智能電表技術(shù)及市場(chǎng)

　　智能電網(wǎng)建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上，旨在利用先進(jìn)傳感和測(cè)量技術(shù)、先進(jìn)設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)控制方法，以及先進(jìn)決策支持系統(tǒng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的高效運(yùn)行。智能電表是智能電網(wǎng)建設(shè)的磚石，也是各家各戶重要的信息中轉(zhuǎn)站，其本身已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了單純的計(jì)量功能。在智能電網(wǎng)的發(fā)展中，智能電表將獲得較大的發(fā)展空間。

　　一、什么是智能電表

　　智能電表（smartmeter）是一種新型全電子式電表，具有電能量計(jì)量、實(shí)時(shí)監(jiān)控、自動(dòng)控制、信息交互及數(shù)據(jù)處理等功能，方便用戶準(zhǔn)確迅速地了解家庭的用電情況，制訂節(jié)電計(jì)劃。智能電表是智能電網(wǎng)（特別是智能配電網(wǎng)）數(shù)據(jù)采集的重要基礎(chǔ)設(shè)備，對(duì)于電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化具有重要支撐作用，承擔(dān)著原始電能數(shù)據(jù)采集、計(jì)量和傳輸?shù)娜蝿?wù)，是實(shí)現(xiàn)信息集成、分析優(yōu)化和信息展現(xiàn)的基礎(chǔ)，從而提高電力企業(yè)的經(jīng)營(yíng)效率、促進(jìn)節(jié)能減排，增強(qiáng)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

　　智能電表不同于傳統(tǒng)電表之處在于它是雙向?qū)崟r(shí)通信，具有互動(dòng)的特征，能夠提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，為實(shí)施階梯電價(jià)提供了可能。因此，智能電表在設(shè)計(jì)中強(qiáng)調(diào)了更強(qiáng)的信息處理、交互、計(jì)量和通信能力，在國(guó)家電網(wǎng)公司公布的智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)這些指標(biāo)也都作出了詳細(xì)的規(guī)定。

　　智能電表將改變以往人工抄表的歷史，工作人員只需點(diǎn)點(diǎn)鼠標(biāo)就可掌握用戶用電情況。對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，用起來(lái)會(huì)更加便捷，用戶可以提前在電表中預(yù)存一定數(shù)額的電費(fèi)，這樣在相當(dāng)一段時(shí)間之內(nèi)都不用再往銀行或者營(yíng)業(yè)廳跑了。此外，用戶還可以定期從銀行直接往電表內(nèi)轉(zhuǎn)賬劃錢。而通過(guò)信息交互功能，用戶可以對(duì)家中用電情況一清二楚。當(dāng)電表中的余額少于一定的數(shù)值時(shí)，電表會(huì)提醒用戶及時(shí)付費(fèi)。

　　二、智能電表的重要應(yīng)用

　　1、結(jié)算和帳務(wù)

　　通過(guò)智能電表能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的費(fèi)用結(jié)算信息處理，簡(jiǎn)化了過(guò)去帳務(wù)處理上的復(fù)雜流程。在電力市場(chǎng)環(huán)境下，調(diào)度人員能更及時(shí)、便捷地轉(zhuǎn)換能源零售商，未來(lái)甚至能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)切換。同時(shí)用戶也能獲得更加準(zhǔn)確、及時(shí)的能耗信息和帳務(wù)信息。

　　2、優(yōu)化分布式能源配置

　　分布式能源與配電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)還存在很多問題，供電企業(yè)通過(guò)智能電表對(duì)配電系統(tǒng)實(shí)時(shí)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(yùn)行的相互影響，優(yōu)化分布式能源配置，從而達(dá)到將電能以最經(jīng)濟(jì)與最安全的輸配電方式輸送給終端用戶，提高電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的可靠性和能源利用效率。利用智能電表可以幫助人們優(yōu)先使用風(fēng)電、太陽(yáng)能等新能源。采用智能電表的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與量測(cè)制定更為準(zhǔn)確的負(fù)荷預(yù)測(cè)，可以指導(dǎo)新能源優(yōu)化調(diào)度。美國(guó)夏威夷大學(xué)開發(fā)的配電管理系統(tǒng)平臺(tái)，采用智能電表作為門戶站綜合了需求反應(yīng)、住宅節(jié)能自動(dòng)化、分布式發(fā)電優(yōu)化管理等功能，實(shí)行了配電系統(tǒng)與主電網(wǎng)中新能源系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制［1］。

　　3、配網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)

　　目前，配網(wǎng)側(cè)的潮流分布信息通常很不準(zhǔn)確，主要是因?yàn)樵撔畔⑹歉鶕?jù)網(wǎng)絡(luò)模型、負(fù)載估計(jì)值以及變電站高壓側(cè)的測(cè)量信息綜合處理得到的。通過(guò)在用戶側(cè)增加測(cè)量節(jié)點(diǎn)，將獲得更加準(zhǔn)確的負(fù)載和網(wǎng)損信息，從而避免電力設(shè)備過(guò)負(fù)載和電能質(zhì)量惡化。通過(guò)將大量測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，可實(shí)現(xiàn)未知狀態(tài)的預(yù)估和測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的校核。

　　4、提供故障分析依據(jù)

　　供電企業(yè)可以通過(guò)智能電表對(duì)用戶用電情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)異常狀態(tài)的在線分析，動(dòng)態(tài)跟蹤和自動(dòng)控制，提高供電可靠性，有助于實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)元器件、電能表以及用戶設(shè)備的預(yù)防維護(hù)。當(dāng)故障發(fā)生后可以通過(guò)智能電表查詢異常用電記錄，為故障分析提供可靠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。例如檢測(cè)出電力電子設(shè)備故障、接地故障等導(dǎo)致的電壓波形畸變、諧波、不平衡等現(xiàn)象。測(cè)量數(shù)據(jù)還能幫助電網(wǎng)和用戶分析電網(wǎng)元件故障和網(wǎng)損等。

　　5、用戶能量管理

　　通過(guò)智能電表提供的信息，可以在其上構(gòu)建用戶能量管理系統(tǒng)，從而為不同用戶（居民用戶、商業(yè)用戶、工業(yè)用戶等）提供能量管理的服務(wù)，在滿足室內(nèi)環(huán)境控制（溫度、濕度、照明等）的同時(shí)，盡可能減少能源消耗，實(shí)現(xiàn)減少排放的目標(biāo)。一些市民習(xí)慣把熱水器長(zhǎng)期開著，晚上睡覺時(shí)不關(guān)電視機(jī)的電源開關(guān)等，通過(guò)分時(shí)段查詢用電量，市民就可以發(fā)現(xiàn)這些電器在插電卻不使用的時(shí)間段到底耗了多少電。

　　為用戶提供實(shí)時(shí)能耗數(shù)據(jù)，促進(jìn)用戶調(diào)節(jié)用電習(xí)慣，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)由設(shè)備故障等產(chǎn)生的能源消耗異常情況。在智能電表所提供的技術(shù)基礎(chǔ)上，電力公司、設(shè)備供應(yīng)商及其他市場(chǎng)參與者可以為用戶提供新的產(chǎn)品和服務(wù)，例如不同類型的分時(shí)網(wǎng)絡(luò)電價(jià)、帶回購(gòu)的電力合同、現(xiàn)貨價(jià)格電力合同等。智能電表能精準(zhǔn)到“洗衣機(jī)、電冰箱、微波爐”等每個(gè)單體電器的用電量，“用電*價(jià)”功能可警示居民某個(gè)電器在某一時(shí)間段為高耗能電器。

　　6、智能家電控制

　　智能電能表具有與智能家電的通信控制功能，成為將來(lái)普及遙控家電鋪下“墊腳石”。由智能電能表根據(jù)實(shí)時(shí)電價(jià)通過(guò)設(shè)定參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的起?？刂?，削減用電高峰的負(fù)荷，提高用電低谷時(shí)的負(fù)荷，在不需要增加任何用戶投資的情況下，通過(guò)改變大功率用電設(shè)備的使用時(shí)間，達(dá)到節(jié)約用電費(fèi)用的目的，同時(shí)也對(duì)電網(wǎng)的削峰填谷作出貢獻(xiàn)。居民在家里安裝“智能互動(dòng)終端”設(shè)備，與家中的每個(gè)電器相連，上網(wǎng)即可對(duì)家中電器*。

　　7、繳費(fèi)更方便

　　采用一卡通交電費(fèi)的市民，經(jīng)常是電業(yè)部門發(fā)出欠費(fèi)提醒時(shí)，才發(fā)現(xiàn)卡里沒錢或余額不夠抵扣。低壓用戶信息采集系統(tǒng)建設(shè)以后，系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控每家每戶用了多少電、卡內(nèi)還剩多少錢。市民一卡通里交的電費(fèi)快用完時(shí)，電業(yè)部門會(huì)及時(shí)向市民發(fā)出短信提醒，避免用戶欠費(fèi)。經(jīng)常出差在外的市民，往往不知家里已經(jīng)欠電費(fèi)或欠費(fèi)超過(guò)繳費(fèi)時(shí)限，這樣就會(huì)產(chǎn)生滯納金。使用智能電表后，電表就會(huì)根據(jù)用戶跟電業(yè)部門約定的條件自動(dòng)斷電，待重新扣費(fèi)后可迅速開通，不會(huì)產(chǎn)生滯納金。

　　8、負(fù)荷遠(yuǎn)程控制

　　通過(guò)智能電表可實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的整體聯(lián)接和斷開，也可以對(duì)部分用戶進(jìn)行控制，從而配合調(diào)度部門實(shí)現(xiàn)功率控制；同時(shí)用戶也可以通過(guò)可控開關(guān)實(shí)現(xiàn)特定負(fù)荷的遠(yuǎn)程控制。

　　9、非法用電檢測(cè)

　　智能電表能檢測(cè)出表箱開啟、接線的變動(dòng)、表計(jì)軟件的更新等事件，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)竊電現(xiàn)象。對(duì)于竊電高發(fā)區(qū)，通過(guò)將總表的數(shù)據(jù)和其下所有表計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，也可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的竊電行為。

　　隨著信息時(shí)代的推進(jìn)及技術(shù)的發(fā)展，智能電表作為智能電網(wǎng)的神經(jīng)末梢，在不久的將來(lái)，智能電表將在信息社會(huì)中發(fā)揮更大的作用，具有更加廣闊的應(yīng)用前景。

　　三、智能電表技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

　　目前，智能電表的智能主要體現(xiàn)在抄表和付費(fèi)便捷化，離真正意義的智能電表還有很長(zhǎng)的路要走。用行內(nèi)有些人士的話來(lái)說(shuō)，目前國(guó)內(nèi)的智能電表只稱得上是電子電表，還算不上智能電表。智能電表最大的特點(diǎn)就是交互，就是用戶和供電企業(yè)的信息交互。信息交互的關(guān)鍵是管理，管理更加便捷和人性化，人性化的管理要求芯片的信息處理能力更強(qiáng)。智能電表的發(fā)展要采用先進(jìn)計(jì)量體系（AMI），必將走模塊化、網(wǎng)絡(luò)化及系統(tǒng)化的方向。

　　1、采用先進(jìn)計(jì)量體系（AMI）

　　智能電表也將超向采用先進(jìn)計(jì)量體系（advancedMeteringInfrastructure；AMI），并成為未來(lái)家庭區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（HAN）的組成部分。AMI系指利用各種通訊方式，將客戶端電表資料傳送回控制中心的技術(shù)，透過(guò)雙向通訊達(dá)成各種遠(yuǎn)程資料讀取、提供、設(shè)定及控制等多種功能之系統(tǒng)。AMI除