对智能电网中智能电表技术的展望

对智能电网中智能电表技术的展望

任超美

国家电网吉林省电力有限公司长春供电公司吉林长春130000

摘要：近年来，在低碳经济、绿色节能及可持续发展思想的推动下，如何进一步提高电网效率，积极应对环境挑战，提高供电可靠性和电能质量，完善电力用户服务，适应更加开放的能源及电力市场化环境需要，对未来电网的发展提出了更高的要求。智能电能表是用电中重要的组成部分，是实现双向互动智能用电的“末端神经”。我国的智能电网技术与国外先进水平在技术上差距相对较小，加上属于低碳经济的重要组成部分，因此具有稳定的高增长前景。与国外相比，我国智能电能表功能完善、规范、阶梯电价、负荷控制等功能相对领先，更能满足我国智能电网发展需要。

关键词：智能电网；智能电表；技术展望

1.智能电表的特点

1.1功耗、精度

由于智能电表采用电子元件设计方式，因此一般每块表的功耗仅有0.6w～0.7w左右，对于多用户集中式的智能电表，其平均到每户的功率则更小，而一般每只感应式电表的功耗为1.7w左右。

就表的误差范围而言，2.0级电子式电能表在5%～400%标定电流范围内测量的误差为±2%，而且目前普遍应用的都是精确等级为1.0级，误差更小。感应式电表的误差范围则为+0.86%～-5.7%，而且由于机械磨损这种无法克服的缺陷，导致感应式电能表越走越慢，最终误差越来越大。国家电网曾对感应式电表进行抽查，结果发现50%以上的感应式电表在用了5年以后，其误差就超过了允许的范围。

1.2过载、工频范围

智能电表的过载倍数一般能达到6～8倍，有较宽的量程。目前8～10倍率的表成正为越来越多用户的选择，有的甚至可以达到20倍率的宽量程。工作频率也较宽，在40HZ～1000HZ范围。而感应式电表的过载倍数一般仅为4倍，且工作频率范围仅为45～55HZ之间。

1.3功能

智能电表由于采用了电子表技术，可以通过相关的通信协议与计算机进行联网，通过编程软件实现对硬件的控制管理。因此智能电表不仅有体积小的特点，还具有了远传控制、反窃电、预付费用电等功能，而且可以通过对控制软件中不同参数的修改，来满足对控制功能的不同要求，而这些功能对于传统的感应式电表来说都是很难或不可能实现的。

2、智能电表在智能电网中的应用

智能电表在智能电网中有着许多的应用功能，下面简单介绍几种。

（一）结算和配网状态估计

通过使用智能电表可以实时，准确的提供结算费用的信息，改变了过去用电账户上的复杂处理过程。在结账信息化的电力市场下，调度的人员可以方便，及时的更换能源的零售商，在未来还可以实现全自动的切换功能，而且用户也可以及时准确的得到用电账务信息。当前，配网的分布信息不是很准确，这主要因为这个用电信息是根据负载估计值，网络模型和变电站的高压测量得到的，有一定的不确定性。若在用户附近增加智能电表，就可以获得更加及时准确的负载量信息，避免由于电能质量下滑和电力设备负载过大导致的不良后果。通过大量数据的整合，将逐步实现未知状态的测量和估计数据的准确校核。

（二）用户能量管理和节能

用户可以通过智能电表提供的用电及相关信息，构筑用户能量管理的系统，为不同的居民用户，工业用户，商业用户等提供电量管理的优质服务，在满足家庭，企业基本用电需求的同时，尽量减少不必要的排放和能源浪费情况。通过这种双向的互动模式，在告知用户实时耗电的情况下，可以有效的改进用户的用电习惯，还可以及时的发现能源消耗异常，用电设备故障等不良的情况。依据智能电表所提供的信息和技术，设备供应商，电力公司也可以参与到提供新服务和新产品的行列中来，比如可以根据不同的要求实行分时的网络电价模式，现货价格合同和带回购的电力合同。

（三）负荷分析，预测和能效管理

家庭或工厂使用的水，热，气都可以通过智能电表采集得到，用以进行负荷分析，建模，预测。可以将上述的信息和时间变化，负荷特性等进行整体综合性分析，预测出总的峰值需求和总能耗需求。然后把这些信息提交用户，能源零售商与配网的工作人员，方便他们的工作，促进节能，用电的调度。通过智能电表的信息反馈，减少转换能源或能源消耗的方式。对装备了分布式发电机器设备的家庭，还可以提高用电，发电的合理方案设计，可实现电网和用户的利益最大化。

（四）检测故障和电表管理

智能电表拥有的测量功能可帮助实现电能表，配网元件和用户设备的检测，预防故障的功能，比如可以检测出接地故障，电子设备故障等引起的电压波谐波，不平衡，畸变等现象。智能电表在测量数据的同时还可以帮助用户分析网损或电网元件故障等情况。智能电表的管理包括对表计的定时访问，表计信息库维护，确认表计存储位置，保证表计的运行安全和用户信息的完整与准确。

（五）其他应用功能

智能电表在当前智能电网中还有负荷远程控制的功能，可以实现负荷的断开和整体联接，还可以控制部分的用户，适度配合调度部门的功率控制。用户同样可以通过开关实现远程用电负荷的控制。除此之外，智能电表还可以检测非法用电，可以检测接线的变动，表箱开启，表计软件更新等情况，及时发现非法窃电，用电的情况和对象。对于非法用电的高发地区，可以通过智能电表对各个地区用电数据信息的对比，防治潜在可能发生的非法窃电行为，防患于未然。

3、智能电表带来的收益

能源用户使用智能电表可以为其提供及时准确的账务信息，利用这些信息，可以更好的参与到电力市场中进行竞争，并通过弹性用电需求获益。电力公司利用建立在智能电表基础上的计量系统可为结算，服务，故障检测，电能质量等情况提供高效的解决办法，从而在电能质量，故障报修，负荷管理中获益。智能电表的应用不仅有经济受益，还有社会和环境方面的受益。智能电表有着提高能源供应商及用户用的效率的能力，及时反馈用电信息给用户，供应商，可以使他们在最大限度上改善用电结构，降低能耗。

4、智能电表的发展方向

随着时代的发展，技术的进步，智能电表作为智能电网的基础，将会发挥着越来越重要的作用。当前的智能电表主要用在付费便捷化和抄表上，离真正的智能电表还有一定的差距。智能电表的最大优点就是信息的交互，交互的关键在于管理，要求管理的人性化，便捷化，也要求芯片处理信息的能力更加的强。智能电表未来的发展必然是向着网络化，模块化，系统化的方向发展。其中智能电表的网络化可以帮助电网在各种不同的场合采集，储存电能的信息，通过无线网络将信息传输到信息管理库里，方便整理和分析。智能电表的模块化可以避免对整个电能表进行更换的操作，只要改变部分的模块就可以了。而且由于模块化与结构的标准化，用电管理部门不用过于依赖某一家电能表的厂商，为规范电能表的开发与研究提供支持。模块化还可以通过远程或现场升级来更换故障的模块，节约维护费用。智能电表的系统化则利用了电力系统自动化和计算机技术，在数据管理平台下对用电的数据进行合理的分析，处理，使得用电管理信息功能更加广阔和灵活，提高使用的简便性。

结语

伴随着近年来科学技术的飞速发展，我国电网公司积极采用先进的电器设备，将智能电表技术应用到日常的工作当中，有效提高了工作效率，将传统的电表使用范围进行了扩大。智能电表的双向通信和计量的功能能够有效的节约用电用户电能的消耗，改善个人或企业的用电习惯，有助于能源的节约。同时智能电表的使用时智能电网现代化发展的必然要求。

参考文献

[1]李卓.探讨智能电网中智能电表的作用及应用前景[J].广东科技，2013，10（02）：51-52.

[2]龚凡.基于群签名的智能电网用电量统计及电费的缴纳方案[D].西安电子科技大学，2013.