淺談智能電能表的主要功能與特色

華北電力大學(xué) 董思思

蕭山供電局 阮宵君 譚小倩

1.引言

智能電能表是一種新型的全電子式的電能表，與傳統(tǒng)的電能表相比，其具有更加強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理、通信、保密、自控以及安全性能。智能電能表具體由測量、通信、數(shù)據(jù)處理單元等幾個(gè)部分組成。在節(jié)能環(huán)保的大背景下，智能電能表有著廣泛的應(yīng)用，可以根據(jù)不同的季節(jié)、時(shí)段設(shè)置不同用電方案，記錄用戶用電量曲線，幫助用戶根據(jù)實(shí)際用電情況制定出優(yōu)化的用電方案；另外電能表的計(jì)量比傳統(tǒng)電能表更加準(zhǔn)確，抄表、收費(fèi)、檢查等工作更加自動(dòng)化，滿足了構(gòu)建智能電網(wǎng)需要。

2.智能電能表的工作原理

智能電能表在工作時(shí)，電流、電壓通過傳感器轉(zhuǎn)換成采樣信號，然后通過濾波裝置后被送入計(jì)量芯片，進(jìn)一步將能量信號轉(zhuǎn)換成脈沖信號，傳輸?shù)紺PU，CPU完成對脈沖信號的采集、電量累計(jì)以及其他分析處理過程，最后將處理得到的數(shù)據(jù)保存；另外CPU還可以完成安全認(rèn)證、抄表、紅外、LCD顯示等功能的處理。智能電能表采用的是具有溫度補(bǔ)償電路的時(shí)鐘芯片，為了提升安全性能，采用了冗余設(shè)計(jì)，為保證計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備可靠，每份數(shù)據(jù)都被多重備份。

3.智能電能表的主要功能與技術(shù)特色

相比與傳統(tǒng)的電能表，智能型電能表的功能與技術(shù)特色表現(xiàn)在多個(gè)方面，本文主要列舉了以下十種：

（1）電能計(jì)量功能

傳統(tǒng)的電能表只具備正反向有功電能和分時(shí)計(jì)量的功能，而智能電能表還具備了有功組合電量的功能，并且可以自定義組合的方式。傳統(tǒng)的電能表在電量凍結(jié)方面，只具備定時(shí)凍結(jié)、瞬時(shí)凍結(jié)與約定凍結(jié)三種功能，而智能電能還新增了254個(gè)整點(diǎn)或半點(diǎn)凍結(jié)以及60天日凍結(jié)的功能。

（2）強(qiáng)大的通信功能

智能電能表的通信接口具備網(wǎng)絡(luò)、載波、GPRS以及RS-485等多種通信方式，可以滿足各類用電信息需要。供電企業(yè)可以根據(jù)實(shí)際的需求，選擇合適的通信接口。

（3）實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)交互

在只能電能表的運(yùn)行過程中，其始終與用電信息采集系統(tǒng)保持著實(shí)時(shí)的通信，供電企業(yè)的營銷系統(tǒng)可以通過用電信息采集系統(tǒng)對智能電表進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。在用電信息系統(tǒng)控制下運(yùn)行的智能電能表可以與營銷系統(tǒng)實(shí)時(shí)通信，從而完成費(fèi)控的功能。

（4）費(fèi)控功能

智能電能表的費(fèi)控功能可以分為本地費(fèi)控與遠(yuǎn)程費(fèi)控兩種。本地費(fèi)控有兩套費(fèi)率時(shí)段，可通過預(yù)先設(shè)置時(shí)間的方式來實(shí)現(xiàn)兩套時(shí)段的自動(dòng)切換，主要通過射頻卡、CPU卡等等的固態(tài)介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)，電能表內(nèi)部可以實(shí)現(xiàn)電費(fèi)的實(shí)時(shí)計(jì)算。而遠(yuǎn)程費(fèi)控電費(fèi)計(jì)算在遠(yuǎn)程系統(tǒng)中完成，主要通過公網(wǎng)、載波等等的虛擬介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)。

（5）費(fèi)率與時(shí)段

智能電能表可以在靈活的時(shí)段與時(shí)區(qū)切換費(fèi)率，這是傳統(tǒng)的電能表所不具備的。共有兩套費(fèi)率時(shí)段表，每套費(fèi)率表包括兩個(gè)時(shí)區(qū)，一個(gè)自然日之內(nèi)可以編設(shè)4中費(fèi)率與14個(gè)時(shí)段，并且還能分別設(shè)置時(shí)區(qū)表切換時(shí)間等，在使用的過程中可以根據(jù)實(shí)際情況靈活設(shè)置并選用，在預(yù)先設(shè)置的時(shí)間內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)不同費(fèi)率時(shí)段的自動(dòng)切換。

（6）電力參數(shù)監(jiān)測

智能電能表可以控制當(dāng)前電壓、電流、有效功率等運(yùn)行參數(shù)的測量誤差在±1%的范圍內(nèi)，這比以往的電能表準(zhǔn)確了很多。還可以設(shè)置電壓、電流、功率因數(shù)等運(yùn)行參數(shù)的的限值，并對其進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測，一旦某一參數(shù)低于或者超出了設(shè)定限值的時(shí)候，就會(huì)記錄為事件。這一功能可以為供電企業(yè)提供用電監(jiān)測數(shù)據(jù)，查出與預(yù)防竊電現(xiàn)象。

（7）記錄事件

智能電能表具備了完善的記錄事件的功能，不僅可以記錄電表的運(yùn)行情況，對電表的編程也同樣記錄，對查出以及防止竊電現(xiàn)象有很大的幫助。

（8）端口輸出

智能電能表具備了同所計(jì)的電能成正比的電脈沖以及光脈沖測試輸出功能，并且其測試接口具備了傳輸日計(jì)量的誤差檢測信號、時(shí)段投切信號與需量周期信號的功能。

（9）負(fù)荷開關(guān)

負(fù)荷開關(guān)既可以采用內(nèi)置也可以采用外置的方式，但無論是內(nèi)置還是外置，用戶在購電成功之后都可以通過本地的方式進(jìn)行自行合閘，當(dāng)用戶的透支金額大于設(shè)定的透支金額時(shí)，供電企業(yè)可以通過負(fù)荷開關(guān)切斷閘門、斷電。而傳統(tǒng)的電能表是不具備這種功能的，防止收費(fèi)難的問題發(fā)生。

（10）安全認(rèn)證

智能電能表可以通過固態(tài)介質(zhì)或者介質(zhì)對電能表進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、信號反寫、預(yù)存電費(fèi)以及下發(fā)遠(yuǎn)程的控制命令時(shí)，都需要經(jīng)過嚴(yán)格的ESAM模塊認(rèn)證，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩６鴤鹘y(tǒng)的電能表是不具備這一功能的。

4.智能電能表的分類

根據(jù)費(fèi)控功能在本地或是遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)，可以將智能電能表分為本地費(fèi)控電能表以及遠(yuǎn)程費(fèi)控電能表這兩種。

（1）本地費(fèi)控智能電能表

本地費(fèi)控智能電能表通過射頻卡、CPU卡等固態(tài)的介質(zhì)實(shí)現(xiàn)，可以對用電客戶進(jìn)行開關(guān)電閘。客戶用電之前先將射頻卡或者CPU卡等固態(tài)的介質(zhì)插入電能表，此時(shí)顯示器上將顯示本次所夠得的電量，以用電量以及當(dāng)前剩余的電量，取下卡后，顯示消失?？蛻粼谟秒姷倪^程中，電能表可以自動(dòng)在所購電量的基礎(chǔ)上減去已用的部分，當(dāng)卡內(nèi)金額達(dá)到或者是小于設(shè)定的報(bào)警金額時(shí)，電能表將以發(fā)聲、發(fā)光等方式來提醒客戶，盡快購買電量；而當(dāng)透支金額大于設(shè)定的透支限度時(shí)，電能表則發(fā)出斷電信號，負(fù)荷開關(guān)中斷供電；客戶購買好足夠的電量后，將卡插入電能表，收到了有效續(xù)交電費(fèi)信息之后，扣除透支的部分，并允許客戶人工合閘，繼續(xù)供電。

當(dāng)然本地費(fèi)控電能表也存在一些不足之處，例如售電系統(tǒng)更新升級的操作比較繁瑣，容易發(fā)生更新后不讀卡或者錯(cuò)誤讀卡的情況，這時(shí)候只能更換電能表。

（2）遠(yuǎn)程費(fèi)控智能電能表

遠(yuǎn)程費(fèi)控智能電能表是通過公網(wǎng)、載波等的虛擬的介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程售電與控制的。用戶在用電之前先導(dǎo)供電營業(yè)廳購買電量，也可以通過電話、互聯(lián)網(wǎng)等方式劃轉(zhuǎn)費(fèi)用，自動(dòng)購電，購買的電量由主站下發(fā)到用戶的電能表中，電能表運(yùn)行過程中，主站會(huì)自動(dòng)在所購電量的基礎(chǔ)上減去已用的部分，當(dāng)剩余電量不足時(shí)，電能表會(huì)以發(fā)聲、發(fā)光的形式進(jìn)行警告，而當(dāng)透支過多是，電能表發(fā)出斷電信號，負(fù)荷開關(guān)打開，斷電。用戶續(xù)費(fèi)之后，主站下發(fā)購買電量到電能表，自動(dòng)扣除了透支部門后，電能表允許用戶人工合閘，繼續(xù)供電。相比于本地費(fèi)控電能表，遠(yuǎn)程費(fèi)控電能表只需要用戶到售電部門繳費(fèi)，售電系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)把電量輸入電能表，用戶無需到用電現(xiàn)場使用射頻卡或是CPU卡；同時(shí)遠(yuǎn)程費(fèi)控電能表的使用還可以做到對用戶用電情況以及電網(wǎng)運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測，以方便供電公司對用電情況和電網(wǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行分析。

5.結(jié)語

智能電能表的選用是必然的趨勢，它可以為用戶提供用電曲線，方便用戶指定更優(yōu)的用電方案，切合了節(jié)能環(huán)保的主題，同時(shí)智能電表的應(yīng)用，方便了抄表、繳費(fèi)等工作，電量的計(jì)量也更加準(zhǔn)確，與當(dāng)前發(fā)展智能電網(wǎng)的要求想符合。因而，投入更多的時(shí)間與資金開發(fā)研究新型、更多功能的智能電表，并將其推向市場是一項(xiàng)有意義的工作。

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