摘要 雙向智能電能表是組成智能電網(wǎng)的重要部分,智能電能表是用戶與供電網(wǎng)進(jìn)行互動的一個鏈接。在我國,智能電能表的發(fā)展水平相對是比較高的,很多方面的功能在國際上都處于一個領(lǐng)先的水平。
【關(guān)鍵詞】雙向智能電能表 功能需求 結(jié)構(gòu)性能
隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,用電量的規(guī)模在逐漸擴(kuò)大,為了能使電力資源有效利用且不浪費(fèi),對供電服務(wù)有了新的要求,而智能電能表既能做到對電能的準(zhǔn)確計量,還可以對用電量進(jìn)行控制,在支撐智能電網(wǎng)建設(shè)的同時還能滿足對電力資源日益增長的需求。
1 雙向智能電能表功能需求分析
1.1 雙向互動需求
按現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)來說,雙向互動指的是電力公司和電能表兩者產(chǎn)生的互動,用戶是沒有包括在內(nèi)的。電能表屬于電力公司及用戶之間的樞紐,其起到的作用是統(tǒng)計電流量、收費(fèi)依據(jù)、指令傳達(dá),將電能表與家居的智能體系進(jìn)行有效結(jié)合,從而做到自動調(diào)節(jié)居民的用電情況,這樣居民的用電情況既不會受到影響,還為居民有效的節(jié)約了電費(fèi)的支出,同時電負(fù)荷的狀態(tài)也能達(dá)到平衡。因此,本文將雙向互動的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)改成了電力公司、電能表及用戶三者之間的互動,這樣的改變在一定程度上激發(fā)了用戶參與的積極性,同時,還能促使總體用電量進(jìn)行互補(bǔ),使總電負(fù)荷達(dá)到了平衡,也有效的提高了電網(wǎng)設(shè)備的利用。
隨著雙向互動標(biāo)準(zhǔn)的改變,互動的范圍不斷的擴(kuò)大,電力公司、電能表及用戶三者之間的交互頻率也就會隨之增加,那么交互數(shù)據(jù)也會不斷的提升。所以,現(xiàn)有的互動標(biāo)準(zhǔn)在規(guī)定的通信方式及通信速率上已經(jīng)很難做到要求的滿足,那么就需要對其進(jìn)行進(jìn)一步的完善。同時,隨著電網(wǎng)的迅速發(fā)展,發(fā)電裝置以及儲能裝置的不斷出現(xiàn),實(shí)現(xiàn)用戶向電網(wǎng)送電也成為了一種可能。因此要進(jìn)一步加大對雙向智能電能表功能的需求的研究。
1.2 與智能家具用電系統(tǒng)的接口
在智能電網(wǎng)不斷發(fā)展的情況下,用戶也積極的參與了電網(wǎng)運(yùn)行的一系列調(diào)控,在這一方面,用戶雖然增強(qiáng)了自身的主管意識,但在完成用電調(diào)節(jié)的前提下,需要更多種類的家庭智能的用電系統(tǒng)。
雙向智能電能表的功能就是將用戶的各項用電的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,然后把采集到的一部分的數(shù)據(jù)輸送到電力公司,一部分的數(shù)據(jù)輸送到家庭智能控制系統(tǒng),然后配合家庭智能用電系統(tǒng)把用電的計劃進(jìn)行優(yōu)化,最終實(shí)現(xiàn)用電負(fù)荷達(dá)到平衡,對電網(wǎng)的資源進(jìn)行充分的利用。
l.3 對電能質(zhì)量的監(jiān)測
我國的國民經(jīng)濟(jì)在迅速的發(fā)展,生活條件也隨之提高,對各種家庭電器的需求越來越大,但有部分的家電所消耗的多為無功功率,使其功率的因數(shù)比較低,就產(chǎn)生了大量的諧波污染。這一部分的家電使用給供電的配電網(wǎng)在一定程度上引出了新的問題,這就需要對用戶的電能質(zhì)量進(jìn)行一定程度的監(jiān)測,然后根據(jù)不同用戶在不同程度上對電網(wǎng)的影響,制定出相應(yīng)的用電計量費(fèi)用的標(biāo)準(zhǔn)。
1.4 對電網(wǎng)負(fù)荷的控制
(1)直接負(fù)荷控制,用戶通過對電網(wǎng)運(yùn)行的參與,在用電量比較強(qiáng)的時候,部分用戶的用電負(fù)荷就會被電力公司進(jìn)行直接負(fù)荷控制,來促進(jìn)電網(wǎng)運(yùn)行的優(yōu)質(zhì),在這個過程當(dāng)中,通過智能電能表提供的用電數(shù)據(jù)來計算用戶的用電費(fèi)用,被直接控制的用戶會得到一定的電費(fèi)補(bǔ)償。
(2)最大負(fù)荷的控制,在受到各種自然災(zāi)害的時候,電網(wǎng)由于受到損害,一般情況下是不能充分滿足所有的用電負(fù)荷,這個時候就需要對用戶的用電負(fù)荷進(jìn)行一定的限制,才能保證所有用戶的基本用電情況。通常采用遠(yuǎn)程發(fā)布的最大負(fù)荷控制方式進(jìn)行,把電能表內(nèi)部的相關(guān)程序進(jìn)行啟動,當(dāng)出現(xiàn)超負(fù)荷的用電量,用戶的繼電器就會被自動切斷。
2 雙向智能電能表結(jié)構(gòu)性能研究
2.1 電壓及電流的采樣電路
電壓的采樣方式,一種是采用電阻進(jìn)行分壓,把高壓的交流信號進(jìn)行小范圍的分壓;另一種是采用電壓的互感器進(jìn)行分壓,這種方式在一定程度上耗費(fèi)的成本比較高,而且需要一定的空間。
電流采樣的方式主要有四種,分別為霍爾效應(yīng)傳感器采樣、電流互感器采樣、錳銅片分流器采樣、Rogowski線圈采樣,但是由于用戶用電量的需求在不斷的上升,智能電能表所要監(jiān)測的電流值在逐步的加大,因此,錳銅片分流器等采樣方式開始面臨淘汰,目前使用比較廣泛的方式為Rogowski線圈采樣。
2.2 芯片選擇
對于芯片的選擇,當(dāng)下ARM系列的微處理器的使用率比較高,使用比較方便,本身的有較多的外設(shè)接口,方便各種功能的擴(kuò)展,成本也比較低,還能有效的提高處理速度。
2.3 外部存儲
隨著電量信息的增加,對于電能表外部存儲的功能要求也提高,現(xiàn)在,所采取的是新型非易失性鐵電存儲器這種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫,其優(yōu)勢是讀寫的速度比較快,在一定程度上耗能也比較低,是可以滿足智能電能表對外部數(shù)據(jù)存儲的需求。
2.4 繼電器
采用繼電器的作用是,能夠?qū)崟r的對用戶欠費(fèi)的現(xiàn)象及需要及時限電的時候?qū)τ脩暨M(jìn)行暫時的斷電。當(dāng)前采用的主要是磁保持繼電器,諸如在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)不能可靠開斷的問題等這種繼電器的缺陷還未得到有效的解決。隨著固態(tài)繼電器性能在不斷的完善,今后的智能電能表中很可能會采用固態(tài)繼電器。
3 結(jié)束語雙向智能電能表功能需求和結(jié)構(gòu)性能
文/畢燦
摘要 雙向智能電能表是組成智能電網(wǎng)的重要部分,智能電能表是用戶與供電網(wǎng)進(jìn)行互動的一個鏈接。在我國,智能電能表的發(fā)展水平相對是比較高的,很多方面的功能在國際上都處于一個領(lǐng)先的水平。
【關(guān)鍵詞】雙向智能電能表 功能需求 結(jié)構(gòu)性能
隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,用電量的規(guī)模在逐漸擴(kuò)大,為了能使電力資源有效利用且不浪費(fèi),對供電服務(wù)有了新的要求,而智能電能表既能做到對電能的準(zhǔn)確計量,還可以對用電量進(jìn)行控制,在支撐智能電網(wǎng)建設(shè)的同時還能滿足對電力資源日益增長的需求。
1 雙向智能電能表功能需求分析
1.1 雙向互動需求
按現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)來說,雙向互動指的是電力公司和電能表兩者產(chǎn)生的互動,用戶是沒有包括在內(nèi)的。電能表屬于電力公司及用戶之間的樞紐,其起到的作用是統(tǒng)計電流量、收費(fèi)依據(jù)、指令傳達(dá),將電能表與家居的智能體系進(jìn)行有效結(jié)合,從而做到自動調(diào)節(jié)居民的用電情況,這樣居民的用電情況既不會受到影響,還為居民有效的節(jié)約了電費(fèi)的支出,同時電負(fù)荷的狀態(tài)也能達(dá)到平衡。因此,本文將雙向互動的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)改成了電力公司、電能表及用戶三者之間的互動,這樣的改變在一定程度上激發(fā)了用戶參與的積極性,同時,還能促使總體用電量進(jìn)行互補(bǔ),使總電負(fù)荷達(dá)到了平衡,也有效的提高了電網(wǎng)設(shè)備的利用。
隨著雙向互動標(biāo)準(zhǔn)的改變,互動的范圍不斷的擴(kuò)大,電力公司、電能表及用戶三者之間的交互頻率也就會隨之增加,那么交互數(shù)據(jù)也會不斷的提升。所以,現(xiàn)有的互動標(biāo)準(zhǔn)在規(guī)定的通信方式及通信速率上已經(jīng)很難做到要求的滿足,那么就需要對其進(jìn)行進(jìn)一步的完善。同時,隨著電網(wǎng)的迅速發(fā)展,發(fā)電裝置以及儲能裝置的不斷出現(xiàn),實(shí)現(xiàn)用戶向電網(wǎng)送電也成為了一種可能。因此要進(jìn)一步加大對雙向智能電能表功能的需求的研究。
1.2 與智能家具用電系統(tǒng)的接口
在智能電網(wǎng)不斷發(fā)展的情況下,用戶也積極的參與了電網(wǎng)運(yùn)行的一系列調(diào)控,在這一方面,用戶雖然增強(qiáng)了自身的主管意識,但在完成用電調(diào)節(jié)的前提下,需要更多種類的家庭智能的用電系統(tǒng)。
雙向智能電能表的功能就是將用戶的各項用電的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,然后把采集到的一部分的數(shù)據(jù)輸送到電力公司,一部分的數(shù)據(jù)輸送到家庭智能控制系統(tǒng),然后配合家庭智能用電系統(tǒng)把用電的計劃進(jìn)行優(yōu)化,最終實(shí)現(xiàn)用電負(fù)荷達(dá)到平衡,對電網(wǎng)的資源進(jìn)行充分的利用。
l.3 對電能質(zhì)量的監(jiān)測
我國的國民經(jīng)濟(jì)在迅速的發(fā)展,生活條件也隨之提高,對各種家庭電器的需求越來越大,但有部分的家電所消耗的多為無功功率,使其功率的因數(shù)比較低,就產(chǎn)生了大量的諧波污染。這一部分的家電使用給供電的配電網(wǎng)在一定程度上引出了新的問題,這就需要對用戶的電能質(zhì)量進(jìn)行一定程度的監(jiān)測,然后根據(jù)不同用戶在不同程度上對電網(wǎng)的影響,制定出相應(yīng)的用電計量費(fèi)用的標(biāo)準(zhǔn)。
1.4 對電網(wǎng)負(fù)荷的控制
(1)直接負(fù)荷控制,用戶通過對電網(wǎng)運(yùn)行的參與,在用電量比較強(qiáng)的時候,部分用戶的用電負(fù)荷就會被電力公司進(jìn)行直接負(fù)荷控制,來促進(jìn)電網(wǎng)運(yùn)行的優(yōu)質(zhì),在這個過程當(dāng)中,通過智能電能表提供的用電數(shù)據(jù)來計算用戶的用電費(fèi)用,被直接控制的用戶會得到一定的電費(fèi)補(bǔ)償。
(2)最大負(fù)荷的控制,在受到各種自然災(zāi)害的時候,電網(wǎng)由于受到損害,一般情況下是不能充分滿足所有的用電負(fù)荷,這個時候就需要對用戶的用電負(fù)荷進(jìn)行一定的限制,才能保證所有用戶的基本用電情況。通常采用遠(yuǎn)程發(fā)布的最大負(fù)荷控制方式進(jìn)行,把電能表內(nèi)部的相關(guān)程序進(jìn)行啟動,當(dāng)出現(xiàn)超負(fù)荷的用電量,用戶的繼電器就會被自動切斷。
2 雙向智能電能表結(jié)構(gòu)性能研究
2.1 電壓及電流的采樣電路
電壓的采樣方式,一種是采用電阻進(jìn)行分壓,把高壓的交流信號進(jìn)行小范圍的分壓;另一種是采用電壓的互感器進(jìn)行分壓,這種方式在一定程度上耗費(fèi)的成本比較高,而且需要一定的空間。
電流采樣的方式主要有四種,分別為霍爾效應(yīng)傳感器采樣、電流互感器采樣、錳銅片分流器采樣、Rogowski線圈采樣,但是由于用戶用電量的需求在不斷的上升,智能電能表所要監(jiān)測的電流值在逐步的加大,因此,錳銅片分流器等采樣方式開始面臨淘汰,目前使用比較廣泛的方式為Rogowski線圈采樣。
2.2 芯片選擇
對于芯片的選擇,當(dāng)下ARM系列的微處理器的使用率比較高,使用比較方便,本身的有較多的外設(shè)接口,方便各種功能的擴(kuò)展,成本也比較低,還能有效的提高處理速度。
2.3 外部存儲
隨著電量信息的增加,對于電能表外部存儲的功能要求也提高,現(xiàn)在,所采取的是新型非易失性鐵電存儲器這種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫,其優(yōu)勢是讀寫的速度比較快,在一定程度上耗能也比較低,是可以滿足智能電能表對外部數(shù)據(jù)存儲的需求。
2.4 繼電器
采用繼電器的作用是,能夠?qū)崟r的對用戶欠費(fèi)的現(xiàn)象及需要及時限電的時候?qū)τ脩暨M(jìn)行暫時的斷電。當(dāng)前采用的主要是磁保持繼電器,諸如在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)不能可靠開斷的問題等這種繼電器的缺陷還未得到有效的解決。隨著固態(tài)繼電器性能在不斷的完善,今后的智能電能表中很可能會采用固態(tài)繼電器。
3 結(jié)束語
總而言之,智能電能表的功能需求也要跟上時代變化的步伐,根據(jù)不同的需求進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能的調(diào)整。同時,智能電能表的應(yīng)用優(yōu)化了對數(shù)據(jù)的采集,不但提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,還能進(jìn)行實(shí)時收集數(shù)據(jù),從技術(shù)應(yīng)用方面提高了電網(wǎng)的硬件問題。
參考文獻(xiàn)
[1]王新剛,吳穎,張垠,基于數(shù)據(jù)挖掘的智能電能表在線監(jiān)測方法[J].電測與儀表,2016 (13): 65-69.
[2]沈建良,李亦龍,吳劍芳,智能電能表大容量數(shù)據(jù)安全存儲的方法研究[J].電測與儀表,2017 (21): 92-95.
總而言之,智能電能表的功能需求也要跟上時代變化的步伐,根據(jù)不同的需求進(jìn)行結(jié)構(gòu)性能的調(diào)整。同時,智能電能表的應(yīng)用優(yōu)化了對數(shù)據(jù)的采集,不但提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,還能進(jìn)行實(shí)時收集數(shù)據(jù),從技術(shù)應(yīng)用方面提高了電網(wǎng)的硬件問題。
參考文獻(xiàn)
[1]王新剛,吳穎,張垠,基于數(shù)據(jù)挖掘的智能電能表在線監(jiān)測方法[J].電測與儀表,2016 (13): 65-69.
[2]沈建良,李亦龍,吳劍芳,智能電能表大容量數(shù)據(jù)安全存儲的方法研究[J].電測與儀表,2017 (21): 92-95.