淺析智能電網(wǎng)中智能電表的應(yīng)用

王嫄嫄

摘 要 由于新能源、負(fù)荷和用戶需求的變化，傳統(tǒng)的電網(wǎng)管理方式已經(jīng)難以適用于如此多的發(fā)展需求。因此本文分析了目前智能電網(wǎng)和智能電表的發(fā)展情況，以及其可以實(shí)現(xiàn)的功能，并闡述了其帶來的有益效果。

關(guān)鍵詞 智能電表;用戶需求側(cè)響應(yīng);低壓配電

引言

隨著新能源在電網(wǎng)中滲透率的增大，用戶側(cè)需求的多樣性，傳統(tǒng)的電網(wǎng)管理方式已經(jīng)難以適用于如此多的發(fā)展需求，這種背景下，智能電網(wǎng)技術(shù)、甚至物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。智能電網(wǎng)是美國2001年EPRI最早提出“Intelligrid”（智能電網(wǎng)），并開始研究，2009年我國也在“2009特高壓輸電技術(shù)國際會議”上，正式宣布建設(shè)“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”。

電力系統(tǒng)的測量環(huán)節(jié)是智能電網(wǎng)技術(shù)中必不可少的環(huán)節(jié)，也是一切控制的基礎(chǔ)。目前智能電網(wǎng)中主要有電網(wǎng)采集端和個(gè)人采集端，其中，電網(wǎng)采集端主要用于配電網(wǎng)和大型電場等的數(shù)據(jù)采集，如RTU和PMU;而個(gè)人端主要用于家庭或個(gè)人用戶的數(shù)據(jù)采集，如智能電表。

本文將根據(jù)目前智能電網(wǎng)和智能電表的發(fā)展和研究成果，對其功能和作用進(jìn)行歸納。

1 智能電網(wǎng)的發(fā)展

根據(jù)科技智庫咨詢公司的報(bào)告，2020年，全球智能電表安裝量達(dá)7.8億單位，而亞太地區(qū)將占總安裝量的65%，而我國具有世界上規(guī)模最大，數(shù)量最多的智能電表應(yīng)該工程。我國目前追求建設(shè)“安全可靠、共享融合、靈活高效、智能互動(dòng)”的自動(dòng)化智能電網(wǎng)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，達(dá)到電力物聯(lián)[1]。

2 智能電表的發(fā)展

傳統(tǒng)的電表只能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)數(shù)的功能，需要人工抄表，再進(jìn)行收費(fèi)，用戶或企業(yè)很有可能由于不了解電費(fèi)剩余情況導(dǎo)致電能中斷;隨著技術(shù)的發(fā)展，具有自動(dòng)抄表能力的電表，即具有AMR功能的電表產(chǎn)生，AMR技術(shù)是能夠間隔一定的時(shí)間收集用戶的用電數(shù)據(jù)，并通過互聯(lián)網(wǎng)上傳到電網(wǎng)公司的單向數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它還能夠?qū)崿F(xiàn)基本的防竊電;進(jìn)一步的，可以實(shí)現(xiàn)雙向交互的電表產(chǎn)生，即具有AMI技術(shù)的電表，AMI技術(shù)是全面的可雙向進(jìn)行信息交互的系統(tǒng)，在能夠?qū)崿F(xiàn)AMR所能夠完成的技術(shù)的基礎(chǔ)上，還能夠響應(yīng)用戶的需求，實(shí)現(xiàn)削峰填谷，提高電能的利用效率;而目前的智能電表，是集數(shù)據(jù)傳感模塊、無線通信模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和終端應(yīng)用模塊等多功能與一體的智能平臺[2]。

其中，數(shù)據(jù)傳感模塊用于準(zhǔn)確采集實(shí)時(shí)耗電量數(shù)據(jù)，并將信息傳遞給智能電表;無線通信模塊用于基于藍(lán)牙或WIFI等手段實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)收發(fā)，并且無線通信模塊在智能電網(wǎng)中也是重要模塊;數(shù)據(jù)分析模塊用于實(shí)現(xiàn)基于用于需求的人工智能控制，協(xié)助用戶養(yǎng)成良好的用電習(xí)慣，也幫助電網(wǎng)對負(fù)荷實(shí)現(xiàn)高精度控制;終端應(yīng)用模塊用于用戶響應(yīng)智能電表發(fā)來的請求或提醒，并對其下達(dá)響應(yīng)的指令，實(shí)現(xiàn)控制。

3 智能電表的有益效果

智能電表的廣泛應(yīng)用，無論對于用戶還是電網(wǎng)，都帶來了巨大的改變和有益的效果[2]。

3.1 用戶側(cè)的功能

智能電表可以與智能終端，如手機(jī)，實(shí)時(shí)通訊，告知用戶當(dāng)前設(shè)備的耗電量，電價(jià)和用電類型，鼓勵(lì)用戶使用新能源電力，同時(shí)，通過有效的電價(jià)政策，引導(dǎo)用戶在用電低估階段用電，在用電高峰階段節(jié)省電量，以實(shí)現(xiàn)削峰填谷，避免電力系統(tǒng)波動(dòng)過大，還能夠提高電能的利用效率，減少損耗。

智能電表可以實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的費(fèi)用余額，并且結(jié)合用戶歷史用電規(guī)律，建立負(fù)荷模型，預(yù)估每日的耗電量并且計(jì)算出費(fèi)用余額能夠使用的剩余天數(shù);當(dāng)電費(fèi)低于一定額度的時(shí)候通過智能終端提醒用戶及時(shí)繳費(fèi)，防止電量中斷。

智能電表還可以通過智能終端遠(yuǎn)程控制相關(guān)設(shè)備的關(guān)閉，如當(dāng)智能電表檢測到設(shè)備耗電量異常或故障，如耗電量過大 、溫度過高等，則向用戶發(fā)出警報(bào)，用戶可通過終端控制電源關(guān)閉，停止對該設(shè)備的供電，避免造成用電事故;或定時(shí)開啟相關(guān)設(shè)備，如設(shè)定提醒，使用戶在電價(jià)低谷時(shí)開始對電動(dòng)汽車充電等。

當(dāng)電表數(shù)據(jù)被篡改或接線等發(fā)生變化，智能電表可以及時(shí)檢測到并上報(bào)，防止發(fā)生竊電或其他違章用電的行為，提高用電安全性。

3.2 智能電網(wǎng)的構(gòu)建

智能電表作為電網(wǎng)的客戶端，為電網(wǎng)采集大量的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，包括發(fā)電節(jié)點(diǎn)，用電節(jié)點(diǎn)和配電節(jié)點(diǎn)等，能夠幫助電網(wǎng)監(jiān)控頻率、功率、電壓、電流和相位等電力系統(tǒng)的重要參數(shù)， 同時(shí)還可以作為低壓配電網(wǎng)的運(yùn)行評估依據(jù)，進(jìn)而對電網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和故障檢測[3]。

低壓配電是輸配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，對用戶的正常用電有很大的影響，根據(jù)智能電表的采集的數(shù)據(jù)能夠全面了解各個(gè)負(fù)荷規(guī)律，防止負(fù)荷過載等故障發(fā)生。當(dāng)線路上發(fā)生故障時(shí)，位于智能電表中的數(shù)據(jù)傳感模塊能夠?qū)⒐收闲畔鬟f給上級系統(tǒng)，上級系統(tǒng)根據(jù)故障信息能夠準(zhǔn)確判斷故障位置和故障類型，從而發(fā)出相關(guān)指令解決故障問題，保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。目前還有無人機(jī)巡線技術(shù)，如果將兩者進(jìn)行結(jié)合，能夠進(jìn)一步加快故障的發(fā)現(xiàn)和維修。

電力系統(tǒng)中，需要針對負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測和管理。基于負(fù)荷的日消耗量，月消耗量和年消耗量等數(shù)據(jù)，可得到不同時(shí)間維度的預(yù)測模型，根據(jù)預(yù)測模型對負(fù)荷進(jìn)行高精度管理，使負(fù)荷曲線得到優(yōu)化，構(gòu)建節(jié)約型電網(wǎng)。常規(guī)的負(fù)荷預(yù)測分為短期預(yù)測和中長期預(yù)測，常用的預(yù)測的算法有回歸分析法時(shí)間序列法等[4]。

4 結(jié)束語

智能電網(wǎng)和智能電表的普及是電力系統(tǒng)的必然趨勢，相信未來會大力加強(qiáng)相關(guān)科技的研發(fā)和技術(shù)的提升，解決當(dāng)前存在的困難，如縮短網(wǎng)絡(luò)延時(shí)，提高網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，提高數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確度等。智能電網(wǎng)的研究涉及計(jì)算機(jī)、通訊和數(shù)據(jù)安全等多個(gè)領(lǐng)域，隨著各領(lǐng)域的進(jìn)步，我國的電力系統(tǒng)會更加完善，成為科技強(qiáng)國和創(chuàng)新之邦。

參考文獻(xiàn)

[1] 靈溪.南方電網(wǎng)：2030年粵港澳大灣區(qū)建成世界一流智能電網(wǎng)[J].電力系統(tǒng)裝備，2010，（9）：30-31.

[2] 王思彤，周暉，袁瑞銘，等.智能電表的概念及應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2010，34（4）：17-23.

[3] 宋國慶.智能電網(wǎng)條件下的智能電表系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[D].長春：吉林大學(xué)，2019.

[4] 張興富，李建偉.智能電表在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].電子世界，2019，（22）：110-113.