智能計(jì)量是智能電網(wǎng)基礎(chǔ)

一個(gè)由傳統(tǒng)電網(wǎng)和風(fēng)能、太陽(yáng)能、水電以及生物熱電等新能源發(fā)電共同組成的虛擬發(fā)電廠(chǎng)，它可以根據(jù)實(shí)際的電力需要“智能”地選擇不同的電源加以組合，保持城市的電力供應(yīng)始終強(qiáng)大而穩(wěn)定。

寒冷的冬天，下班回家之前，只需要在辦公室里輕點(diǎn)鼠標(biāo)，一組指令信息就會(huì)傳回“智能家電”的信息中心。于是，如同點(diǎn)亮了阿拉丁神燈，喚出了神仆，電飯煲開(kāi)始煮飯，熱水器開(kāi)始燒水，空調(diào)自動(dòng)打開(kāi)，讓室內(nèi)溫暖如春，一切就緒，只等主人回家。

烈日炎炎的夏天，正是電力使用的最高峰，電網(wǎng)不堪重負(fù)。各家使用的空調(diào)會(huì)“聰明”地將溫度自動(dòng)上調(diào)2~3℃，使電網(wǎng)負(fù)荷得到巧妙調(diào)節(jié)。于是，工廠(chǎng)不再需要拉閘限電，城市不會(huì)遭遇大面積停電。

在有人的房間，在人們需要的地點(diǎn)，根據(jù)室內(nèi)的實(shí)際照度、使用者對(duì)色溫的要求，自動(dòng)地進(jìn)行適當(dāng)?shù)摹⑨槍?duì)性的照明，既滿(mǎn)足人的需求，又將能源浪費(fèi)控制在最低水平，同時(shí)也減少了二氧化碳的排放……

這不是科幻電影里的場(chǎng)景，在智能電網(wǎng)的建設(shè)藍(lán)圖里，這些都將成為易如反掌的事情。毫無(wú)疑問(wèn)，智能電網(wǎng)將給我們的生活帶來(lái)根本性的變化。

要實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)設(shè)計(jì)者們的這些宏偉目標(biāo)，計(jì)量，特別是高壓電能計(jì)量是其中關(guān)鍵的支撐和保障。“可以毫不夸張地說(shuō)，建設(shè)和評(píng)價(jià)智能電網(wǎng)，電能計(jì)量是關(guān)鍵。同時(shí)，智能電網(wǎng)建設(shè)可能反過(guò)來(lái)也會(huì)大大促進(jìn)電能計(jì)量技術(shù)的進(jìn)步。計(jì)量也因此將成為智能電網(wǎng)建設(shè)的第一個(gè)受益者。”瞿清昌，這位研究電能和高壓電能計(jì)量二十多年的中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院研究員，談起智能電網(wǎng)給電能計(jì)量帶來(lái)的發(fā)展機(jī)遇，絲毫不掩飾自己內(nèi)心的激動(dòng)與興奮。

智能電網(wǎng)與數(shù)據(jù)電網(wǎng)

現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)設(shè)計(jì)者們的種種宏偉目標(biāo)，但這些目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)必須有一個(gè)基礎(chǔ)和前提，就是電網(wǎng)信息傳感結(jié)點(diǎn)，也就是智能電能表提供的數(shù)據(jù)信息必須是實(shí)時(shí)、可靠、準(zhǔn)確的。

“本質(zhì)上智能電網(wǎng)就是數(shù)字電網(wǎng)，更確切地說(shuō)就是數(shù)據(jù)電網(wǎng)。數(shù)據(jù)的關(guān)鍵是數(shù)據(jù)質(zhì)量，即數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度與實(shí)時(shí)性。”瞿清昌介紹，許多信息專(zhuān)家、社會(huì)經(jīng)濟(jì)學(xué)家在研究智能電網(wǎng)時(shí)，往往忽視了一些基本的計(jì)量學(xué)常識(shí)：電網(wǎng)參數(shù)，特別是電能測(cè)量數(shù)據(jù)是有誤差的，要建設(shè)實(shí)用的、高水平的智能電網(wǎng)，首先必須確保這些數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、可靠?？伤麄冎械牟簧偃苏J(rèn)為在現(xiàn)有的電網(wǎng)測(cè)控技術(shù)提供的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，就可以運(yùn)用各種數(shù)學(xué)模型和控制理論，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)各種宏觀(guān)和微觀(guān)的應(yīng)用，產(chǎn)生他們?cè)O(shè)想的各種效果。

“但現(xiàn)實(shí)是，這些數(shù)據(jù)并不是他們所設(shè)想的那樣準(zhǔn)確無(wú)誤。智能電網(wǎng)中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不是人為輸入，或者搜集、衍生的，而是通過(guò)智能電表實(shí)時(shí)測(cè)量得到的，要使這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、可靠和準(zhǔn)確，這就為電能計(jì)量提出了新的課題。”瞿清昌介紹，只有在有效的計(jì)量保證條件下，這些測(cè)量結(jié)果才可能是準(zhǔn)確可靠的，測(cè)量數(shù)據(jù)才具有可比性和實(shí)用性。這涉及到電能表的自身質(zhì)量，如穩(wěn)定性、線(xiàn)性度，更涉及到這些電能表的量值溯源。

“因此，智能電能表特別是智能高壓電能表、高壓電能計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和法制計(jì)量管理在建設(shè)我國(guó)智能電網(wǎng)中的重要性必須引起各方的重視。”瞿清昌說(shuō)。

“滴水不漏”與“斤斤計(jì)較”

自從有了電網(wǎng)，電能計(jì)量就開(kāi)始發(fā)揮作用。傳統(tǒng)的電能計(jì)量包括：電能表檢定、電流互感器檢定和電壓互感器檢定。“電能計(jì)量的任務(wù)就是按照檢定規(guī)程，對(duì)這些計(jì)量設(shè)備分別進(jìn)行檢定。但電網(wǎng)是一個(gè)系統(tǒng)，電網(wǎng)中電能計(jì)量裝置也是一個(gè)系統(tǒng)，其運(yùn)行誤差并不是上述計(jì)量設(shè)備誤差的簡(jiǎn)單相加。遺憾的是，以前我們?nèi)狈?duì)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)中電能計(jì)量誤差的有效測(cè)量方法。”瞿清昌說(shuō)，要建設(shè)智能電網(wǎng)，必須考慮整個(gè)電網(wǎng)的電能測(cè)量誤差，這是電能計(jì)量面臨的一個(gè)新挑戰(zhàn)，也是電能計(jì)量遇到的一次重大機(jī)遇。

有人將電能計(jì)量，特別是高壓電能計(jì)量概括為兩個(gè)方面：實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)（關(guān)鍵詞是“Inhouse”）和現(xiàn)場(chǎng)檢定（關(guān)鍵詞是“Onside”）。

“Inhouse”是指在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)參照條件下進(jìn)行的電能計(jì)量器具的整體校準(zhǔn)（量值溯源），這一部分是基礎(chǔ)。目前，中國(guó)計(jì)量院正在開(kāi)展“高壓電能計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)及其量值溯源的研究”，實(shí)施這一項(xiàng)目的目標(biāo)就是建立我國(guó)的高壓電能計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。為建設(shè)我國(guó)的智能電網(wǎng)提供計(jì)量保證并打下堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

“Onside”則是指對(duì)電網(wǎng)中運(yùn)行的電能表進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量檢定，這是一個(gè)一直困擾著電能計(jì)量和電網(wǎng)管理的難題。“我們將在智能電網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)、持續(xù)、實(shí)時(shí)和網(wǎng)絡(luò)化的整體電能計(jì)量檢定和監(jiān)督，這是計(jì)量技術(shù)的最新發(fā)展，將對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生巨大影響。”瞿清昌認(rèn)為，我國(guó)在建立高壓電能標(biāo)準(zhǔn)以后，電能計(jì)量的突破將主要集中在“Onside”。

智能電網(wǎng)上的網(wǎng)上電能計(jì)量的重要意義在于，通過(guò)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以對(duì)每一度電的去向做到心中有數(shù)，達(dá)到“滴水不漏”的效果。智能電網(wǎng)將所有的智能電能表，包括高壓智能電能表，連接成一張以高壓智能電能表為核心的巨大的網(wǎng)，通過(guò)對(duì)這些高壓電能表為核心的局域智能電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以隨時(shí)知道每塊表的計(jì)量誤差，每一個(gè)支路的電網(wǎng)損耗，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)每一度電進(jìn)行追蹤，加強(qiáng)電能管理，做到“斤斤計(jì)較”，為國(guó)家有關(guān)部門(mén)和電網(wǎng)公司提供準(zhǔn)確的電能數(shù)據(jù)，以加強(qiáng)電網(wǎng)管理，提高用電效率。實(shí)時(shí)在線(xiàn)的計(jì)量檢定還可以很好地解決竊電的問(wèn)題。在以高壓電能表為核心連接成的巨大網(wǎng)絡(luò)中，哪一個(gè)點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題，發(fā)生竊、漏電現(xiàn)象，都可以從計(jì)算機(jī)上一目了然，并即刻做出反應(yīng)。這對(duì)于節(jié)約和合理使用電能、確保電網(wǎng)安全具有重大意義。

“總之，智能電網(wǎng)將幫助我們實(shí)現(xiàn)‘Onside’。實(shí)現(xiàn)了整個(gè)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)在線(xiàn)檢測(cè)，就實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的控制，完全顛覆了原有的對(duì)單個(gè)電能表進(jìn)行在線(xiàn)檢定的觀(guān)念。在這個(gè)意義上，計(jì)量也就可能因此成為智能電網(wǎng)的第一個(gè)受益者，更重要的是它將為建設(shè)我國(guó)堅(jiān)強(qiáng)的、具有世界先進(jìn)水平的智能電網(wǎng)做出貢獻(xiàn)，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。”瞿清昌對(duì)此滿(mǎn)懷信心。