智能電能表在計(jì)量管理中的應(yīng)用分析

霍婷

摘要：電能是我國(guó)民眾日常生活的必須品，不論是工業(yè)發(fā)展還是居民生產(chǎn)生活都是根據(jù)電能開(kāi)展的。自08年以來(lái)，我國(guó)制定了一系列方針和措施來(lái)鞏固我國(guó)的電網(wǎng)系統(tǒng)，增強(qiáng)其可靠性，直到今天智能電網(wǎng)給我們生活帶來(lái)的改觀是有目共睹的，同時(shí)國(guó)家和相關(guān)電表研發(fā)部門不斷的推陳出新，號(hào)召我國(guó)居民將老式的電表升級(jí)為新式的智能電表。本文將從智能電網(wǎng)的發(fā)展以及智能電表的結(jié)構(gòu)和原理出發(fā)，詳細(xì)介紹智能電表的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，根據(jù)我國(guó)當(dāng)前的用電情況，制定下一步智能電表的改良和更新?lián)Q代，為我國(guó)智能電表的發(fā)展提供可以借鑒的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：計(jì)量管理；智能電能表；特點(diǎn)；應(yīng)用

機(jī)械電表更換成智能電表后，很多消費(fèi)者還是不習(xí)慣，但是智能電表確實(shí)是給我們的生活帶來(lái)了很多便捷。機(jī)械電表是電量控制型的，只能顯示用電量電量，智能電表是費(fèi)用控制型的，不僅能夠顯示用電量也能夠顯示電費(fèi)額度。未來(lái)執(zhí)行峰谷電價(jià)、階梯電價(jià)后，電表會(huì)自動(dòng)按照不同時(shí)間的電價(jià)扣除費(fèi)用。若用戶購(gòu)電卡內(nèi)的余額沒(méi)有消費(fèi)完，物價(jià)部門調(diào)整了電價(jià)，智能電表也會(huì)即時(shí)做出相應(yīng)的價(jià)格調(diào)整，保障居民用電利益。

1智能電網(wǎng)的概述

我國(guó)的智能電力電網(wǎng)系統(tǒng)是世界上最全面、最安全的電網(wǎng)系統(tǒng)，和其他國(guó)家的電力網(wǎng)絡(luò)相比，我國(guó)的電力網(wǎng)絡(luò)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單的輸電和用電功能，也能夠在關(guān)鍵時(shí)刻充當(dāng)通信設(shè)備。其次，我國(guó)智能電網(wǎng)的建設(shè)結(jié)合了地質(zhì)勘測(cè)、能源信息、機(jī)械設(shè)備、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和控制系統(tǒng)等幾大學(xué)科，不僅能夠保障電力基礎(chǔ)設(shè)施在自然災(zāi)害面前能夠保持良好的穩(wěn)定性，且在電能的傳輸、使用和收費(fèi)方面也增添了智能控制的元素，能夠讓繳費(fèi)和服務(wù)反饋直接在用戶家里就能完成，大大減輕了老式電網(wǎng)經(jīng)常維修的麻煩。另外更重要的是，智能電網(wǎng)搭載了新型的智能電表，該電表內(nèi)部借助程序設(shè)置了安全密碼和防偷電系統(tǒng)，減少偷電行為的發(fā)生。

2智能電能表的構(gòu)成及意義

2.1智能電能表的構(gòu)成

單相電子式電能表是用來(lái)測(cè)量參比頻率為50Hz單相有功電能的電能表。該電子表采用國(guó)際先進(jìn)的超低功耗大規(guī)模集成電路技術(shù)及SMT工藝制造的高新技術(shù)產(chǎn)品，具有測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好、可靠性高、顯示直觀、過(guò)載能力強(qiáng)等顯著優(yōu)點(diǎn)。另外實(shí)現(xiàn)了雙向通訊功能和雙向計(jì)量功能合二為一的構(gòu)想，該電子表內(nèi)部還特別定制了一塊時(shí)鐘，使得電表在損壞的情況下顯示模塊也能夠正常工作，芯片外部耦合了防光電干擾裝置，提高了智能電表的可靠性和使用壽命，數(shù)據(jù)顯示采用低功耗液晶顯示屏，數(shù)據(jù)和故障記錄信息顯示直觀，同時(shí)具有無(wú)線電通訊功能，可以讓電網(wǎng)的工作人員隨時(shí)隨地登錄該電表的第三方平臺(tái)，對(duì)電表的內(nèi)部性能進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)也方便用戶對(duì)電能數(shù)據(jù)的管理。

2.2智能電表對(duì)用戶的意義

供電部門可通過(guò)計(jì)算機(jī)和遠(yuǎn)程售電管理系統(tǒng)對(duì)用戶預(yù)置購(gòu)電量，并可設(shè)置透支報(bào)警電量、每月固定電量額度、電能超標(biāo)電量等。此電能表上面設(shè)置了加密模塊，智能表上的所有數(shù)據(jù)信息均經(jīng)加密處理，保障了用戶的用電利益，同時(shí)售電管理系統(tǒng)中存儲(chǔ)用戶地址、姓名、以及此用戶表的出廠表號(hào)、表常數(shù)等信息，便于用電管理與用電監(jiān)察。

3智能電能表的特點(diǎn)

3.1線路和電源設(shè)計(jì)精良

電能表的線路設(shè)計(jì)選擇采用最先進(jìn)的布線工藝，元器件的布局根據(jù)最新的電氣仿真結(jié)果，因此可保證整個(gè)電表長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，精度基本不受頻率、溫度和電壓變化影響。整個(gè)電表體積小，功能強(qiáng)，密封性能好，可靠性較傳統(tǒng)電能表有明顯提高。為方便供電部門對(duì)表的標(biāo)準(zhǔn)化管理，表內(nèi)設(shè)有誤差微調(diào)裝置。當(dāng)電源失電后，不可逆沖的環(huán)保鋰電池作為后備電源，保證內(nèi)部數(shù)據(jù)不丟失，日歷、時(shí)鐘和時(shí)段程序控制功能正常運(yùn)行，來(lái)電后自動(dòng)投入運(yùn)行。在電能表端鈕盒上設(shè)置有光電耦合隔離脈沖輸出接口，以便于進(jìn)行誤差測(cè)試或脈沖采集，脈沖輸出常數(shù)與標(biāo)牌標(biāo)志的表常數(shù)一致。

3.2雙向通訊功能更加先進(jìn)

因?yàn)閭鹘y(tǒng)的總線型在以太網(wǎng)絡(luò)里線路是共享的，收發(fā)在一條線路上，所以需要在發(fā)包之前偵聽(tīng)一下，而雙工鏈路是收發(fā)獨(dú)立的，一個(gè)通道在接受數(shù)據(jù)的同時(shí)，另外一個(gè)數(shù)據(jù)通道也可以同時(shí)進(jìn)行傳輸。雙向通訊功能在芯片內(nèi)部也是收發(fā)獨(dú)立的，轉(zhuǎn)發(fā)芯片、PHY芯片都是兩個(gè)方向同時(shí)工作的，所以可以實(shí)現(xiàn)全雙工。機(jī)械式電表的電能數(shù)據(jù)基本上都是經(jīng)過(guò)內(nèi)部處理備份之后，才會(huì)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)出來(lái)，收到的電能信號(hào)時(shí)先分析處理，再查表轉(zhuǎn)發(fā)，多個(gè)數(shù)據(jù)共用一個(gè)處理器的方式方法，存在等級(jí)的優(yōu)先順序，這樣就容易出現(xiàn)雙向沖突情況。為了避免數(shù)據(jù)共享造成的擁塞，該智能電表在出方向還有相應(yīng)的擁塞調(diào)度機(jī)制保證。

3.3雙向計(jì)量的保護(hù)功能

明確的說(shuō)，現(xiàn)在用的智能電表，正反向的電量可以獨(dú)立雙向計(jì)量，最后總有功電能是二者的絕對(duì)值累加和，當(dāng)然也有用戶要求代數(shù)累加的，電力部門會(huì)有相應(yīng)的事件記錄。不僅如此，開(kāi)蓋也會(huì)有記錄，為了防止惡意偷電的用戶在電表上破壞計(jì)量前端，除了正面，四周背部都是鋪了密密麻麻的導(dǎo)線的PCB板，只要有點(diǎn)破壞，立馬閃爍液晶屏來(lái)警告用戶，同時(shí)上報(bào)竊電事件。機(jī)械的老式電能表更改接線有可能會(huì)造成反轉(zhuǎn)，但是電子式的基本不可能反轉(zhuǎn)，因?yàn)檐浖镏患硬粶p。即使破壞了計(jì)量的硬件部分，除非電表的固件被不良黑客共計(jì)篡改了。不過(guò)，固件版本號(hào)也會(huì)和服務(wù)器里的比較進(jìn)行加密，所以即使反轉(zhuǎn)了，最后也會(huì)面臨竊電的處罰。理論上，大部分可行的方法，都有相應(yīng)的防竊電措施。

4智能電能表電能計(jì)量的復(fù)合通信方式

智能電表的通訊方式和電子電表有很大不同，電子電表采用的單步通信的方式，而智能電表采用的是復(fù)合通訊的方式，這兩種方式對(duì)信號(hào)的計(jì)量和傳輸有很大的不同，尤其是多普勒頻移的影響，有線傳輸和無(wú)線傳輸?shù)牟顒e還是很大的。有線的OFDM技術(shù)對(duì)于載波頻移是非常敏感的。因?yàn)檎环纸饧夹g(shù)的特性，多普勒頻移現(xiàn)象可能對(duì)影響各個(gè)高頻載波之間發(fā)生干涉產(chǎn)生嚴(yán)重的載波間串?dāng)_UCD，并進(jìn)而影響信噪比，增加誤碼率。這時(shí)即便是有cP的存在也不能解決問(wèn)題。現(xiàn)在普遍的解決方法一般是用最大似然估計(jì)算法得到頻率偏差值，然后用均衡的辦法來(lái)補(bǔ)償正交數(shù)據(jù)不足帶來(lái)的損失。或者是利用相鄰子載波共同傳輸同一符號(hào)的辦法，減少誤碼率，從而減少多普勒頻移的損失，而無(wú)線的CDMA受多普勒頻移的影響就小得多了。高速的移動(dòng)也只是會(huì)影響接收端在最高功率點(diǎn)的相位與接收信號(hào)作擴(kuò)頻解調(diào)，信號(hào)能量存在部分丟失罷了。影響僅限于信號(hào)能量強(qiáng)度的減弱，另外關(guān)于小區(qū)的電路切換問(wèn)題，現(xiàn)在的解決辦法一般是延展通信的重疊區(qū)域，減少切換的頻率。此外一般都會(huì)把切換區(qū)域放置在地下或者高架線路上，因?yàn)檫@兩個(gè)地方內(nèi)無(wú)線環(huán)境相對(duì)簡(jiǎn)單，覆蓋好，信號(hào)穩(wěn)定。

5結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)在的智能電表智能化程度非常高，可實(shí)現(xiàn)先收電費(fèi)再使用的預(yù)交系統(tǒng)，為管理方解決了拖欠水電費(fèi)的難題。對(duì)于租金逾期不交者管理方可在電力控制后臺(tái)設(shè)置智能斷電停鎖，有效的杜絕了收費(fèi)難和偷電的問(wèn)題，也能夠給我國(guó)民眾帶來(lái)切實(shí)的利益和便利，高效地促進(jìn)了我國(guó)的電力發(fā)展。