智能電能表計(jì)量準(zhǔn)確性的影響因素及改進(jìn)對(duì)策

羅杰 付強(qiáng) 張?zhí)K楠

【摘 ?要】目前，隨著國(guó)內(nèi)電力資源的逐步相對(duì)稀缺，電力行業(yè)面臨著從未有過的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，智能電網(wǎng)的出現(xiàn)從某種程度上緩解了這一嚴(yán)峻形勢(shì)，其中，智能電能表就是智能電網(wǎng)構(gòu)成的重要組成元素。

【關(guān)鍵詞】智能電能表;計(jì)量;準(zhǔn)確性

中圖分類號(hào)：TM933文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

目前，因?yàn)榭萍嫉牟粩喟l(fā)展，智能電能表漸漸得到廣泛運(yùn)用，相較于傳統(tǒng)電能表來說，智能電能表具備更多優(yōu)勢(shì)，并且可以強(qiáng)化供電單位和用戶兩者間的交流，供電單位能夠基于用戶的反饋，展開整改，進(jìn)而使得電力體系的整體工作成效得到提升。就供電單位而言，能夠基于用戶反饋，實(shí)現(xiàn)電質(zhì)量的在線監(jiān)測(cè)，如此便能顯著降低竊電行為的發(fā)生率。智能電能表在實(shí)際工作期間，若是內(nèi)部電池產(chǎn)生欠壓故障，智能電能表的在線監(jiān)控質(zhì)量就不能得到保障，進(jìn)而在很大程度上對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的正確性產(chǎn)生影響，鑒于此，供電單位內(nèi)的有關(guān)工作者務(wù)必聯(lián)系智能電能表時(shí)鐘電池的實(shí)際工作狀況，定期換新，進(jìn)而使得各項(xiàng)電力數(shù)據(jù)的可靠性、穩(wěn)定性以及準(zhǔn)確性得到有效保障。

1智能電能表的相關(guān)概念

智能電能表是近年來在原有的電子式電能表的功能基礎(chǔ)上改進(jìn)后，借助現(xiàn)代化的科技手段實(shí)現(xiàn)智能化計(jì)量的電能計(jì)量裝置。這種電能表實(shí)現(xiàn)了對(duì)電子式電表傳統(tǒng)功能的突破，它是一種智能化的設(shè)備，借助現(xiàn)代化的通信技術(shù)和微型處理器的處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)計(jì)量、計(jì)算處理相關(guān)數(shù)據(jù)以及雙向通信等功能，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程供電斷電、雙向計(jì)量、階梯電價(jià)計(jì)費(fèi)、電能質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、電量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交互以及電量的數(shù)字抄讀功能。智能電能表的使用開啟了智能電網(wǎng)構(gòu)建的大門，其中，以智能電能表為基本組成部分的智能計(jì)量系統(tǒng)是目前智能電網(wǎng)最主要的系統(tǒng)組成部分，可以滿足提升能源利用效率、電力交易、電網(wǎng)調(diào)度、電力負(fù)荷管理以及分布式電源的接入。

2智能電能表的工作原理

智能電能表作為一種計(jì)量設(shè)備，硬件主要由以下幾個(gè)部分組成：電源采樣部分、計(jì)量芯片、微處理器部分以及其他用于輸出顯示和通信的部分。具體的工作原理主要是對(duì)交流電流和電壓的采樣測(cè)量后，送至電能的計(jì)量單元，由計(jì)量芯片進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，然后由數(shù)據(jù)處理單元將其轉(zhuǎn)換成相關(guān)的脈沖信號(hào)傳送給微處理器，最后，由微處理器根據(jù)各時(shí)段及階梯計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)分時(shí)累加，最后得到各用戶的用電總量和總價(jià)，并將結(jié)果保存到相關(guān)的存儲(chǔ)設(shè)備當(dāng)中。

3影響智能電能表的相關(guān)因素

3.1電能表的升溫問題

電能表開始工作，便一直處于工作狀態(tài)，工作時(shí)所產(chǎn)生的溫度升高問題，對(duì)電能表的性能勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生一定的影響，特別是內(nèi)部的發(fā)熱問題，在最大負(fù)荷的情況下，其連接線路和絕緣體部分的溫度不能高于影響電能表正常工作的溫度，否則電能表的準(zhǔn)確性就會(huì)受到影響?？紤]到具體的影響細(xì)節(jié)，需要借助相關(guān)的試驗(yàn)來進(jìn)行測(cè)試，比如溫度達(dá)到多少度會(huì)引起電能表元器件參數(shù)的變化，溫度達(dá)到多少度會(huì)引起器件的損壞和器件的灼傷或燃燒。目前主要有兩種方法進(jìn)行測(cè)試，一種是使用平面熱像儀進(jìn)行測(cè)量，一種是使用接觸式溫度計(jì)進(jìn)行測(cè)量，兩種方法各有利弊，對(duì)溫度都有各自的要求，其中，前者要求溫度不能超過25℃，而后者則需要恒定的溫度，目前是40℃。

3.2電能表自身的功耗問題

作為電能表的生產(chǎn)大國(guó)，國(guó)內(nèi)的電能表生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)水平，但是電能表自身的功耗問題，是無法徹底解決的問題，因?yàn)殡娔鼙碜陨碜鳛橐环N儀表設(shè)備，也是消耗電量的，目前主要采用以下幾種測(cè)量功耗的方法測(cè)量電能表本身的功耗，其中傳統(tǒng)的測(cè)量能表功耗的方法是使用平均值轉(zhuǎn)換法，但是在實(shí)際的電力系統(tǒng)中，由于諧波源的大量存在，負(fù)荷電流的波形發(fā)生了變化，已經(jīng)不是正常的正弦波了，所以使用傳統(tǒng)的測(cè)試方法有可能會(huì)使結(jié)果失真，造成用戶用電量的計(jì)量誤差。因此，為了解決這個(gè)問題，一般都選用真有效值儀表來進(jìn)行實(shí)時(shí)的電能表功耗測(cè)量。除此以外，還有電流的線路也會(huì)產(chǎn)生功耗，比如電流的輸入變換電路、電壓的輸入變換電路都會(huì)產(chǎn)生一定功耗，這些功耗也一定會(huì)影響到電能表的計(jì)量準(zhǔn)確性。

4改進(jìn)對(duì)策

4.1精心設(shè)計(jì)和優(yōu)化接線電路

針對(duì)燒表問題，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)智能電能表接線電路的精心設(shè)計(jì)，使其得到不斷的優(yōu)化，提高智能電能表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，使線路電容足夠支撐停電時(shí)電池供電。

4.2加強(qiáng)檢測(cè)并及時(shí)處理相關(guān)問題

為了解決由于材料因素影響智能電能表計(jì)量準(zhǔn)確性的問題，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)智能電能表的質(zhì)量的檢測(cè)，嚴(yán)格把控智能電能表的質(zhì)量，是對(duì)電力用戶的負(fù)責(zé)，也是對(duì)電力公司的負(fù)責(zé)。對(duì)智能電能表的質(zhì)量的檢測(cè)需要經(jīng)過使用前和使用過程中的循環(huán)檢測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)在設(shè)備老化或其他一些質(zhì)量問題使及時(shí)的處理，以便避免造成比必要的損失。

5智能電能表的應(yīng)用現(xiàn)狀

從國(guó)內(nèi)外智能電能表的應(yīng)用情況來看，不同經(jīng)濟(jì)水平的國(guó)家，其電網(wǎng)建設(shè)的水平也不一樣，對(duì)智能電網(wǎng)建設(shè)的總體規(guī)劃和目標(biāo)也不同。目前我國(guó)的智能電網(wǎng)主要以特高壓骨干輸電網(wǎng)為重心，具有完善傳統(tǒng)的輸電系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)全國(guó)各地范圍內(nèi)的合理電能配置，其中，智能電能表正好扮演著最佳的媒介角色，其良好的互動(dòng)性充分顯示出智能電能表不可替代的作用。而在國(guó)外，比如歐洲各國(guó)，目前主要的發(fā)展重心是新能源和分布式電源的接入，主要目的在于提高智能電網(wǎng)的可靠性和電能的質(zhì)量穩(wěn)定性，從而為整個(gè)歐洲電力行業(yè)奠定良好的轉(zhuǎn)變基礎(chǔ)。而美國(guó)則不同于其他的國(guó)家，其智能電網(wǎng)的建設(shè)更為超前，目前，主要的重心是升級(jí)、更新國(guó)內(nèi)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施，以期借助現(xiàn)代化的信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)來構(gòu)建人工智能的電網(wǎng)智能系統(tǒng)。

6智能電能表的組成

一個(gè)完整的智能電能表主要由電源部分、微處理器部分、液晶顯示輸出部分、通信功能部分、采樣功能部分以及計(jì)量芯片等組成。其中，電源部分主要由交流電源和后備電源組成，其中交流電源的主要功能是完成高低電壓的轉(zhuǎn)換、智能電能表和智能電網(wǎng)的電氣隔離，而后備電源的功能主要是維持智能電能表的時(shí)鐘顯示和解決斷電發(fā)生瞬間的微處理器供電問題。微處理器部分主要由單片機(jī)完成，單片機(jī)作為一種集成電路芯片，集成了CPU、內(nèi)存以及內(nèi)外部的總線，另外，還有相關(guān)外部設(shè)備的接口也被集成到了單片機(jī)上，主要的功能是實(shí)現(xiàn)算術(shù)、邏輯方面的運(yùn)算，各種信號(hào)接口的轉(zhuǎn)換，數(shù)字模擬信號(hào)的輸入和輸出，以及其他的相關(guān)的功能需求。液晶顯示部分則主要用來顯示智能電能表的相關(guān)信息，比如時(shí)間、電量的計(jì)量等。通信功能部分主要是通過紅外傳輸、無線接口以及RS-485，通用分組無線服務(wù)技術(shù)（General Packet Radio Service，GPRS）等通信方式來實(shí)現(xiàn)抄表數(shù)據(jù)的傳輸。采樣功能部分主要是對(duì)電源的電壓及電流進(jìn)行采樣，主要的采樣途徑有直接采樣和互感器采樣兩種。計(jì)量芯片部分是智能電能表的核心部件，其集成度越來越高，體積也是越來越小，但是功能卻越來越強(qiáng)大。

結(jié)束語

智能電能經(jīng)過一段時(shí)間的使用和實(shí)踐，逐步發(fā)現(xiàn)其由于材料因素、燒表因素、環(huán)境因素、電池因素等問題的影響，智能電能表的計(jì)量準(zhǔn)確性出現(xiàn)誤差的問題。因此，相關(guān)部門需要針對(duì)這些影響因素進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整和解決。同時(shí)還應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步增加智能電能表的科技性，對(duì)于設(shè)備老化、功能落后的智能電能表應(yīng)當(dāng)及時(shí)的更新?lián)Q代，以避免出現(xiàn)使用和計(jì)量不準(zhǔn)確的問題。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)山東省電力公司棗莊供電公司）