浅谈智能电能表在电能计量的应用

黄泽虹

摘 要： 本文介绍智能电能表的基本概念、构成及工作原理。通过对比智能电能表与多功能电能表的区别，阐述智能电能表的功能，最后分析智能电能表在电能计量中的应用前景。

关键词： 智能电能表；基本概念；功能；阶梯电价；应用前景

0.前言

近年来，随着各种先进技术在电网中的广泛应用，智能化已经成为电网发展的必然趋势，中国在“十二五”规划纲要中明确提出“推进智能电网建设，切实加强城乡电网建设和该改造，增强电网优化配置电力能力和供电可靠性”。智能电网（smart power grids），又称为“电网2.0”。作为智能电网的终端，智能电能表对于电网实现信息化、自动化、互动化具有重要支撑作用，是实现电网与用户实时交互响应、增强电网综合服务能力、提高用电效率、促进节能减排的重要手段。

1.智能电能表基本概念

智能电网最终目的是实现智能化用电，用户通过安装在家中的设备了解耗电情况、实时电价等用电信息，合理调整空调、冰箱等家用电器的工作时间。而电力企业可以及时地获取用戶的用电信息，通过各项用电优惠政策调节用户的用电习惯，有利于电力系统更加平稳、可靠地运行。在智能家庭的构建过程中，智能电能表一方面通过电力线、手机网络等通信网络传送信息，在用户和电力企业间建立了一条双向网络；另一方面智能电能表将和智能电视、智能洗衣机等家庭智能电器相连，实施科学合理的家庭用电计划。与传统的电能表相比较，智能电能表不再是一个终端产品，它是连接用户和电力企业的一个中间环节，将用电信息以及配电信息及时告知给用配电双方，达到资源利用效率的最大化。

2.智能电能表的构成及工作原理

智能电能表（smart electricity meter）是由测量单元、数据处理单元、通信单元等组成，是具有电能量计量、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。智能电能表是由电子元器件构成，它的工作原理是被测交流电压和电流经过高精度采样后送到专用电能计量芯片，由电能表集成电路对采样电压和电流信号进行处理数字，转换成与电能成正比的脉冲频率信号输出送给微处理器，微处理器将脉冲信号依据时段费率进行分时累加，得到总电量和各费率电量，结果存到数据存贮器中。微处理器同时完成显示和与外部进行信息交换的功能，其原理框图如图1所示[1]。

3.智能电能表和多功能表的区别

现阶段广泛应用的电子式多功能电能表被称为第二代电能表，它具备分时和复费率计量功能。智能电能表是在第二代电能表的基础上，为满足电力用户用电信息采集系统建设的需要开发而成的第三代电能表。智能电能表和多功能表的区别主要有两方面：

（一）功能的区别

智能电能表和多功能电表在计量、测量和保存数据功能都一样，都包含费率计费功能，但智能电脑表还具备了以下功能：

（1）具备阶梯电价功能，支持智能需求管理

阶梯电价全名为阶梯式累进电价[2]，是指把用电量设置为若干个阶梯，随着用电量的增加，电价逐级递增，是针对阶梯电量制定的单位电价。我国阶梯电价政策形成历时4年，2010年，中国发改委出台《关于居民生活用电实行阶梯电价的指导意见（征求意见稿）》，2012年7月，阶梯电价在全国全面试行。目前，智能电能表具有的以下功能能够有力地支持阶梯电价结算：a.正向、反向有功电能计量功能。b.具有分时计量功能。c.至少存储上 12 个月的总电能和各费率电能量。d.具有2套阶梯电价，可在设置的时间点启用另一套阶梯电价计费，每套费率至少支持4种费率，能够满足多套阶梯电价的需求。

（2）具备费控功能

a.通过远程方式实现费控功能

智能电能表的远程方式通过载波等虚拟介质和远程售电系统实现。远程费控

电能表，主要实现计量功能，计费功能主要由远程的主站/售电系统完成，当用户欠费时由远程主站/售电系统发送拉闸命令，给用户断电，当用户充值后，远程主站/售电系统再发送合闸命令，表判断命令有效后允许用户合闸。

b.安全认证要求

通过虚拟介质对电能表进行参数设置或下发远程控制命令操作时，需通过严

格的密码验证，以确保数据传输安全可靠。加密算法应采用国密SM1算法。

（3）具备双向通信和信息互享功能

智能电能表是连接用电用户和配电中心的一个中间环节，将用电信息以及配电信息及时告知给用配电双方。普通型电能表只具备电能计量功能；多功能电能表只是实现了单向通信，即用户的用电信息通过通信网络传输到供电企业，供电企业的有关信息不能够及时告知用户；而智能电能表实现了用户和供电公司之间真正的双向通信和信息互享，而且具备付费模式可变、支持微型分布式发电、电能质量检测以及系统升级等功能，能够满足智能化家庭中用电管理模式的要求。相对于普通电能表和多功能电能表，智能电能表的通信功能要更为强大和复杂[3]。

（二）规格尺寸的区别

大部分厂家生产的多功能电能表没有统一尺寸，不同厂家的多功能电能表尺寸各异，铭牌、显示、功能输出都不一样，同一类型的多功能电能表往往需要根据不同厂家的型号准备库存。各个厂家的多功能电能表显示代码不一样，显示内容顺序不一样，抄表人员需要了解不同厂家的电能表显示内容抄表，计量人员需要根据不同厂家的输出端子要求接线，工作程序比较繁琐。智能电能表规定了外观结构、安装尺寸以及表盖、表座的颜色，大大减少了智能表的库存，更好地发挥集约化管理效益；各类智能电能表显示代码、显示顺序和显示内容要求一致，方便抄表人员抄表；规范了智能表的接线芯端子，方便了计量外勤人员安装接线，也能使检测人员使用智能端子批量校验智能表，提高工作效率[4]。

4.智能电能表前景

通过以上比较可以发现，智能电能表的今后发展体现为以下4点：

（1）以智能电网建设要求为导向，实现电能量计量、防窃电、实时监测、

信息交互、自动控制的先进性；实现不同环境、不同实际安装条件等因素的适用性；实现外观、结构及安装尺寸的统一性。“智能电网”的建设必将淘汰所有的感应式电能表及不具备双向通信功能、结构简单的电子式电能表。取而代之的是能实现供电企业与用户进行双向通信的智能电能表。

（2）实现合理、经济、安全使用电能目的。作为“智能电网”的终端—智能

电能表，它依托“智能电网”所构建的强大的数字化信息网络和数据分析处理系统，通过电能信息显示屏、互联网以及各种通信网络，向用户实时提供内容丰富的用电信息；同时，在信息网络架构的“智能电网”中，智能电能表又担负着数据终端采集器的任务，向“智能电网”源源不断地提供内容详尽的计量数据。普通居民用户，在家里就能通过电能信息显示屏或互联网等方式，及时获知详细的用电信息，甚至可以将家用电器与智能电能表相连，形成智能家庭电器区域网，用户通过智能电能计量系统指挥智能电能表，远程控制家中电器的使用。

（3）有力地支持阶梯电价结算作用。通过引导电力用户特别是用电量多的用户

调整用电行为， 保障用电少的居民少负担，实现改善电价结构并建立合理的电价机制的目的，促进合理、节约用电。

（4）规范电能表统一标准。智能电能表，作为一种将在全国范围统一投入使用

并全国联网运行的新型设备，有望解决目前全国各地区电能表功能、费率、验收条件、外观尺寸、显示抄读内容、失压断流判断标准、通信规模不统一的问题。统一标准后的智能电能表，将更加便于表计的生产和流通、安装和抄读、检定和售后服务，还将方便电能表配套设备的制造和设计，能够极大地促进电能计量事业的发展和进步。

5.结论

使用智能电能表，能够实现用户明白消费、计划用电，有效节能的目的。通过建立智能电能表系统，把微机、通讯和计量技术结合起来，集电能计量、数据采集和处理于一体，实现对电能表的远程控制，从根本上减轻人员的繁杂劳动，提高工作效率，减少部门与客户的纠纷，适应现代人们对缴费的需求。构建智能电网管理系统，结合通讯网络技术，建立远程抄表和用电负荷控制系统，实现电力供需平衡、保证电网安全有序供电，具有广阔的应用前景。

参考文献

[1] 江宇红.单相费控智能电能表的原理及应用[J].計量与测试技术，2011，38（5）：6-8.

[2] 李士林，王 艳.智能电能表对阶梯电价的支持功能分析[J].河北电力技术，2011，30（1）：9-10.

[3] 朱中文，周韶园.智能电能表的概念、标准化和检测方法初探[J].电测与仪表，2011（6）：48-52.

[4] 王黎军，吕宁.多功能电能表与智能电能表的异同[J].科学之友，2011（1）：41-42.