淺析費控智能電表在電網(wǎng)中的應(yīng)用

一、概述

隨著國民經(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越大。但是，當前居民用電的管理過于落后，居民用電管理收費多年來一直采取先用電、后抄表、再付費的傳統(tǒng)作業(yè)方式。據(jù)統(tǒng)計，僅電力部門的抄表隊伍人數(shù)就數(shù)以萬計，且人為抄表方式工作效率低，勞動強度大，而且還會存在抄表不到位、估抄、漏抄、錯抄、錯算及抄表周期長等問題，對竊電的防治更無從談起。在社會走向信息化，網(wǎng)絡(luò)化，電力系統(tǒng)大踏步現(xiàn)代化的今天，手工抄表成為制約供電系統(tǒng)現(xiàn)代化管理的一大障礙。就系統(tǒng)的完整性而言，電力系統(tǒng)從發(fā)電，配電，傳輸一直到區(qū)域變電所已基本實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理，而唯獨用戶終端沒有和網(wǎng)絡(luò)連接上，造成了系統(tǒng)的不完整，直接或間接的影響了系統(tǒng)潛能的發(fā)揮。給供電管理部門造成了人力、物力、時間上的極大浪費。為了適應(yīng)社會的需要，保證用戶安全、合理、方便地用電，對傳統(tǒng)的電表和用電的管理模式進行了改造，使之符合社會發(fā)展的需要。

正是由于以上背景，智能電度表應(yīng)運而生。所謂智能電表，就是應(yīng)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、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

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

1. IC卡電能表收費系統(tǒng)

IC卡電表收費系統(tǒng)的成本較低、可靠性高、使用壽命長。

IC卡是用硅片來存儲信息的,一張IC卡至少也可以使用10年以上。IC卡電表收費系統(tǒng)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(tǒng)可提高居民用電收費的管理水平,確保電力部門能及時收到電費(用戶不繼續(xù)買電,將被斷電)。IC卡表的系統(tǒng)功能包括預(yù)收費功能,報警功能,斷電功能,顯示功能和加密功能。

IC卡表的整個收費系統(tǒng)包括主機,IC卡電表和IC卡三部分。IC卡電表收費系統(tǒng),實現(xiàn)了用電收費電子化,其技術(shù)成熟可靠,電力部門可以不必再為收費問題而發(fā)愁。但是,從系統(tǒng)的角度來看,由于用戶終端與系統(tǒng)主機并沒有直接聯(lián)系,只有在用戶持卡交費時才能了解到用戶情況,信息反饋滯后,可以講,用戶終端仍然與整個網(wǎng)絡(luò)脫節(jié)。從長遠來看,IC卡收費系統(tǒng)只能作為一種過渡性產(chǎn)品。

2. 遠程自動抄表系統(tǒng)

遠程自動抄表系統(tǒng)實現(xiàn)用電數(shù)據(jù)的自動抄收,可杜絕人工操作的一切弊端。用戶的用電數(shù)據(jù)可直接進入用電營業(yè)的計算機管理系統(tǒng),用電管理人員可隨時監(jiān)視用電情況,發(fā)現(xiàn)問題 (如故障、竊電等)及時處理。采用遠傳抄表可以同時取得總表讀數(shù)和分表總讀數(shù),隨時掌握線損情況,并較容易地分析線損原因以便加以處理。居民在銀行開設(shè)個人賬戶,營業(yè)計算機管理系統(tǒng)與銀行聯(lián)網(wǎng),完成數(shù)據(jù)的自動抄收、處理、銀行轉(zhuǎn)賬交費等全套操作,可真正實現(xiàn)用電管理的自動化?，F(xiàn)在盤錦供電公司的遠傳抄表系統(tǒng)采取低壓電力線載波抄表系統(tǒng)，直接利用現(xiàn)有低壓輸電線路進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)募谐硐到y(tǒng),省去了鋪線工程,優(yōu)勢明顯。該系統(tǒng)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單等顯著特點。

三、費控智能電表的功能及特點

智能電能表由測量單元、數(shù)據(jù)處理單元、通信單元等組成，具有電能計量、信息儲存及處理、實時監(jiān)測、自動控制、信息交互等功能。通過表內(nèi)輸出信號來控制斷路器實現(xiàn)負載的通與斷，以督促用戶先買電后用電。通過多種費率來有效調(diào)節(jié)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(yù)先設(shè)定的分時時段，完成分時正向有功功率、反向有功功率各費率與總電能計量，正向無功功率、反向無功功率各費率與總電能計量，以及四象限無功電能計量等功能。

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

3.電能量凍結(jié)與存儲功能:按照每月規(guī)定的時間或?qū)崟r命令，對有關(guān)電量數(shù)據(jù)凍結(jié)并保存，凍結(jié)的數(shù)據(jù)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、正向無功功率各費率及總電能、反向無功功率各費率及總電能等，并記錄當時的凍結(jié)時間。

4.負荷曲線記錄功能:按照設(shè)定的時間間隔，對有關(guān)參量數(shù)據(jù)進行滾動數(shù)據(jù)記錄，間隔時間用戶設(shè)定。

5.獨立的RS485通信接口和紅外通信接口功能:通過RS485通信在一定的通信規(guī)約下進行通信，實現(xiàn)本地或遠方抄表以及參數(shù)設(shè)置。

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

7.電能表數(shù)據(jù)顯示功能:按照用戶的要求進行設(shè)定輪換顯示和按鍵顯示的內(nèi)容，在電能表自帶的顯示屏上顯示相應(yīng)的電量值。

8事件記錄功能：如記錄各相失壓、失流的次數(shù)以及發(fā)生、結(jié)束的時刻;掉電時間、次數(shù)、清零時間、次數(shù)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.時鐘采用內(nèi)置硬時鐘。

12.安全保護電能表應(yīng)具有編程開關(guān)和編程密碼雙重保護措施，以防止非授權(quán)人進行編程操作。

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

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

(二)特點

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(nèi)測量的誤差為±2%,而且目前普遍應(yīng)用的都是精確等級為1.0級，誤差更小。

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

4.智能表在形式、規(guī)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(guī)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(yīng)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)運行時還存在很多問題，供電企業(yè)通過智能電表對配電系統(tǒng)實時監(jiān)控、控制和調(diào)節(jié)，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，提高電網(wǎng)運營的可靠性和能源利用效率。

2. 提高負荷預(yù)測的準確度

隨著智能電表的推廣應(yīng)用，大用戶可以通過智能電表向供電公司上傳用戶近期的用電計劃，有分布電源的用戶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(shù)據(jù)。供電企業(yè)將用戶計劃用電的容量、時間和各用戶計劃用電的順序作為負荷預(yù)測的準確信息，自動干預(yù)負荷預(yù)測系統(tǒng)，可以提高負荷預(yù)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(jù)

供電企業(yè)可以通過智能電表對用戶用電情況進行實時監(jiān)測，實現(xiàn)異常狀態(tài)的在線分析，動態(tài)跟蹤和自動控制，提高供電可靠性。當故障發(fā)生后可以通過智能電表查詢異常用電記錄，為故障分析提供可靠的實時數(shù)據(jù)。

4. 智能化需求側(cè)管理

智能電表采集更多的電網(wǎng)實時運行數(shù)據(jù)(電壓、電流和功率等)，對用電設(shè)備的狀態(tài)、能耗進行智能監(jiān)測與控制，從而掌握更加詳細的用戶負荷情況，自動編制和優(yōu)化有序用電方案，自動實施，過程跟蹤，自動監(jiān)測和效果評估，達到需求側(cè)智能化管理。

5. 促進智能用電新技術(shù)發(fā)展

智能電表的廣泛應(yīng)用，使得供電企業(yè)由人工抄表向自動抄表轉(zhuǎn)型，同時獲取更多的用電數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析與處理，以智能電表為網(wǎng)關(guān)通過雙向?qū)崟r通信將實時電價信息、繳費信息和用電信息等通知給用戶，優(yōu)化客戶服務(wù)并促使用戶合理利用電能，參與負荷調(diào)節(jié)。

五、結(jié)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(jié)約。實現(xiàn)電力需求管理和綜合電力資管理,是電力供應(yīng)發(fā)展的方向。集中式智能電能表不僅能現(xiàn)電能計量、還能實現(xiàn)電能控制。當電力充足時,可復費率計量,降低電價,鼓勵用電;電力供用緊張時,可限制用電或止供電,提高電價,保證重點用電需求。現(xiàn)在我國城鎮(zhèn)通訊絡(luò)已比較完備,并已延伸到各個角落,應(yīng)用集中式智能電能構(gòu)建智能電能管理系統(tǒng),并結(jié)合通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通過遠程抄表建立用電負荷控制系統(tǒng),實現(xiàn)電力供需平衡,保證電網(wǎng)安全有著廣闊的應(yīng)用前景,也為實現(xiàn)電力需求側(cè)管理提了一條新途徑。

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