浅谈在电网中智能电能表的功能与应用

李振浩

摘要：文章阐述了智能电能表的智能电能及其功能，并针对在电网中智能电表的应用进行了论述。

关键词：智能电能表；功能；应用

中图分类号：TB381文献标识码：A 文章编号：

一、前言

近年来，随着城市建设高速发展，人民生活水平的不断提高，全国电力供需矛盾日益突出，加强电力需求管理，控制不合理用电，实现电力需求管理和综合电力资源管理，是电力供应发展的方向。集中式智能电能表不仅能现电能计量、还能实现电能控制。当电力充足时，可复费电计量，降低电价，鼓励用电；电力供用紧张时，可限制用电或停止供电，提高电价，保证重点用电需求。文章阐述了智能电能表的智能电能及其功能，并针对在电网中智能电表的应用进行了论述。

二、智能电能表的智能电能及其功能

（1）智能电能

智能电能表是采用大规模集成电路，应用数字采样处理技术及SMT工艺，根据工业用户实际用电状况所设计、制造的具有国际先进水平的仪表。电能表由测量单元、数据处理单元、通信单元等组成，具有电能最计量、信息存储及处理、实时监测、自动控制、信息交互等功能的电能表。电能表能精确测量正向、反向及组合有功电能表，四象限无功电能、组合无功1电能、组合无功2电能，能实时测量有功功率、无功功率、电压、电流和频率等电参数。通过表内输出信号来控制路器实现负载的通与断，实现督促用户先买电后用电的功能。并通过多种费率可以有效的调节电网负载平衡，削峰填谷，使用电更合理化、有效化。电能表可进行4种费率、14个日时段、5个日是段表、10个时区设置，并具有—个RS485通信接口—个低压电力载波接口电力和掌脑通讯接口，实现RS485、低压电力载波和掌脑通讯功能。

（2）智能电能功能

具有正、反向有功电能、四象限无功电能计量功能，组合有功和组合无功电能计量方式可设置。有两套费率时段，可通过预先设置时间实现两套费率时段的自动切换。每套费率时段全年可设置10个时区，有5个日时段表，24小时内至少可以设置14个时段，时段最小间隔为15分钟，并且时段间隔大于实际需量周期值，可跨越零点设置。具有记录、显示四象限无功电能。具有记录、显示组合1无功和组合2无功，且组合无功1和组合无功2可以进行设置。具有分时计量功能，有功、无功电能量按相应的时段分别累计、存储总、尖、峰、平、谷电能量。具葡憧分相有功电能量功能。能存储12个结算周期电量数据，结算时间可在每月任何一日整点设定(不大于28日)。具有失压、失流、断相、全失压、电压逆相序、电流逆相序、电压不平衡、电流不平衡、电压超限及电压合格率统计、过载、定时冻结、瞬时冻结、时区转换冻结、时段转换冻结、编程记录、需量清零记录、校时记录、停电记录、等事件记录功能。一个RS485通讯接口、—个低压电力载波通讯接口、一个红外通讯接口与PC机进行通讯，与掌上电脑进行通讯，通讯通道彼此独立，互不干扰。通过载波、红外接口或RS485接口进行通讯，完成运行参数的监测，实现各种数据记录存储等功能。通过LCD显示各种参数设置情况和测量数据量，可以轮显和键显数据。可实现参数轮显，轮显的参数和时间可预先设置，参数轮显的顺序可任意设定。具有测量A、B、C三相的电压、电流有效值、有功无功功率、视在功率及当前电网频率的功能。具有编程禁止功能和需量复位功能。具有过载报警继电器输出报警信号功能。故障报警功能，电压出现失压、电流严重不平衡、断相、有功反向、电压逆相序、电池欠压等各种事件时，电表液晶及报警指示灯会提出报警。

三、在电网中智能电能表的应用

（1）电能的计量。与传统电表相比，智能电表是可编程的电表，不仅能计量电能，而且可测量和存储更多的数据，功能更加强大。它可以根据预先设置的时间间隔进行测量和存储各类电能和电量数据，具有正反向有功、四象限无功电能计量功能，并可通过软件编程实现组合。它还具有分时计量功能，即可按相应的时段分别累计并存贮总、尖、峰、平、谷有功电能和无功电能[1]。

（2）最大需量的测量。智能电表可测量双向和分时段最大需量，并能显示日期和时间，且能存储带时标的数据。最大需量值可以手动按键清零或抄表器清零， 需量清零有编程开关、密码限制。最大需量测量采用滑差方式，需量周期和滑差时间可设置。当发生电压线路上电、时段转换、清零、时钟调整等情况时，电能表从当前时刻开始，按照需量周期进行需量测量，当第一个需量周期完成后，按滑差间隔开始最大需量测量。在一个不完整的需量周期内，不做最大需量的记录。

（3）数据的管理。智能表能根据需要选择记录六组数据。一组是电压、电流、频率；二组是有功功率、无功功率；三组是有功总电能、无功总电能；四组是功率因数；五组是当前需量；六组是四象限无功总电能。负荷记录间隔时间可以根据规约任意设置，记录数据带有时标。在记录有功总电能、无功总电能、四象限无功总电能，时间间隔为1分钟的情况下，负荷记录存贮空间可记录不少于40天的数据容量。能对特定时刻的重要数据存贮冻结。数据冻结方式分为定时冻结、瞬时冻结、日冻结、约定冻结、整点冻结等。每种冻结方式均可通过相应的冻结数据模式字选择数据类型进行冻结，可选择正向有功电能、反向有功电能、组合无功1电能、组合无功2电能、四象限无功电能、正向有功最大需量及时间、反向有功最大需量及时间、变量等。

（4）电能表运行异常的监控。智能电表可测量电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、相角、电网频率、电池电压等。提供越限监测功能，可对线（相）电压、电流、功率因数等参数设置阀值并进行监测，当某参数超出或低于设定的限值时，以事件方式进行记录。记录电表失压、欠压、过压、断相、全失压、电压逆相序、电流逆相序、电压不平衡、电流不平衡、失流、过流、断流、潮流反向、过载、掉电、需量超限、总功率因数超限等事件，记录参数编程、电表清零、需量清零、事件清零、校时、时区时段参数配置、开表盖、开端钮盒、跳闸、合闸等事件。智能电表能记录三相电压及分相电压的最高电压及出现时间、最低电压及出现时间，统计电压监测时间、超上限时间、超下限时间、电压合格率、电压超限率等；可连续记录统计最近12个结算日的电压合格率统计数据；可测量三相电压、三相电流波形失真度及32次以内谐波含量。智能电能表能实时监测电能质量和供电状况，为解决用电纠纷和用户投诉事件提供依据。同时也能及时发现问题，及时采取相应措施，保证为用户提供合格的电能。能测量电网的运行参数，其测量的数据多，准确性强，数据处理正确，能为电网的事故分析和管理决策提供依据[2]。

（5）智能化需求侧管理。需求侧管理是指电力供需双方共同对用电市场进行管理，以提高供电可靠性，减少能源消耗及供需双方费用支出的一种管理模式。它是以经济激励为主要手段，引导和刺激广大电力用户优化用电方式、提高终端用电效率、实现节电管理系统工程。通过智能电能表可实时监测电网的运行状态，跟踪监测用户用电的全过程，确定最优运行和负荷控制计划，优化用电方案，并通过合理的电价结构引导用户转移负荷，自觉错峰填谷，平坦负荷曲线[3]。

（6）提高配电网负荷预测的准确性。在配电网中，由于负荷节点多、参数多样、表计不全、缺乏实时监控设备等因素，难以获得准确的负荷数据，从电量预测或从现有负荷密度入手进行负荷预测的准确性不够高。利用智能电能表与终端通过信道及时将数据输入到主站， 就能减少不确定因数的影响，提高负荷预测的准确性。

（7）费控功能的应用。费控功能的实现方式分为本地和远程两种。本地费控通过CPU卡、射频卡等固态介质在本地实现费控功能。本地费控电能表的费控功能是在智能电能表内部实现的。远程费控是主站/售电系统借助虚拟介质进行充值及参数设置费控功能的。远程费控实现的功能与本地费控实现的功能是等同的。

（8）服务电力客户。智能电能表能为用户提供用电信息和能耗数据，通过数据对比，反映节能产品和高耗能设备的差异，引导用户采用先进的节能技术和高效的设备，提高终端用电效率。同时，能为用户提供科学用电建议、电力资讯、停限电通知、催费信息等，以加强电力营销工作的管理［5］。

四、结语

最近几年智能电能表预付费功能得到了广泛的推广使用，可以起到报警、显示电量、显示电费余额以及断电的功能，为解决电费回收难的问题提供了一条新的途径，实现了电力营销模式的创新。目前我国智能电表正在稳步地向前发展，通过统一规范，加快智能电表的模块化发展，加强智能电表的系统化功能；深化需求侧管理，智能电表将在智能电网建设中发挥重要的作用。

参考文献

[1]李宝树,陈万昆.智能电表在智能电网中的作用及应用前景[J].电气时代，2010(9):28-30.

[2]王思彤，周晖，袁瑞铭，等.智能电表的概念及应用[J].电网技术，2010，34(4)：17－23.

[3]静恩波.智能电网AMI中的智能电表系统设计[J].电测与仪表，2010，47(7A)：36-39.

[4]聂珣.对智能电网中智能电表技术的展望[J].湖北电力,2010,(34)3：47-48.