雙向智能電能表功能需求和結(jié)構(gòu)性能

2018-02-28 11:25:32畢燦

電子技術(shù)與軟件工程 2018年13期

摘要雙向智能電能表是組成智能電網(wǎng)的重要部分，智能電能表是用戶與供電網(wǎng)進(jìn)行互動(dòng)的一個(gè)鏈接。在我國，智能電能表的發(fā)展水平相對是比較高的，很多方面的功能在國際上都處于一個(gè)領(lǐng)先的水平。

【關(guān)鍵詞】雙向智能電能表功能需求結(jié)構(gòu)性能

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用電量的規(guī)模在逐漸擴(kuò)大，為了能使電力資源有效利用且不浪費(fèi)，對供電服務(wù)有了新的要求，而智能電能表既能做到對電能的準(zhǔn)確計(jì)量，還可以對用電量進(jìn)行控制，在支撐智能電網(wǎng)建設(shè)的同時(shí)還能滿足對電力資源日益增長的需求。

1 雙向智能電能表功能需求分析

1.1 雙向互動(dòng)需求

按現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)來說，雙向互動(dòng)指的是電力公司和電能表兩者產(chǎn)生的互動(dòng)，用戶是沒有包括在內(nèi)的。電能表屬于電力公司及用戶之間的樞紐，其起到的作用是統(tǒng)計(jì)電流量、收費(fèi)依據(jù)、指令傳達(dá)，將電能表與家居的智能體系進(jìn)行有效結(jié)合，從而做到自動(dòng)調(diào)節(jié)居民的用電情況，這樣居民的用電情況既不會(huì)受到影響，還為居民有效的節(jié)約了電費(fèi)的支出，同時(shí)電負(fù)荷的狀態(tài)也能達(dá)到平衡。因此，本文將雙向互動(dòng)的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)改成了電力公司、電能表及用戶三者之間的互動(dòng)，這樣的改變在一定程度上激發(fā)了用戶參與的積極性，同時(shí)，還能促使總體用電量進(jìn)行互補(bǔ)，使總電負(fù)荷達(dá)到了平衡，也有效的提高了電網(wǎng)設(shè)備的利用。

隨著雙向互動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的改變，互動(dòng)的范圍不斷的擴(kuò)大，電力公司、電能表及用戶三者之間的交互頻率也就會(huì)隨之增加，那么交互數(shù)據(jù)也會(huì)不斷的提升。所以，現(xiàn)有的互動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)在規(guī)定的通信方式及通信速率上已經(jīng)很難做到要求的滿足，那么就需要對其進(jìn)行進(jìn)一步的完善。同時(shí)，隨著電網(wǎng)的迅速發(fā)展，發(fā)電裝置以及儲能裝置的不斷出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)用戶向電網(wǎng)送電也成為了一種可能。因此要進(jìn)一步加大對雙向智能電能表功能的需求的研究。

1.2 與智能家具用電系統(tǒng)的接口

在智能電網(wǎng)不斷發(fā)展的情況下，用戶也積極的參與了電網(wǎng)運(yùn)行的一系列調(diào)控，在這一方面，用戶雖然增強(qiáng)了自身的主管意識，但在完成用電調(diào)節(jié)的前提下，需要更多種類的家庭智能的用電系統(tǒng)。

雙向智能電能表的功能就是將用戶的各項(xiàng)用電的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，然后把采集到的一部分的數(shù)據(jù)輸送到電力公司，一部分的數(shù)據(jù)輸送到家庭智能控制系統(tǒng)，然后配合家庭智能用電系統(tǒng)把用電的計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)用電負(fù)荷達(dá)到平衡，對電網(wǎng)的資源進(jìn)行充分的利用。

l.3 對電能質(zhì)量的監(jiān)測

我國的國民經(jīng)濟(jì)在迅速的發(fā)展，生活條件也隨之提高，對各種家庭電器的需求越來越大，但有部分的家電所消耗的多為無功功率，使其功率的因數(shù)比較低，就產(chǎn)生了大量的諧波污染。這一部分的家電使用給供電的配電網(wǎng)在一定程度上引出了新的問題，這就需要對用戶的電能質(zhì)量進(jìn)行一定程度的監(jiān)測，然后根據(jù)不同用戶在不同程度上對電網(wǎng)的影響，制定出相應(yīng)的用電計(jì)量費(fèi)用的標(biāo)準(zhǔn)。

1.4 對電網(wǎng)負(fù)荷的控制

（1）直接負(fù)荷控制，用戶通過對電網(wǎng)運(yùn)行的參與，在用電量比較強(qiáng)的時(shí)候，部分用戶的用電負(fù)荷就會(huì)被電力公司進(jìn)行直接負(fù)荷控制，來促進(jìn)電網(wǎng)運(yùn)行的優(yōu)質(zhì)，在這個(gè)過程當(dāng)中，通過智能電能表提供的用電數(shù)據(jù)來計(jì)算用戶的用電費(fèi)用，被直接控制的用戶會(huì)得到一定的電費(fèi)補(bǔ)償。

（2）最大負(fù)荷的控制，在受到各種自然災(zāi)害的時(shí)候，電網(wǎng)由于受到損害，一般情況下是不能充分滿足所有的用電負(fù)荷，這個(gè)時(shí)候就需要對用戶的用電負(fù)荷進(jìn)行一定的限制，才能保證所有用戶的基本用電情況。通常采用遠(yuǎn)程發(fā)布的最大負(fù)荷控制方式進(jìn)行，把電能表內(nèi)部的相關(guān)程序進(jìn)行啟動(dòng)，當(dāng)出現(xiàn)超負(fù)荷的用電量，用戶的繼電器就會(huì)被自動(dòng)切斷。

2 雙向智能電能表結(jié)構(gòu)性能研究

2.1 電壓及電流的采樣電路

電壓的采樣方式，一種是采用電阻進(jìn)行分壓，把高壓的交流信號進(jìn)行小范圍的分壓;另一種是采用電壓的互感器進(jìn)行分壓，這種方式在一定程度上耗費(fèi)的成本比較高，而且需要一定的空間。

電流采樣的方式主要有四種，分別為霍爾效應(yīng)傳感器采樣、電流互感器采樣、錳銅片分流器采樣、Rogowski線圈采樣，但是由于用戶用電量的需求在不斷的上升，智能電能表所要監(jiān)測的電流值在逐步的加大，因此，錳銅片分流器等采樣方式開始面臨淘汰，目前使用比較廣泛的方式為Rogowski線圈采樣。

2.2 芯片選擇

對于芯片的選擇，當(dāng)下ARM系列的微處理器的使用率比較高，使用比較方便，本身的有較多的外設(shè)接口，方便各種功能的擴(kuò)展，成本也比較低，還能有效的提高處理速度。

2.3 外部存儲

隨著電量信息的增加，對于電能表外部存儲的功能要求也提高，現(xiàn)在，所采取的是新型非易失性鐵電存儲器這種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫，其優(yōu)勢是讀寫的速度比較快，在一定程度上耗能也比較低，是可以滿足智能電能表對外部數(shù)據(jù)存儲的需求。

2.4 繼電器

采用繼電器的作用是，能夠?qū)崟r(shí)的對用戶欠費(fèi)的現(xiàn)象及需要及時(shí)限電的時(shí)候?qū)τ脩暨M(jìn)行暫時(shí)的斷電。當(dāng)前采用的主要是磁保持繼電器，諸如在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)不能可靠開斷的問題等這種繼電器的缺陷還未得到有效的解決。隨著固態(tài)繼電器性能在不斷的完善，今后的智能電能表中很可能會(huì)采用固態(tài)繼電器。

3 結(jié)束語雙向智能電能表功能需求和結(jié)構(gòu)性能

文/畢燦