淺析費控智能電表在電網(wǎng)中的應用

一、概述

隨著(zhù)國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人民生活質(zhì)量迅速提高,對電力的需求也越來(lái)越大。但是，當前居民用電的管理過(guò)于落后，居民用電管理收費多年來(lái)一直采取先用電、后抄表、再付費的傳統作業(yè)方式。據統計，僅電力部門(mén)的抄表隊伍人數就數以萬(wàn)計，且人為抄表方式工作效率低，勞動(dòng)強度大，而且還會(huì )存在抄表不到位、估抄、漏抄、錯抄、錯算及抄表周期長(cháng)等問(wèn)題，對竊電的防治更無(wú)從談起。在社會(huì )走向信息化，網(wǎng)絡(luò )化，電力系統大踏步現代化的今天，手工抄表成為制約供電系統現代化管理的一大障礙。就系統的完整性而言，電力系統從發(fā)電，配電，傳輸一直到區域變電所已基本實(shí)現網(wǎng)絡(luò )化管理，而唯獨用戶(hù)終端沒(méi)有和網(wǎng)絡(luò )連接上，造成了系統的不完整，直接或間接的影響了系統潛能的發(fā)揮。給供電管理部門(mén)造成了人力、物力、時(shí)間上的極大浪費。為了適應社會(huì )的需要，保證用戶(hù)安全、合理、方便地用電，對傳統的電表和用電的管理模式進(jìn)行了改造，使之符合社會(huì )發(fā)展的需要。

正是由于以上背景，智能電度表應運而生。所謂智能電表，就是應用計算機技術(shù)，通訊技術(shù)等，形成以智能芯片(如CPU)為核心，具有電功率計量計時(shí)、記費、與上位機通訊、用電管理等功能的電度表。

二、智能電能表分類(lèi)

電能表作為電費收取的計量依據,涉及到一個(gè)抄表問(wèn)題,因此有必要從電度表的抄表方式進(jìn)行分類(lèi)。

1. IC卡電能表收費系統

IC卡電表收費系統的成本較低、可靠性高、使用壽命長(cháng)。

IC卡是用硅片來(lái)存儲信息的,一張IC卡至少也可以使用10年以上。IC卡電表收費系統安全性高,不易仿制,收費準確,不易出錯。它具有很強的加密性。采用IC卡電表收費系統可提高居民用電收費的管理水平,確保電力部門(mén)能及時(shí)收到電費(用戶(hù)不繼續買(mǎi)電,將被斷電)。IC卡表的系統功能包括預收費功能,報警功能,斷電功能,顯示功能和加密功能。

IC卡表的整個(gè)收費系統包括主機,IC卡電表和IC卡三部分。IC卡電表收費系統,實(shí)現了用電收費電子化,其技術(shù)成熟可靠,電力部門(mén)可以不必再為收費問(wèn)題而發(fā)愁。但是,從系統的角度來(lái)看,由于用戶(hù)終端與系統主機并沒(méi)有直接聯(lián)系,只有在用戶(hù)持卡交費時(shí)才能了解到用戶(hù)情況,信息反饋滯后,可以講,用戶(hù)終端仍然與整個(gè)網(wǎng)絡(luò )脫節。從長(cháng)遠來(lái)看,IC卡收費系統只能作為一種過(guò)渡性產(chǎn)品。

2. 遠程自動(dòng)抄表系統

遠程自動(dòng)抄表系統實(shí)現用電數據的自動(dòng)抄收,可杜絕人工操作的一切弊端。用戶(hù)的用電數據可直接進(jìn)入用電營(yíng)業(yè)的計算機管理系統,用電管理人員可隨時(shí)監視用電情況,發(fā)現問(wèn)題 (如故障、竊電等)及時(shí)處理。采用遠傳抄表可以同時(shí)取得總表讀數和分表總讀數,隨時(shí)掌握線(xiàn)損情況,并較容易地分析線(xiàn)損原因以便加以處理。居民在銀行開(kāi)設個(gè)人賬戶(hù),營(yíng)業(yè)計算機管理系統與銀行聯(lián)網(wǎng),完成數據的自動(dòng)抄收、處理、銀行轉賬交費等全套操作,可真正實(shí)現用電管理的自動(dòng)化?，F在盤(pán)錦供電公司的遠傳抄表系統采取低壓電力線(xiàn)載波抄表系統，直接利用現有低壓輸電線(xiàn)路進(jìn)行數據傳輸的集中抄表系統,省去了鋪線(xiàn)工程,優(yōu)勢明顯。該系統集微電子技術(shù)、通訊技術(shù)和計算機技術(shù)于一體的高新產(chǎn)品,具有高可靠且安裝簡(jiǎn)單等顯著(zhù)特點(diǎn)。

三、費控智能電表的功能及特點(diǎn)

智能電能表由測量單元、數據處理單元、通信單元等組成，具有電能計量、信息儲存及處理、實(shí)時(shí)監測、自動(dòng)控制、信息交互等功能。通過(guò)表內輸出信號來(lái)控制斷路器實(shí)現負載的通與斷，以督促用戶(hù)先買(mǎi)電后用電。通過(guò)多種費率來(lái)有效調節電網(wǎng)負荷平衡，削峰填谷，使用電更合理化、有效化。

(一)功能

1.電能計量和復費率功能:按照預先設定的分時(shí)時(shí)段，完成分時(shí)正向有功功率、反向有功功率各費率與總電能計量，正向無(wú)功功率、反向無(wú)功功率各費率與總電能計量，以及四象限無(wú)功電能計量等功能。

2.最大電能需求量記錄功能:對最大電能需求量及其發(fā)生時(shí)間進(jìn)行記錄，并目需求量周期與滑差時(shí)間可選。

3.電能量?jì)鼋Y與存儲功能:按照每月規定的時(shí)間或實(shí)時(shí)命令，對有關(guān)電量數據凍結并保存，凍結的數據包括括正向有功功率各費率及總電能、反向有功功率各費率及總電能、正向無(wú)功功率各費率及總電能、反向無(wú)功功率各費率及總電能等，并記錄當時(shí)的凍結時(shí)間。

4.負荷曲線(xiàn)記錄功能:按照設定的時(shí)間間隔，對有關(guān)參量數據進(jìn)行滾動(dòng)數據記錄，間隔時(shí)間用戶(hù)設定。

5.獨立的RS485通信接口和紅外通信接口功能:通過(guò)RS485通信在一定的通信規約下進(jìn)行通信，實(shí)現本地或遠方抄表以及參數設置。

6.可測量總及各分相有功功率、無(wú)功功率、功率因數、分相電壓、分相電流，頻率等運行參數。

7.電能表數據顯示功能:按照用戶(hù)的要求進(jìn)行設定輪換顯示和按鍵顯示的內容，在電能表自帶的顯示屏上顯示相應的電量值。

8事件記錄功能：如記錄各相失壓、失流的次數以及發(fā)生、結束的時(shí)刻;掉電時(shí)間、次數、清零時(shí)間、次數等。

9.清零：包括電能表清零和需量清零兩種功能

10.信號輸出，包括電能量脈沖輸出和多功能信號輸出。

11.時(shí)鐘采用內置硬時(shí)鐘。

12.安全保護電能表應具有編程開(kāi)關(guān)和編程密碼雙重保護措施，以防止非授權人進(jìn)行編程操作。

13.停電抄表在停電狀態(tài)下能通過(guò)按鍵或非接觸方式喚醒電能表抄讀數據。

14.報警應由發(fā)光或聲音報警輸出，報警事件包括：失壓、失流、逆相序、過(guò)載、電池欠壓等。

(二)特點(diǎn)

1.智能電表功耗較低，一般每塊表的功耗僅有0.6w~0.7w左右。

2.精度高，就表的誤差范圍而言，2.0級電子式電能表在5%~400%標定電流范圍內測量的誤差為±2%,而且目前普遍應用的都是精確等級為1.0級，誤差更小。

3.過(guò)載、工頻范圍寬，智能電表的過(guò)載倍數一般能達到6~8倍，有較寬的量程。

4.智能表在形式、規格、尺寸、品種以及通信協(xié)議等國家電網(wǎng)公司都制定出嚴格的規范標準，因此有利于檢定和安裝。

四、費控智能電能表在電網(wǎng)中的應用

1. 優(yōu)化分布式能源配置

分布式能源與配電網(wǎng)并網(wǎng)運行時(shí)還存在很多問(wèn)題，供電企業(yè)通過(guò)智能電表對配電系統實(shí)時(shí)監控、控制和調節，掌握分布式電源的特性及其與電網(wǎng)運行的相互影響，優(yōu)化分布式能源配置，從而達到將電能以最經(jīng)濟與最安全的輸配電方式輸送給終端用戶(hù)，提高電網(wǎng)運營(yíng)的可靠性和能源利用效率。

2. 提高負荷預測的準確度

隨著(zhù)智能電表的推廣應用，大用戶(hù)可以通過(guò)智能電表向供電公司上傳用戶(hù)近期的用電計劃，有分布電源的用戶(hù)可以由智能電表上傳自己的發(fā)送電計劃及分布電源的發(fā)電數據。供電企業(yè)將用戶(hù)計劃用電的容量、時(shí)間和各用戶(hù)計劃用電的順序作為負荷預測的準確信息，自動(dòng)干預負荷預測系統，可以提高負荷預測的準確度，減少電網(wǎng)備用容量，提高電網(wǎng)經(jīng)濟效益。

3. 提供故障分析依據

供電企業(yè)可以通過(guò)智能電表對用戶(hù)用電情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，實(shí)現異常狀態(tài)的在線(xiàn)分析，動(dòng)態(tài)跟蹤和自動(dòng)控制，提高供電可靠性。當故障發(fā)生后可以通過(guò)智能電表查詢(xún)異常用電記錄，為故障分析提供可靠的實(shí)時(shí)數據。

4. 智能化需求側管理

智能電表采集更多的電網(wǎng)實(shí)時(shí)運行數據(電壓、電流和功率等)，對用電設備的狀態(tài)、能耗進(jìn)行智能監測與控制，從而掌握更加詳細的用戶(hù)負荷情況，自動(dòng)編制和優(yōu)化有序用電方案，自動(dòng)實(shí)施，過(guò)程跟蹤，自動(dòng)監測和效果評估，達到需求側智能化管理。

5. 促進(jìn)智能用電新技術(shù)發(fā)展

智能電表的廣泛應用，使得供電企業(yè)由人工抄表向自動(dòng)抄表轉型，同時(shí)獲取更多的用電數據，經(jīng)過(guò)分析與處理，以智能電表為網(wǎng)關(guān)通過(guò)雙向實(shí)時(shí)通信將實(shí)時(shí)電價(jià)信息、繳費信息和用電信息等通知給用戶(hù)，優(yōu)化客戶(hù)服務(wù)并促使用戶(hù)合理利用電能，參與負荷調節。

五、結論與展望

當前,全國電力供需矛盾突出,加強電力需求管理,控制不合理用電也是節約。實(shí)現電力需求管理和綜合電力資管理,是電力供應發(fā)展的方向。集中式智能電能表不僅能現電能計量、還能實(shí)現電能控制。當電力充足時(shí),可復費率計量,降低電價(jià),鼓勵用電;電力供用緊張時(shí),可限制用電或止供電,提高電價(jià),保證重點(diǎn)用電需求?，F在我國城鎮通訊絡(luò )已比較完備,并已延伸到各個(gè)角落,應用集中式智能電能構建智能電能管理系統,并結合通訊網(wǎng)絡(luò )技術(shù)通過(guò)遠程抄表建立用電負荷控制系統,實(shí)現電力供需平衡,保證電網(wǎng)安全有著(zhù)廣闊的應用前景,也為實(shí)現電力需求側管理提了一條新途徑。

智能抄表系統是利用當代微機技術(shù)、數字通訊技術(shù)與計量技術(shù)的完美結合，集能耗計量、數據采集、數據處理于一體，將城市居民能耗信息與綜合處理相結合的系統。該系統使供電部門(mén)從根本上減輕人工上門(mén)抄表的繁雜勞動(dòng)。準確而便捷的收費系統，既可節省人力，又可減少相關(guān)事業(yè)部門(mén)與客戶(hù)之間的糾紛，不但能提高管理部門(mén)的工作效率，也適應了現代用戶(hù)對繳費的新需求。