淺析電力系統(tǒng)中智能型電能計量表問題

【摘 要】隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展和用戶對用電管理水平要求的不斷提高，大規(guī)模集成電路在電能計量表中得到廣泛的應(yīng)用，電能計量表的功能逐漸增多并日趨智能化。筆者結(jié)合多年工作實踐，對智能電表相關(guān)問題進行分析探討，總結(jié)出一些粗淺經(jīng)驗，以供參考。

【關(guān)鍵詞】智能電表；工作原理；重要意義

0 引言

人類自從進入工業(yè)生產(chǎn)，就大量消耗著有限的自然資源。能源供應(yīng)已經(jīng)成為國家經(jīng)濟發(fā)展的命脈，能源安全關(guān)系到國家利益。為了保持經(jīng)濟穩(wěn)定、長期、快速發(fā)展，延長能源使用時間，既要積極探索減少能源消耗的方法，又要努力開發(fā)多種形式的新型能源并將之與傳統(tǒng)能源進行整合，統(tǒng)一配置使用，摒棄高消耗低利用的能源使用模式，保證國家能源安全，電力系統(tǒng)的智能化就成為必然的選擇。

1 智能電表的概念與工作原理

智能電表是一種新型全電子式電表，具有電能量計量、實時監(jiān)控、自動控制、信息交互及數(shù)據(jù)處理等功能。智能電表是智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集的重要基礎(chǔ)設(shè)備，承擔著原始電能數(shù)據(jù)采集、計量和傳輸?shù)娜蝿?wù)，是實現(xiàn)信息集成、分析優(yōu)化和信息展現(xiàn)的基礎(chǔ)。智能電表不同于傳統(tǒng)電表之處在于可以雙向?qū)崟r通信，能夠提供實時數(shù)據(jù)，為實施階梯電價提供了可能。

工作原理：用戶持IC卡交款購電，售電管理機將購電量寫入IC卡中.用戶持IC卡在感應(yīng)區(qū)刷非接觸式IC卡。即可合閘供電。當表內(nèi)剩余電量等于報警電量時斷電報警，此時用戶在感應(yīng)區(qū)刷卡即可恢復(fù)供電：當剩余電量為零時，自動拉閘斷電，用戶須再次持卡交費購電才可以恢復(fù)用電。

2 智能型電能計量表功能

智能型電能計量表能夠?qū)崿F(xiàn)多種基本功能，由于采用了微處理器，它也可根據(jù)需要進行功能擴展或功能變更。以下對其常見功能進行簡單說明。

2.1 用電計量功能

包括累計計量和實時計量兩類功能，實現(xiàn)累計功能時準確度要達到0.1度。實現(xiàn)實時計量功能時當用戶使用的電功率越大的時候所計量到的功率值也越準確。

2.2 時段控制功能

電表操作人員可以通過專用的介質(zhì)對表內(nèi)部設(shè)計的一個日計時誤差相當準確的百年日歷實時時鐘進行調(diào)節(jié)。作為主控制模塊的單片機可以以設(shè)定的周期對此時鐘進行讀取。實現(xiàn)時段控制功能的手段可以是設(shè)定一個電量凍結(jié)時間把電量存起來，或是記錄代表日的整點功率。

2.3 復(fù)費率功能（分時計費功能）

復(fù)費率的基本思想就是利用經(jīng)濟杠桿，使用電的峰值和谷值的電價有所差別，電價采取峰值高，谷值低，這樣對于用電質(zhì)量的改善經(jīng)濟效益的提高都有顯著作用。

2.4 最大需量計量

在設(shè)計電表時可以預(yù)先對用戶用電的最大需量進行限定，再測量個時段的用電需量.選出其中的最大值與預(yù)先設(shè)定的這個最大需量值進行比較，若發(fā)現(xiàn)超過了限定值，電能表將發(fā)出報警信號。

2.5 預(yù)置參數(shù)功能

電能表根據(jù)其實現(xiàn)的功能不同需要預(yù)置的參數(shù)也有所不同，一般可以預(yù)置的參數(shù)有：時區(qū)、時段、凍結(jié)日、代表日、波特率、最大需量值，滑差步進時間、時段限額、時段費率、用戶級別、表號等。設(shè)定方法可以分為本地或遠程實現(xiàn)，本地可以利用掌上電腦，手持抄表器等實現(xiàn)；遠程可利用數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，以太網(wǎng)與上位機通信實現(xiàn)。本課題中本地實現(xiàn)是利用鍵盤輸入來進行表號，波特率等設(shè)置，遠程實現(xiàn)是利用數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)通過以太網(wǎng)與上位機通信進而可以實現(xiàn)遠程預(yù)置參數(shù)。

2.6 監(jiān)控功能

電能計量表對系統(tǒng)線路監(jiān)控功能可以表現(xiàn)為兩個方面：當線路中的功率超過限定額度時，會發(fā)出報警信號，當超過功率限額的時間大于預(yù)先設(shè)定的時間值時發(fā)出跳閘信號；當電表應(yīng)用于預(yù)付費系統(tǒng)時。當電量小于額定的最小值但大于零的時候電表發(fā)出報警信號，當剩余電量小于等于零的時候電能表發(fā)出跳閘信號。電能計量表對自身運行狀態(tài)的監(jiān)控功能表現(xiàn)為當表內(nèi)電池欠電壓，時鐘或存儲器等出現(xiàn)故障時，電能計量表可以通過亮燈或蜂鳴器的方式作為信號提示。

2.7 數(shù)據(jù)顯示功能

電能計量表要求能夠顯示出所測的電量信息，其對于這些電量數(shù)據(jù)的顯示有兩種方式：循環(huán)顯示是在顯示屏上依次循環(huán)顯示出用戶所關(guān)心的電量信息內(nèi)容，；固定顯示為用戶可以自由的選擇所需要在顯示屏上固定顯示的項目，其他未設(shè)定的項目可以通過按鍵切換顯示。 2.8 預(yù)付費功能

電能表的MCU模塊采用了單片機，利用其單片機的接口擴展功能與用于預(yù)付費系統(tǒng)中的專用介質(zhì)配合實現(xiàn)預(yù)付費功能。

2.9 脈沖輸出功能

通過輔助端子輸出24路經(jīng)光電隔離的電能脈沖信號，可供校表用。

2.10 存儲功能

智能型電能計量表需要存儲一定時間內(nèi)的電量信息數(shù)據(jù)以方便抄表和對電費的結(jié)算。

2.11 事件記錄功能

電能計量表可以記錄下異常情況發(fā)生時的時問和此時電表的狀態(tài)等。查看電表的事件記錄有利于分析其異常出現(xiàn)的原因，使電表的運行更加穩(wěn)定可靠。

2.12 數(shù)據(jù)通信功能

本設(shè)計中的智能型電能計量表通過RS485通信接口與智能型數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)進行通信，再通過以太網(wǎng)與上位機連接，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速、實時傳輸，系統(tǒng)參數(shù)的遠程設(shè)置，和對系統(tǒng)時鐘的校對。

3 智能型電能計量對電力系統(tǒng)發(fā)展的重要意義

（1）提高電力系統(tǒng)的安全性和供電可靠性。利用智能電網(wǎng)“自愈”功能，可以準確、迅速地隔離故障元件，并在較少人為干預(yù)的情況下使系統(tǒng)迅速恢復(fù)到正常狀態(tài)。

（2）實現(xiàn)電網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展。促進了電網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)技術(shù)、設(shè)備、運行和管理等方面的提升。

（3）減少有效裝機容量。我國不同地區(qū)電力負荷特性差異大，通過智能化的統(tǒng)一調(diào)度，獲得錯峰和調(diào)峰等聯(lián)網(wǎng)效益；通過分時電價機制，引導(dǎo)用戶低谷用電，減小高峰負荷。

（4）降低系統(tǒng)發(fā)電燃料費用。滿足煤電基地的集約化開發(fā)，優(yōu)化我國電源布局，降低燃料運輸成本；通過降低負荷峰谷差，可提高火電機組使用效率，降低煤耗，減少發(fā)電成本。

4 智能型電能計量表發(fā)展趨勢

近年來，隨著用電管理的要求的不斷提高，各種新型智能型電能計量表不斷推出，型號各異，功能眾多，但其基本原理相同，主要完成的功能可歸結(jié)為三個方面：計量、計費功能，包括分時）計量、最大需量計量和預(yù)付費等；保護功能，包括過電流、過電壓保護與防竊電等；通信功能，可以是通過RS485、RS232接口與數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)與上位機通信、紅外通信、無線電通信或IC卡模式等。在電能計量表功能發(fā)展的帶領(lǐng)下，抄表也經(jīng)歷了不同的時期，實現(xiàn)了從手動抄表到自動抄表的過渡，其中出現(xiàn)了以PDA（掌上電腦）為代表的手持式抄表器、IC卡表自動抄表系統(tǒng)、電力載波自動抄表系統(tǒng)、區(qū)域遠紅外抄表、車載抄表系統(tǒng)等。本設(shè)計中采用RS485接口與電能管理系統(tǒng)中的智能數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)進行通信，并且通過以太網(wǎng)與上位機連接從而實現(xiàn)遠程電能管理。

5 結(jié)束語

隨著信息化進程得以不斷深化，已經(jīng)進入各種領(lǐng)域及行業(yè)，其中電力行業(yè)就是一個方面，現(xiàn)在人們提到最多的概念就是智能電網(wǎng)。世界各國的電網(wǎng)都朝著智能化的方向而發(fā)展，是面對未來挑戰(zhàn)所走的一條正確的道路，同時也是21世紀世界電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢和內(nèi)在要求。智能電網(wǎng)的建立，必不可少的就是智能電表，智能電表的快速發(fā)展能夠反映出智能電網(wǎng)的自動化以及信息化的發(fā)展程度。

[責(zé)任編輯：劉帥]