基于節能降耗的電力計量技術應用探究

朱昭錦，曹 帥

(煙臺市光明電力服務有限責任公司，山東 煙臺 264000)

0 引 言

電力企業傳統電力計量方式是通過機械表以及機電一體化電表等裝置完成對電力數據的記錄和統計，這種計量方式不具備遠程傳輸數據的條件，同時計量精度低，不適用于當前智能化發展的電力企業[1]。因此，為了促進電力企業的發展，針對電力計量方式進行研究，并在綠色環保角度下，基于節能降耗，開展對電力計量技術的設計研究。

1 電力計量技術的發展與內容

在對電力計量技術進行設計前，首先明確電力計量的發展背景以及具體計量方式內容。最初電力計量是由工作人員對每一家每一戶的電表進行抄寫，針對不同地區都需要配置專業抄表人員，并根據抄表得到的數據對電費進行核算。這種計量方式在實際應用中會消耗大量的人力和物力，并且無法保證計量結果的準確性[2]。在電力企業逐步發展的過程中，上述電力計量方式逐漸被遠程抄表技術所代替，新的計量技術本身屬于一種現代化的測量技術，因此獲取到的數據準確性更高，但是仍然需要投入大量的人力，計量效率較低。在逐步發展的過程中，智能電力計量技術產生，盡管其本身并不是先進的技術手段，但隨著智能電表的應用，使得其與上述兩種計量技術相比在數據計量精度上得到更進一步的提升，并且能夠實現對計量數據更好地存儲，達到了電力計量管理的自動化和智能化水平。

2 基于節能降耗的電力計量技術應用

2.1 建立配電線路集中抄表模式

為了滿足電力產業在市場內的持續化發展需求，應當優化電力計量單位的現有工作模式，并通過對節能降耗技術在計量工作中的引進，實現對計量數據的規范化處理。綜合上述分析，本章提出一種針對電力計量技術應用的集中抄表模式，此工作模式在自動化終端的支撐下運行，主要由供電單位局部計算機網絡、無線通信信道、電力能量獲取終端等多模塊集中構成[3]。配電線路集中抄表模式示意圖如圖1所示。

按照圖1所示結構，進行電力與電能的集中統計，為了確保統計的信息在供電單位內傳輸具有高效性與共享性，可引進層次化設計與開發理念，按照“硬件支撐—軟件功能輔助—分布式應用操作平臺—集成化系統”的設計流程，進行抄表模式的設計。

圖1 配電線路集中抄表模式

在上述提出的設計內容中，硬件支撐主要由電能表、無線通信設備、終端智能計算機等構成，終端智能計算機通過總線與不同構件進行連接，并通過對獲取信息進行統計、核查、匯總與集中分析的方式，進行抄表設備在運行中參數的調試[4]。整體基于宏觀控制的方式，實現對電表用戶用電量的計量與安全用電控制[5]。為了確保抄表信息與相關數據在無線網絡支撐下的穩定傳輸，需要控制所有元件與電能計量表之間的直線距離<2 400.0 m，根據集中抄表模式設計中的實際需求，當通信距離<2 400.0 m，但>1 200.0 m時，需要在計量終端加裝一個中繼器，用于增強信號，以滿足集中抄表需求。完成對集中抄表模式中基礎構成的布設后，采用計數器中的統計功能，對計量裝置的脈沖進行查詢，通常情況下，軟件總線布置以串聯作為標準，并在技術允許的條件下，設置一對多的通信方式，確保計量技術在實際應用中可以達到既定的效果。

2.2 基于節能降耗的智能電表用電監管

完成配電線路集中抄表模式的設計后，為了實現電力計量技術在使用中具有節能降耗的顯著優勢，可在集中抄表模式中增設智能電表裝置，使用此裝置進行多個終端用戶的用電監管[6]。在此過程中應明確，相比電力企業中早期使用的電表而言，具有智能化特點的電表裝置具有下述五個方面的優勢。其一為主動記錄用電事件功能，使終端用戶的用電信息安全可以有效得到保障，并實現了最大限度地對系統漏電、違規輸電行為的規避。其二為強化了電能裝置端口的輸出能力，提高電力計量與統計結果的精準度，避免或降低電力計量誤差事件的發生概率，提高電表集成使用的安全性與操作便捷性。其三為具有電力參數優化監測與實時測量的功能，可以有效地記錄終端用電設備在使用中瞬時功率、異常電壓與電流的變化[7]。其四為增加了組合計量功能。其五為提供終端多個時段費率調整功能。

集成智能電表后，終端可以根據用電高峰時期或用電量較大時間段的耗電情況，進行終端不同電器的使用調整。將耗電量較大的裝置在用電高峰時期停止使用，以降低電能的集中耗電量。此外，可以通過智能電表的應用，進行供電過程中不同計量區域漏電、漏氣問題的監測，一旦發生計量異常，將自動觸發前端的預警，確保用戶的用電安全得到有效保障。通過上述方式，實現基于智能電表的用電監管?？蓪⒋朔矫娴墓ぷ髟碛脠D2進行表示：

圖2 基于節能降耗的智能電表用電監管流程

按照圖2所述方式，對用電異常信息與用電常規信息進行監管，提高用電高峰時期電力計量裝置運行的穩定性，提高電力資源計量與統計的標準性與合理性。并通過對電能進行宏觀調控的方式，實現對電力輸出的集中調整，從而達到節能降耗的目的。

2.3 電力計量數據統計、決策與報表生成

將節能降耗與電力計量技術進行對接，可以實現對終端技術人員抄表工作勞動強度的降低，并在一定程度上提高抄表結果的差錯率，以便于后續電力企業工作人員對電力計量數據的管理與決策[8]。因此，在完成上述相關研究后，下述將采用統計電力計量數據的方式，進行電力計量決策與計量報表的生成。為了提高抄表數據的真實性，在工作中輔助使用PC機設備進行電力計量數據的錄入，錄入流程如圖3所示。

圖3 電力計量數據的標準化錄入流程

按照圖3所示的流程，進行電力計量數據的錄入，在獲取數據時可設定一個定時子程序，每間隔一個時間段，執行一次定時錄入事件。在錄入信息時，PC終端將進行錄入信息的篩選，包括對站點地址的校對、對數據表地址的完整編碼等，將通過校對的完整數據導入終端，自動備份并記錄地址編碼信息，以確保抄錄工作的可持續性與有效性。

將抄錄的所有信息按照統一的格式與標準存儲在PC終端數據庫中，通過此種方式，為后續電力企業決策提供較為豐富與足夠真實的數據資源作為支撐。同時，利用PC端的數據倉庫技術，根據設定的主體，進行獲取電力計量數據的集中分析，必要時可輔助使用大數據技術、數據挖掘技術、蟻群算法等執行決策行為。完成對數據的決策后，將數據導入Excel軟件中，借助軟件的自動生成功能，將統計后的電力計量結果統計成為直觀性與可視化程度較強的直方圖、曲線圖或統計圖，以實現對電力計量技術的標準化使用。并通過統計結果，進行地區用電的宏觀調整，實現電力計量中的節能與降耗。

綜合上述分析，從三個方面，完成對本文此次課題的研究，實現對電力計量技術在使用中的優化，為電力企業與我國電力領域的可持續發展給予技術支撐。

3 電力計量技術應用效果

按照上述三個步驟，完成對基于節能降耗的電力計量技術的理論設計后，為了進一步驗證該技術在具體應用到電力企業當中是否能夠達到對電力企業節能降耗的效果，選擇以某電力企業作為電力計量技術的應用實驗環境。在該實驗環境當中，首先將智能電表安裝在變電站戶外環境當中，針對該變電站在運行過程中220 V/380 V低壓電力線路進行計量。為了確保應用電力計量技術的過程中，其應用結果不會受到周圍環境因素的影響，設置計量箱裝置，并采用封閉式、防水且隔熱的結構作為計量箱的基本結構，以確保內部電力計量技術應用過程中的穩定性。在計量過程中，設定9種不同費率，并設置12個時區和10套日時段表，共12個時段分區。利用本文提出的電力計量技術對相(線)電壓和電流進行監測和計量，并在計量數據超出事先設定的標準范圍時，做出相應的預警，并通過與電力系統控制中心的連接，實現對現場電力設備的開關控制。

按照上述內容完成電力計量技術在該應用環境當中的使用，并得到相應的電力計量數據表，見表1。

表1 電力計量數據表

已知該電力企業變電站有效電壓為220 V，有限電流為51.45 A，將電力計量技術應用后生成的數據表中數據與有效標準數據對比可以看出，電流計量數據誤差小于0.5 A，而電壓計量數據小于0.2 V，充分符合電力計量的精度標準。為了進一步對本文提出的電力計量技術在實際應用中的節能降耗效果進行檢驗，針對其應用過程中產生的有功功率和無功功率進行記錄，并將其與以往該電力企業變電站的有功功率和無功功率進行比較，得到的對比結果見表2。

表2 電力計量技術應用前后變電站有功功率與無功功率對比表

從表2中對比結果可以看出，本文電力計量技術應用后與應用前相比，有功功率數值得到明顯提高，而無功功率數值逐漸降低，有功功率越高說明電力資源的有效利用率越高，反之同理。因此，通過上述將電力計量技術應用到實際情況當中，通過得出的結果證明了本文提出的電力計量技術能夠在提升計量精度的同時，達到節能降耗的效果，促進電力企業的綠色發展。

4 結束語

當前現代化技術在電力行業當中的應用逐漸變得廣泛，在為其帶來高效運行條件的同時，也使得其管理難度進一步增加。本文針對管理過程中的電力計量環節開展研究，在基于節能降耗的基礎上，提出一種全新的電力計量技術，同時將其應用于實際驗證了該技術的應用可行性。未來針對智能電網建設的要求將會不斷提高，現代化的技術也將得到更進一步的發展和更加成熟的應用。作為電力計量當中最基本的單元，無線網絡電能表的應用范圍也將得到進一步擴大。因此，基于這一發展背景，在后續的研究中，為了實現對電力計量技術的進一步完善和優化，還將在引入無線網絡電能表的基礎上，開展更加深入的研究，從而為今后出現數據傳輸與計量速度更快、應用范圍更廣的計量技術提供創新思路。