快速、便捷地實(shí)現(xiàn)能源零售商的轉(zhuǎn)換功能，甚至在不久的將來可以實(shí)現(xiàn)無人操作的切換功能。與此同時(shí)，用戶也可以通過智能表隨時(shí)掌握能源消耗以及賬務(wù)方面的信息。

2.2 配網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)

當(dāng)前，由于配網(wǎng)側(cè)的潮流分布情況主要是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)模型、負(fù)荷側(cè)的估算值及變電站高壓側(cè)的度量情況分析得出的，往往會(huì)導(dǎo)致信息失真［3］。在用戶側(cè)安裝智能電表后，及時(shí)、精準(zhǔn)地掌握負(fù)荷信息以及電網(wǎng)損耗信息，有效降低因過負(fù)荷而導(dǎo)致的電力設(shè)備損毀事故發(fā)生率，并減少電能損失。同時(shí)，對(duì)采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整理，以對(duì)配網(wǎng)狀態(tài)進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)估。

2.3 電能質(zhì)量和供電可靠性監(jiān)控

通過智能電表的安裝可以實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量以及供電情形的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，能夠?yàn)橛脩籼峁└涌焖?、便捷的服?wù)，并提高了電能質(zhì)量。

2.4 負(fù)荷分析、建模和預(yù)測(cè)

利用智能電表對(duì)用戶水、氣、熱等能耗數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集功能準(zhǔn)確分析并預(yù)測(cè)配電側(cè)的負(fù)載情況。將上述分析結(jié)果同負(fù)載特性以及時(shí)間變化等方面進(jìn)行集中分析，能夠估算用戶的總能耗并對(duì)峰值需求實(shí)施精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。這些數(shù)據(jù)為用戶合理用電、能源零售商節(jié)能減排以及實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)優(yōu)化提供有力保障。

2.5 電力需求側(cè)響應(yīng)

所謂電力需求側(cè)響應(yīng)就是指利用電能價(jià)格對(duì)用戶負(fù)荷和分布式發(fā)電實(shí)施控制，主要有兩種方法：一種是價(jià)格控制；另一種是負(fù)荷直接控制。而價(jià)格控制就是采用分時(shí)電價(jià)滿足常規(guī)用電需求，采用實(shí)時(shí)電價(jià)滿足短期用電需求以及采用緊急峰值電價(jià)滿足高峰用電需求；而負(fù)荷直接控制就是電網(wǎng)調(diào)度人員依據(jù)電網(wǎng)情況實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作負(fù)荷的接通與斷開功能。

2.6 能效監(jiān)控和管理

為用戶提供能耗信息，可以有效推動(dòng)用戶的節(jié)能減排活動(dòng)。同時(shí)對(duì)于安裝分布式發(fā)電設(shè)備的用戶還可以根據(jù)能耗信息制定科學(xué)合理的發(fā)電計(jì)劃和用電計(jì)劃。

2.7 用戶能量管理

以智能電表的采集信息功能為基礎(chǔ)，建立完善的用戶能量管理體系，實(shí)現(xiàn)能量管理服務(wù)能夠覆蓋所有用戶，指導(dǎo)用戶最大限度地降低能源消耗，促進(jìn)節(jié)能減排活動(dòng)的開展。

2.8 節(jié) 能

電力用戶可以根據(jù)智能電表提供的能耗信息培養(yǎng)節(jié)電意識(shí)，形成良好的用電習(xí)慣。還可以向用戶反饋因各種原因所導(dǎo)致的能源消耗異常情形，使用戶減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

2.9 智能家庭

智能家庭就是將用戶家中各種設(shè)備、電器等采用同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，用戶可以根據(jù)自己的喜好、需要等進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，從而實(shí)現(xiàn)家庭環(huán)境自動(dòng)化以及家庭辦公自動(dòng)化等。

2.10 預(yù)防維護(hù)和故障分析

安裝智能電表后，其測(cè)量功能能夠?qū)﹄娋W(wǎng)元件、用戶設(shè)備等進(jìn)行實(shí)時(shí)故障監(jiān)測(cè)和維護(hù)。比如可以發(fā)現(xiàn)由于電子元件以及接地等故障造成的電壓失衡現(xiàn)象。同時(shí)電能表的測(cè)量信息還可以為電網(wǎng)調(diào)度人員提供電能損耗等情況。

2.11 預(yù)付費(fèi)

同傳統(tǒng)的付費(fèi)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(yù)付費(fèi)方法。

2.12 電表管理

電能計(jì)量裝置管理有：電能表的出入庫(kù)管理；電能表信息維護(hù)；定期對(duì)電能表進(jìn)行檢查，保證計(jì)量的準(zhǔn)確性等［4］。

2.13 負(fù)荷遠(yuǎn)程控制

安裝智能電表后，電網(wǎng)調(diào)度人員能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制負(fù)荷的接通及斷開功能，此功能也可以用于調(diào)控部分用戶的功率；與此同時(shí)，用戶也能夠利用可控開關(guān)對(duì)其指定設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。

2.14 非法用電檢測(cè)

智能電表能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地對(duì)非法開箱及非法改變電表接線方式等現(xiàn)象報(bào)警，為電力工作人員查處竊電現(xiàn)象提供有力保障。

3 智能電網(wǎng)對(duì)智能電表產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求

近年來，隨著智能電網(wǎng)建設(shè)步伐的加快，在促使我國(guó)電網(wǎng)以及電氣設(shè)備企業(yè)不斷發(fā)展創(chuàng)新的同時(shí)，對(duì)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(wǎng)建設(shè)不可或缺的組成部分，是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)功能整合目標(biāo)的有力保障，因此僅僅具備電能計(jì)量這一功能已經(jīng)無法滿足智能電網(wǎng)的發(fā)展要求，其擴(kuò)展功能主要體現(xiàn)在下面幾點(diǎn)：

（1）可靠性：其計(jì)量精準(zhǔn)度不會(huì)隨著使用期限而降低，同時(shí)，運(yùn)輸及安裝過程不會(huì)對(duì)其可靠性產(chǎn)生影響。

（2）準(zhǔn)確度：量程設(shè)定較大，可以滿足大負(fù)荷用電需求，并具有極高的靈敏度。

（3）功能：遠(yuǎn)程集抄、分時(shí)電價(jià)、預(yù)付費(fèi)、遠(yuǎn)程控制負(fù)荷的接通和斷開以及竊電報(bào)警等功能。

（4）性價(jià)比：同傳統(tǒng)電能表比較具有較高的性價(jià)比，并設(shè)有擴(kuò)展功能接口。

3.2 產(chǎn)業(yè)鏈支撐體系完備

智能電表從研發(fā)到生產(chǎn)使用再到后期開發(fā)的過程中，不僅需要相關(guān)核心技術(shù)的支撐，比如芯片研發(fā)技術(shù)和遠(yuǎn)程控制技術(shù)等，還要對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行資源整合，形成資源集成競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，從而促進(jìn)智能電表產(chǎn)業(yè)健康有序地發(fā)展。

3.3 生產(chǎn)、供應(yīng)能力強(qiáng)

智能電網(wǎng)的建設(shè)為智能電表生產(chǎn)企業(yè)帶來廣闊市場(chǎng)的同時(shí)，也對(duì)其生產(chǎn)供應(yīng)能力提出了挑戰(zhàn)。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在智能電網(wǎng)建設(shè)的初期階段，需要安裝智能電表的數(shù)量達(dá)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(guó)每年需要進(jìn)行輪換以及新裝的智能電表總數(shù)為3000萬塊進(jìn)行計(jì)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(duì)如此巨大的市場(chǎng)需求，智能電表生產(chǎn)企業(yè)必須形成產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化的供應(yīng)體系。

4 對(duì)智能電表的展望

通過A MI的建設(shè)與實(shí)施，電力公司能夠很好地與用戶進(jìn)行溝通，實(shí)現(xiàn)智能表與可控電氣設(shè)備的有機(jī)結(jié)合，通過管理終端達(dá)到合理用電的目的，最大程度地節(jié)能降耗。隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展，智能電表與各類通信方式緊密結(jié)合，收集散布在各用戶的電能表數(shù)據(jù)，并處理、上傳到管理層，為抄表計(jì)費(fèi)、管理決策以及工程分析提供數(shù)據(jù)依據(jù)，并構(gòu)建一整套比較完善的軟硬件設(shè)計(jì)思路。

隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，人工抄表的時(shí)代已經(jīng)成為歷史，所有用戶對(duì)什么時(shí)間耗電最低了如指掌，可自主安排用電時(shí)間。而且通過網(wǎng)絡(luò)信息交流，電網(wǎng)公司、家庭用戶、企業(yè)可實(shí)現(xiàn)按需調(diào)配，與此同時(shí)，因智能表可以連接用戶端與配電端，并促使兩端數(shù)據(jù)進(jìn)行相互交換，因此智能電表的發(fā)展前景廣闊。

［1］ 董力通，周原冰，李 蒙.智能電網(wǎng)對(duì)智能電表的要求及產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議［J］.能源技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2010，（1）：15－16.

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

［3］ 孫 杰.智能電表在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用分析［J］.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010，（21）：155－156.

［4］ 姚 鋼.智能電網(wǎng)從智能電表起步［J］.電子設(shè)計(jì)技術(shù)，2010，（4）：84－87.

［5］ 楊以涵，唐國(guó)慶，高 曙.專家系統(tǒng)及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用［M］.北京：水利電力出版社，2010.