智能电表设计方案的分析及应用现状的研究

分类：职称论文库    更新时间：08-08    来源：网络

 1 引言

智能电表就是通过网线数据传输、终端计算机软件管理能进行远程控制的计量电量的计量设备。能无费自动断电、定时断送电。它是由测量单元，数据处理单元，通信单元等组成，具有点能量计量，信息存储及处理，实时检测，自动控制，信息交互等功能的电能表。智能电表具有计量精度高、电量记忆、抄表时间冻结、信息远程传送等功能特性，安装使用智能电表后，电力用户可以直接通过电表上的液晶显视屏查询电费、告警、历史用电、供电曲线等信息。比如客户所反应家里电闸关了后电表还在 “跳动”，就是智能电表液晶显示屏在循环显示日期、时间、电量等信息。客户可以利用这些信息，及时了解自家在不同时间的用电情况，根据自己需求，制定科学合理的用电计划，以减少实际电费支出。将来还可以通过网站查询实时情况，大大提高抄表精确性，有效避免人工抄表的误差，并可远程分析电表数据，帮助供电公司和电力用户第一时间获取异常情况，方便及时抢修，减少停电时间。

 

2 主要研究内容及目标  

我们先说说智能电表的现状。以及智能电表与传统电表的比较。然后介绍一下智能电表的类别。再比较一下这两种智能电表。最后我们展望一下智能电表的应用前景。

 

3 智能电表的现状分析

智能电网并不是一个全新概念，它是随着技术发展和业务需要而逐步形成的，国内外相关研究机构很早就展开对智能电网领域的研究探索，各国政府和电网公司也开始将发展智能电网作为解决能源问题的良药。

 

3.1国际发展现状

美国电力研究院（EPRI）早在2003年就已经将未来电网定义为“智能电网”，同年6月，

美国能源部输配电办公室发布的“Grid 2030：电力的下一个100年的国家设想”的报告描绘了美国未来电力系统的设想，并确定了各项研发和试验工作的分阶段目标。2004年美国Battelle研究所和IBM公司也先后提出自己对“智能电网”的理解。美国PJM（宾夕法尼亚—新泽西—马里兰互联电网）公司在2006年底完成的战略规划将智能电网建设作为其发展愿景。2008年美国科罗拉多州的波尔得(Boulder)宣布成为全美第一个智能电网城市，家庭用户可以和电网互动，了解实时电价，合理安排用电；同时电网还可以根据实际情况进行电力的实时调配，提高供电可靠性2001年意大利的电力公司就安装和改造了3000万台智能电表，建立起了智能化计量网络，欧洲其他国家也将智能网络作为一项革命进行推广。日本政府计划在与电力公司协商后，于2010年开始在孤岛进行大规模的构建智能电网试验；韩国计划在2011年前建立一个“智能电网”综合性试点项目，届时能提高该国环保能源的能力；澳大利亚政府在最新的预算案中已划拨1亿澳元用于智能电网建设。

 

3.2国内发展现状

随着我国经济的快速发展，对电力的需求日益增强，而国内能源结构不合理、能源分布不均衡严重制约电力行业的发展。特高压电网解决了远距离、大容量输电问题，在一定程度上解决了能源输送问题，但“重电源轻电网”导致供电可靠性较低，同时网架结构薄弱则限制了新能源有效利用。为了解决这些问题，国内电网企业也开始寻求利用信息技术提高电网运营能力，而智能电网则是一个重要的研究方向。

2007年10月，华东电网正式启动了以提升大电网安全稳定运行能力为目的的智能互动电网可行性研究项目。2008年4月，在前期智能电网研究成果的基础上，华东电网启动高级调度中心项目群建设，该项目是智能电网建设蓝图“三步走”的第一阶段“巩固提升”的重点内容。

从2007年华北电网公司开始进行智能电网相关的研究和建设，致力于打造智能调度体系，为智能输电网奠定基础；建立企业级服务总线，搭建智能电网信息架构；超前研发清洁能源关键技术，做好可再生能源并网准备；结合客户信息采集系统，试点建设智能供电网。2009年华北电网将在前期工作的基础上，深度体会国网公司建设中国特色智能电网的概念、理论，结合华北特色大力建设智能电网，制定智能电网发展规划和实施方案，继续推进智能电网的研究和建设。

2010年初，国家电网公司启动了“坚强智能电网体系研究报告”、“坚强智能电网综合研究报告”和“智能电网关键技术研究框架”等重要课题的研究。通过积极探索国内外智能电网技术发展动态，分析中国坚强智能电网技术需求，调研中国智能电网建设已有技术基础，揭示坚强智能电网的内涵与特征，制定了坚强智能电网总目标、技术框架体系与实施计划等。

2010年5月21日，在北京召开的“2010特高压输电技术国际会议”上，国家电网公司正式宣布将建设“坚强的智能电网”，并公布了规划试点、全面建设、引领提升三阶段的建设方案。随后国家电网公司将智能电网技术作为2010年科技重点工作领域之一，研究方向的确定和研究框架项目的实施，将会使智能电网脱离概念炒作阶段，正式进入规划建设阶段。

 

4智能电表与传统电表的比较

与老式电表相比，智能电表具有计量精度高、电量记忆、抄表时间冻结、信息远程传送等功能特性。安装使用智能电表后，电力用户可以直接通过电表上的液晶显视屏查询电费、告警、历史用电、供电曲线等信息。比如客户所反应家里电闸关了后电表还在 “跳动”，就是智能电表液晶显示屏在循环显示日期、时间、电量等信息。客户可以利用这些信息，及时了解自家在不同时间的用电情况，根据自己需求，制定科学合理的用电计划，以减少实际电费支出。将来还可以通过网站查询实时情况，大大提高抄表精确性，有效避免人工抄表的误差，并可远程分析电表数据，帮助供电公司和电力用户第一时间获取异常情况，方便及时抢修，减少停电时间。

 

5智能电表的分类

5.1 机电一体式

机电一体式就是在原机械式电度表上附加一定的部件,使其既完成所需功能,又降低造价且易于安装,一般而言其设计方案是在不破坏现行计量表原有物理结构,不改变其国家计量标准的基础上加装传感装置变成在机械计度的同时亦有电脉冲输出的智能表,使电子记数与机械记数同步,其计量精度一般不低于机械计度式计量表。这种设计方案采用原有感应式表的成熟技术,多用于老表改造。

 

5.2 全电子式

全电子式则从计量到数据处理都采用以集成电路为核心的电子器件,从而取消了电表上长期使用的机械部件,与机电一体化电度表相比具有电表体积减小,可靠性增加,更加精确,耗电减少,并且生产工艺大大改善,不必只在原有意义上的专业电度表厂生产等优越性,最终会取代带有机械部件的计量表。

 

5.3 IC卡智能电度表 

本产品分三相四线和三相三线两种，用于有功电能的计量场合，由用户交费购电输入表中，电表才能供电。一户一表一卡，卡互不通用，凭卡用电，具有预收电费、自动抄表、防窃电、卡中电量用完后自动拉闸断电等功能。同时，用户的购电信息实行微机管理，方便地进行查询、统计、收费及打印票据等。本产品采用了最先进的IC卡技术和SMT工艺以及专用电能计量芯片和单片微型计算机为核心部件的全电子设备，各项技术指标符合GB/T18460的技术要求。

智能IC卡电能表在电子计量工作原理基础上．加上西门子SLE4442IC卡控制器和PIC16C62B单片机构成智能IC卡控制功能。当计量模块发出脉冲号或用户插入IC卡时．仪表进入相应工作状态。首先，运算控制模块将存储在电能表数据存储模块中的用户电量剩余值取出并在LCD液晶显示模块上显示。接着，判断是否是计量脉冲到来，若是则启动计数及计算功能．计算此时的用电量．经过一定的运算得到这段时间中用户消耗的用电量。那么，上次用户预购电量剩余值减去用电量后，得到的就是新的用户预购电量剩余值。如果该值小于某一值时，仪表输出指令关闭开关，停止对用户的电能供应，电能表也进入低功等待状态。此时用户可以持IC卡到供电单位购电。当该用户将已经购电的IC卡插入电能表的IC卡接口中，电能表被唤醒。如果IC卡是合法卡，电能表将IC卡中储存的预购电量数据解密后与原来用户预购电量剩余值相加得到新的用户电量剩余值，同时擦除IC卡中储存预购电量数据．打开继电器开关．从 而恢复了对用户的电能供应，电能表随后又进入计量状态。预购电量剩余值、累积电量等可用按键选择查看。若用户电量预购剩余值过少时，电能表将提示用户需要购电。

5.4预付费智能电表

预付费用电管理模式是由预付费售电管理系统和预付费电能表组成。预付费电能表是一种由用户先付费、后用电的电能表，根据用户支付金额，预付费售电管理系统生成一组唯一的代码（Token），用户再将此代码(Token)通过电能表键盘(Key-pad)输入到电能表(Meter)中，电能表根据协议在表内进行解码，最后完成购电/充值。20位数字的虚拟介质。