智能電網(wǎng)環(huán)境下的電能計(jì)量

【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和智能電網(wǎng)建設(shè)的逐步完善，智能技術(shù)在電能計(jì)量領(lǐng)域得到了有效運(yùn)用，數(shù)字化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化成為現(xiàn)代電能計(jì)量系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。本文簡(jiǎn)要介紹了智能電能計(jì)量系統(tǒng)，論述了智能電網(wǎng)中電能計(jì)量的特點(diǎn)，同時(shí)指出了當(dāng)前智能計(jì)量系統(tǒng)發(fā)展中存在的一些問(wèn)題，最后針對(duì)我國(guó)智能電能計(jì)量系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀提出建議。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng);智能化;電能計(jì)量

Abstract：With the development of science and technology and gradual improvement of the construction of smart grid，intelligent technology has been effectively used in the field of the electric energy metering，digitalization，intellectualization，standardization，systematization and networking is the development trend of modern electric energy metering system.The present paper briefly introduces the intelligent electric energy metering system，discusses the characteristics of the intelligent electric energy metering in the smart grid，at the same time，points out some problems existing in the current development of intelligent electric energy metering system，finally，makes recommendations to the development of intelligent electric energy metering system in China.

Keyword：smart grid;intellectualization;electric energy metering

引言

全球資源環(huán)境問(wèn)題日趨嚴(yán)峻，能源價(jià)格波動(dòng)劇烈，電力負(fù)荷快速增長(zhǎng)，為全面支持清潔能源和低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提升供電質(zhì)量和服務(wù)水平，國(guó)家電網(wǎng)公司在2009年提出建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨架網(wǎng)絡(luò)[1-3，5]，各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特征的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，建成堅(jiān)強(qiáng)可靠、經(jīng)濟(jì)高效、清潔環(huán)保、友好互動(dòng)的現(xiàn)代電網(wǎng)。

電能是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活極為重要的二次能源。電能計(jì)量貫穿了發(fā)電、輸電、變電、配電、用電各個(gè)環(huán)節(jié)，電能計(jì)量的公平、公正、公開(kāi)直接關(guān)系到發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)和用戶的利益，同時(shí)還涉及許多技術(shù)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題[2]。傳統(tǒng)的電能計(jì)量已經(jīng)無(wú)法滿足分時(shí)電價(jià)、網(wǎng)上繳費(fèi)等需求，隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的推進(jìn)，數(shù)字化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化[4-6]成為電能計(jì)量的發(fā)展方向。

1.智能電能計(jì)量系統(tǒng)

智能電能計(jì)量系統(tǒng)是利用高級(jí)測(cè)量、高速通信，高效控制等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、分析、存儲(chǔ)及信息反饋發(fā)布的全程數(shù)字化和自動(dòng)化，構(gòu)建起數(shù)字信號(hào)傳輸、高度信息化、操控智能化的開(kāi)放式計(jì)量系統(tǒng)[4，7-10]。智能計(jì)量系統(tǒng)主要由智能電能表、通信系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)三大部分組成。

圖1 智能電能計(jì)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

智能電能表、互感器采集的數(shù)字化計(jì)量信息，通過(guò)高速通信網(wǎng)絡(luò)上傳至信息分析處理中心，經(jīng)分析整理后的數(shù)據(jù)傳送給供電公司和用電客戶，并自動(dòng)生成電量電費(fèi)清單、故障處理指令以及各種統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告[4，10-13]。圖1是智能電能計(jì)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

2.智能電網(wǎng)中電能計(jì)量的特點(diǎn)

智能電能計(jì)量系統(tǒng)是智能電網(wǎng)的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化和互動(dòng)化的強(qiáng)大數(shù)據(jù)支撐。目前，國(guó)家電網(wǎng)公司供區(qū)的智能電能表應(yīng)用量占全球的一半，用電信息采集系統(tǒng)成為世界上最大的電能計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)。截至2013年年底，國(guó)家電網(wǎng)公司累計(jì)安裝智能電能表1.82億只，實(shí)現(xiàn)采集1.91億戶，不僅為生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)監(jiān)控分析系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，還為大數(shù)據(jù)管理、云計(jì)算應(yīng)用提供了海量數(shù)據(jù)[16]。

2.1 完善電能計(jì)量信息系統(tǒng)

智能電能計(jì)量系統(tǒng)運(yùn)用先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)和通信技術(shù)，具有信息傳輸快、處理速度快、傳輸準(zhǔn)確、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，使計(jì)量信息的獲取、傳輸和處理實(shí)現(xiàn)了一體化和實(shí)時(shí)化[17]。它通過(guò)先進(jìn)、安全、智能的信息采集和測(cè)量技術(shù)，提供準(zhǔn)確實(shí)時(shí)、詳實(shí)可靠的數(shù)字化測(cè)量數(shù)據(jù)信息，為實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的信息化和智能化提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支撐[17-19]。發(fā)達(dá)的數(shù)字化信息網(wǎng)絡(luò)具備大信息流量和高速信息處理能力，有效地解決了目前運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸慢、存儲(chǔ)量小的問(wèn)題，極大地提高了電能計(jì)量裝置運(yùn)行監(jiān)測(cè)水平，有效防止竊電行為、破壞計(jì)量設(shè)備行為的發(fā)生。對(duì)隨時(shí)發(fā)生的計(jì)量設(shè)備故障和運(yùn)行安全隱患可及時(shí)上傳計(jì)量參數(shù)、故障現(xiàn)象等信息，方便計(jì)量人員及時(shí)準(zhǔn)確地判斷和處理設(shè)備故障和事故隱患，提高電能計(jì)量可靠性和安全性。

2.2 實(shí)現(xiàn)智能化管理

計(jì)量系統(tǒng)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡(luò)，能夠從各個(gè)不同的計(jì)量節(jié)點(diǎn)提取需要的信息，然后根據(jù)提取的信息制定或改進(jìn)相關(guān)的管理策略，促進(jìn)各個(gè)發(fā)電廠、變電站、輸電線路和配變臺(tái)區(qū)間的深入合作，最終為電力用戶提供更加完善的電能服務(wù)[23-24]。智能電能計(jì)量系統(tǒng)中智能用電管理終端網(wǎng)絡(luò)分布廣泛，可以搭建電力用戶與供電公司之間交流、互動(dòng)的平臺(tái)，構(gòu)建電力公司與電力用戶能量流、信息流、業(yè)務(wù)流雙向互動(dòng)的新型供用電關(guān)系。通過(guò)電能計(jì)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡(luò)，電力用戶可以了解近期的用電信息，適當(dāng)調(diào)整用電安排，改變用電消費(fèi)行為。供電公司可以根據(jù)用戶的建議和需求，適當(dāng)調(diào)整供電管理策略，實(shí)現(xiàn)用電客戶科學(xué)、經(jīng)濟(jì)用電，供電公司優(yōu)質(zhì)、高效服務(wù)[25-26]。同時(shí)這也促進(jìn)了電網(wǎng)通信、分布式電源、微網(wǎng)[27-28]、高級(jí)計(jì)量架構(gòu)（Advanced Metering Infra-structure，AMI）[29-31]、需求側(cè)管理（Demand Side Management，DSM）[33-35]等相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域電能計(jì)量的發(fā)展，極大地豐富了電能計(jì)量的研究范圍，有利于電能計(jì)量系統(tǒng)的完善。

2.3 提高檢定效率和檢定質(zhì)量

計(jì)量檢定中應(yīng)用智能技術(shù)的數(shù)字化、自動(dòng)化能力，將徹底改變傳統(tǒng)計(jì)量檢定作業(yè)模式[11，17-19，36]。室內(nèi)檢定的全部工作將由封閉式全自動(dòng)檢定流水線來(lái)完成，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)檢定工作的全程自動(dòng)化。在全封閉智能檢定室內(nèi)，檢定臺(tái)自動(dòng)完成智能電能表和互感器接拆線、檢定和打封，檢定數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算和判定，并自動(dòng)存儲(chǔ)、上傳，生成檢定證書(shū)。其檢定過(guò)程無(wú)人工干預(yù)，杜絕了人工測(cè)量誤差，節(jié)約人力和空間，極大地提高檢定效率和檢定質(zhì)量。

現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)將實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程化和智能化[11，17]。在高壓計(jì)量中[37-38]，電能表以智能互感器提供的數(shù)字式信號(hào)作為測(cè)量對(duì)象，經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)傳回實(shí)驗(yàn)室，再通過(guò)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)。計(jì)量人員無(wú)需攜帶校驗(yàn)設(shè)備奔赴現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)智能電能計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，就能完成電能表的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)工作。提高了工作效率，避免人員現(xiàn)場(chǎng)工作存在的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.4 全過(guò)程規(guī)范管理計(jì)量器具

國(guó)家電網(wǎng)公司在公司系統(tǒng)全面實(shí)施“三集五大”（即人力資源、財(cái)務(wù)、物資的集約化管理，大規(guī)劃、大建設(shè)、大運(yùn)行、大生產(chǎn)、大營(yíng)銷的五大管理體系）建設(shè)工作，電能計(jì)量作為大營(yíng)銷體系的重要組成部分，規(guī)范化管理必不可少。利用信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，計(jì)量系統(tǒng)中的智能管理系統(tǒng)可以對(duì)所有計(jì)量器具從采購(gòu)、存儲(chǔ)到檢定、配送直至運(yùn)行、報(bào)廢的全流轉(zhuǎn)過(guò)程實(shí)施監(jiān)控管理[11，17，36]。采用現(xiàn)代化物流管理模式，實(shí)現(xiàn)計(jì)量資產(chǎn)的自動(dòng)出入庫(kù)和配送操作，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)量器具購(gòu)置、校驗(yàn)、出入庫(kù)信息、狀態(tài)跟蹤、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備管理、數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)等一系列管理內(nèi)容的信息化、自動(dòng)化和智能化管理。

3.智能電能計(jì)量系統(tǒng)發(fā)展中的問(wèn)題

（1）智能電能計(jì)量系統(tǒng)使用標(biāo)準(zhǔn)的制定。智能電能表、智能互感器采用了全新的測(cè)量方法和工作原理[5，46-48]，這些新型電能計(jì)量器具，按照國(guó)家法規(guī)必須具有國(guó)家法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)的認(rèn)證。新型智能計(jì)量裝置的制造標(biāo)準(zhǔn)、功能要求及通信規(guī)約，檢定方法、檢定技術(shù)的制定都需要同步開(kāi)展，力求完善、統(tǒng)一。

（2）對(duì)于淘汰的電能計(jì)量設(shè)備的處理[11，18-19]。新設(shè)備在投入使用的過(guò)程中必定會(huì)淘汰一大批老舊設(shè)備，我們需要合理利用因建設(shè)智能電網(wǎng)而大批更換的計(jì)量設(shè)備，充分地發(fā)掘出其剩余功用，避免造成資源浪費(fèi)。

（3）新型計(jì)量人才的培養(yǎng)。電能計(jì)量智能化技術(shù)不成熟，缺少使用和維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)，操作人員對(duì)于電能計(jì)量的使用缺少必要的培訓(xùn)，技術(shù)生疏[49-50]。更換應(yīng)用新的技術(shù)和設(shè)備之后，必須培養(yǎng)新型計(jì)量人才，提高人員技術(shù)素質(zhì)，提升相關(guān)人員的管理水平，要求其對(duì)新技術(shù)和新設(shè)備有足夠的了解，懂得新型設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)知識(shí)，并且能夠熟悉地操作應(yīng)用，才能有效提高工作效率和準(zhǔn)確性。

4.對(duì)我國(guó)智能電網(wǎng)下電能計(jì)量發(fā)展的建議

（1）進(jìn)一步制定和完善計(jì)量設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。電能計(jì)量設(shè)備包括電能表、TA，TV及計(jì)量箱等，在對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)設(shè)備進(jìn)行審批和考核時(shí)，必須要按照流程進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量裝備資產(chǎn)的動(dòng)態(tài)管理。

（2）改進(jìn)關(guān)口計(jì)量。關(guān)口計(jì)量要實(shí)行設(shè)備的生命周期的安全監(jiān)管，并及時(shí)傳送監(jiān)測(cè)信息。各子系統(tǒng)要進(jìn)行計(jì)量裝置的信息化和智能化，最終實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的智能化監(jiān)管，確保電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。

（3）對(duì)計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量監(jiān)管。對(duì)電能表、互感器等要進(jìn)行嚴(yán)格的校驗(yàn)，確保電能計(jì)量裝置的質(zhì)量。規(guī)范信息管理，保證每一只計(jì)量器具的全生命周期都在控制之中。

（4）對(duì)計(jì)量人員進(jìn)行專業(yè)技術(shù)的培訓(xùn)。智能化的計(jì)量系統(tǒng)需要專業(yè)人員的管理，要求對(duì)計(jì)量人員的培訓(xùn)、考核成績(jī)等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和比對(duì)，增強(qiáng)其專業(yè)技能、知識(shí)結(jié)構(gòu)和技術(shù)水平，還可建立專家團(tuán)隊(duì)為完善計(jì)量系統(tǒng)運(yùn)維提供技術(shù)支持。

5.結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷深入，貫穿發(fā)電、輸電、變電、配電和用電各個(gè)環(huán)節(jié)的電能計(jì)量得到了快速發(fā)展。不斷深化的智能電能計(jì)量技術(shù)將推動(dòng)電能計(jì)量設(shè)備和管理模式的創(chuàng)新，提高電能計(jì)量裝置的準(zhǔn)確性、安全性和可靠性，提高檢定質(zhì)量和工作效率，提升計(jì)量人員技術(shù)水平和管理水平。電網(wǎng)公司和電力用戶之間可構(gòu)建起全新的和諧供用電關(guān)系，有效提升電網(wǎng)公司供電服務(wù)水平，實(shí)現(xiàn)電力用戶廣泛參與和需求自由響應(yīng)。電力行業(yè)必須抓住國(guó)家強(qiáng)力推行改革的機(jī)遇，努力建設(shè)具有世界領(lǐng)先水平和中國(guó)特色的智能電能計(jì)量系統(tǒng)。

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作者簡(jiǎn)介：蔡秀玲（1965—），女，技師，長(zhǎng)期從事電能計(jì)量管理工作。