智能電網環境下的電能計量

【摘要】隨著科學技術的發展和智能電網建設的逐步完善，智能技術在電能計量領域得到了有效運用，數字化、智能化、標準化、系統化和網絡化成為現代電能計量系統的發展趨勢。本文簡要介紹了智能電能計量系統，論述了智能電網中電能計量的特點，同時指出了當前智能計量系統發展中存在的一些問題，最后針對我國智能電能計量系統發展現狀提出建議。

【關鍵詞】智能電網;智能化;電能計量

Abstract：With the development of science and technology and gradual improvement of the construction of smart grid，intelligent technology has been effectively used in the field of the electric energy metering，digitalization，intellectualization，standardization，systematization and networking is the development trend of modern electric energy metering system.The present paper briefly introduces the intelligent electric energy metering system，discusses the characteristics of the intelligent electric energy metering in the smart grid，at the same time，points out some problems existing in the current development of intelligent electric energy metering system，finally，makes recommendations to the development of intelligent electric energy metering system in China.

Keyword：smart grid;intellectualization;electric energy metering

引言

全球資源環境問題日趨嚴峻，能源價格波動劇烈，電力負荷快速增長，為全面支持清潔能源和低碳經濟發展，提升供電質量和服務水平，國家電網公司在2009年提出建設以特高壓電網為骨架網絡[1-3，5]，各級電網協調發展，具有信息化、數字化、自動化、互動化特征的堅強智能電網，建成堅強可靠、經濟高效、清潔環保、友好互動的現代電網。

電能是國民經濟和人民生活極為重要的二次能源。電能計量貫穿了發電、輸電、變電、配電、用電各個環節，電能計量的公平、公正、公開直接關系到發電企業、電網企業和用戶的利益，同時還涉及許多技術、社會和經濟問題[2]。傳統的電能計量已經無法滿足分時電價、網上繳費等需求，隨著智能電網建設的推進，數字化、智能化、標準化、系統化和網絡化[4-6]成為電能計量的發展方向。

1.智能電能計量系統

智能電能計量系統是利用高級測量、高速通信，高效控制等技術，實現數據采集、分析、存儲及信息反饋發布的全程數字化和自動化，構建起數字信號傳輸、高度信息化、操控智能化的開放式計量系統[4，7-10]。智能計量系統主要由智能電能表、通信系統以及控制系統三大部分組成。

圖1 智能電能計量系統結構圖

智能電能表、互感器采集的數字化計量信息，通過高速通信網絡上傳至信息分析處理中心，經分析整理后的數據傳送給供電公司和用電客戶，并自動生成電量電費清單、故障處理指令以及各種統計分析報告[4，10-13]。圖1是智能電能計量系統結構圖。

2.智能電網中電能計量的特點

智能電能計量系統是智能電網的重要組成部分，是實現智能電網的信息化、數字化、自動化和互動化的強大數據支撐。目前，國家電網公司供區的智能電能表應用量占全球的一半，用電信息采集系統成為世界上最大的電能計量自動化系統。截至2013年年底，國家電網公司累計安裝智能電能表1.82億只，實現采集1.91億戶，不僅為生產、運營監控分析系統提供實時數據，還為大數據管理、云計算應用提供了海量數據[16]。

2.1 完善電能計量信息系統

智能電能計量系統運用先進計算機技術、電子技術和通信技術，具有信息傳輸快、處理速度快、傳輸準確、抗干擾能力強等特點，使計量信息的獲取、傳輸和處理實現了一體化和實時化[17]。它通過先進、安全、智能的信息采集和測量技術，提供準確實時、詳實可靠的數字化測量數據信息，為實現智能電網的信息化和智能化提供強大的數據支撐[17-19]。發達的數字化信息網絡具備大信息流量和高速信息處理能力，有效地解決了目前運行監測數據傳輸慢、存儲量小的問題，極大地提高了電能計量裝置運行監測水平，有效防止竊電行為、破壞計量設備行為的發生。對隨時發生的計量設備故障和運行安全隱患可及時上傳計量參數、故障現象等信息，方便計量人員及時準確地判斷和處理設備故障和事故隱患，提高電能計量可靠性和安全性。

2.2 實現智能化管理

計量系統強大的數據信息網絡，能夠從各個不同的計量節點提取需要的信息，然后根據提取的信息制定或改進相關的管理策略，促進各個發電廠、變電站、輸電線路和配變臺區間的深入合作，最終為電力用戶提供更加完善的電能服務[23-24]。智能電能計量系統中智能用電管理終端網絡分布廣泛，可以搭建電力用戶與供電公司之間交流、互動的平臺，構建電力公司與電力用戶能量流、信息流、業務流雙向互動的新型供用電關系。通過電能計量系統的數據信息網絡，電力用戶可以了解近期的用電信息，適當調整用電安排，改變用電消費行為。供電公司可以根據用戶的建議和需求，適當調整供電管理策略，實現用電客戶科學、經濟用電，供電公司優質、高效服務[25-26]。同時這也促進了電網通信、分布式電源、微網[27-28]、高級計量架構（Advanced Metering Infra-structure，AMI）[29-31]、需求側管理（Demand Side Management，DSM）[33-35]等相關技術領域電能計量的發展，極大地豐富了電能計量的研究范圍，有利于電能計量系統的完善。

2.3 提高檢定效率和檢定質量

計量檢定中應用智能技術的數字化、自動化能力，將徹底改變傳統計量檢定作業模式[11，17-19，36]。室內檢定的全部工作將由封閉式全自動檢定流水線來完成，實現室內檢定工作的全程自動化。在全封閉智能檢定室內，檢定臺自動完成智能電能表和互感器接拆線、檢定和打封，檢定數據由計算機進行計算和判定，并自動存儲、上傳，生成檢定證書。其檢定過程無人工干預，杜絕了人工測量誤差，節約人力和空間，極大地提高檢定效率和檢定質量。

現場檢驗將實現遠程化和智能化[11，17]。在高壓計量中[37-38]，電能表以智能互感器提供的數字式信號作為測量對象，經通信網絡傳回實驗室，再通過檢測設備進行檢驗。計量人員無需攜帶校驗設備奔赴現場，通過智能電能計量系統進行遠程控制，就能完成電能表的現場檢驗工作。提高了工作效率，避免人員現場工作存在的安全風險。

2.4 全過程規范管理計量器具

國家電網公司在公司系統全面實施“三集五大”（即人力資源、財務、物資的集約化管理，大規劃、大建設、大運行、大生產、大營銷的五大管理體系）建設工作，電能計量作為大營銷體系的重要組成部分，規范化管理必不可少。利用信息技術和互聯網技術，計量系統中的智能管理系統可以對所有計量器具從采購、存儲到檢定、配送直至運行、報廢的全流轉過程實施監控管理[11，17，36]。采用現代化物流管理模式，實現計量資產的自動出入庫和配送操作，利用計算機技術實現對計量器具購置、校驗、出入庫信息、狀態跟蹤、標準設備管理、數據信息存儲等一系列管理內容的信息化、自動化和智能化管理。

3.智能電能計量系統發展中的問題

（1）智能電能計量系統使用標準的制定。智能電能表、智能互感器采用了全新的測量方法和工作原理[5，46-48]，這些新型電能計量器具，按照國家法規必須具有國家法定計量檢定機構的認證。新型智能計量裝置的制造標準、功能要求及通信規約，檢定方法、檢定技術的制定都需要同步開展，力求完善、統一。

（2）對于淘汰的電能計量設備的處理[11，18-19]。新設備在投入使用的過程中必定會淘汰一大批老舊設備，我們需要合理利用因建設智能電網而大批更換的計量設備，充分地發掘出其剩余功用，避免造成資源浪費。

（3）新型計量人才的培養。電能計量智能化技術不成熟，缺少使用和維護的經驗，操作人員對于電能計量的使用缺少必要的培訓，技術生疏[49-50]。更換應用新的技術和設備之后，必須培養新型計量人才，提高人員技術素質，提升相關人員的管理水平，要求其對新技術和新設備有足夠的了解，懂得新型設備的維護和保養知識，并且能夠熟悉地操作應用，才能有效提高工作效率和準確性。

4.對我國智能電網下電能計量發展的建議

（1）進一步制定和完善計量設備的標準和規范。電能計量設備包括電能表、TA，TV及計量箱等，在對系統的各項設備進行審批和考核時，必須要按照流程進行，實現電能計量裝備資產的動態管理。

（2）改進關口計量。關口計量要實行設備的生命周期的安全監管，并及時傳送監測信息。各子系統要進行計量裝置的信息化和智能化，最終實現電網的智能化監管，確保電網安全可靠運行。

（3）對計量系統進行嚴格的質量監管。對電能表、互感器等要進行嚴格的校驗，確保電能計量裝置的質量。規范信息管理，保證每一只計量器具的全生命周期都在控制之中。

（4）對計量人員進行專業技術的培訓。智能化的計量系統需要專業人員的管理，要求對計量人員的培訓、考核成績等進行統計和比對，增強其專業技能、知識結構和技術水平，還可建立專家團隊為完善計量系統運維提供技術支持。

5.結語

隨著我國智能電網建設的不斷深入，貫穿發電、輸電、變電、配電和用電各個環節的電能計量得到了快速發展。不斷深化的智能電能計量技術將推動電能計量設備和管理模式的創新，提高電能計量裝置的準確性、安全性和可靠性，提高檢定質量和工作效率，提升計量人員技術水平和管理水平。電網公司和電力用戶之間可構建起全新的和諧供用電關系，有效提升電網公司供電服務水平，實現電力用戶廣泛參與和需求自由響應。電力行業必須抓住國家強力推行改革的機遇，努力建設具有世界領先水平和中國特色的智能電能計量系統。

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作者簡介：蔡秀玲（1965—），女，技師，長期從事電能計量管理工作。