智能电表

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智能电表是智能电网(特别是智能配电网)数据采集的基本设备之一,承担着原始电能数据采集、计量和传输的任务,是实现信息集成、分析优化和信息展现的基础。智能电表除了具备传统电能表基本用电量的计量功能以外,为了适应智能电网和新能源的使用它还具有双向多种费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能、防窃电功能等智能化的功能。 在智能电表基础上构建的高级量测体系(advancedmeter...

智能电表是智能电网(特别是智能配电网)数据采集的基本设备之一,承担着原始电能数据采集、计量和传输的任务,是实现信息集成、分析优化和信息展现的基础。智能电表除了具备传统电能表基本用电量的计量功能以外,为了适应智能电网和新能源的使用它还具有双向多种费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能、防窃电功能等智能化的功能。

在智能电表基础上构建的高级量测X(advanced metering infrastructure,AMI)、自动抄表(automatic meter reading,AMR)系统能为用户提供更加详细的用电信息,使用户可以更好地管理他们的用电量,以达到节省电费和减少温室气体排放的目标;电力零售商可以根据用户的需求灵活地制定分时电价,推动电力市场价格X的改革;配电公司能够更加迅速地检测故障,并及时响应强化电力网络控制和管理。

概念定义

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早在20世纪90年代就出现了智能电表(smart meter)的概念。1993年静止式电表刚刚出现时,其价格是机电式电表的10~20倍,因此主要应用于大型用户。之后随着具有远程通信能力的电表数量的增加,亟需开发新的系统来实现抄表和数据管理。在这样的系统中,计量数据开始向配网自动化等系统开放,但这些系统还无法有效利用相关数据。同样地,预付费电表的实时能耗数据也很少被用于能量管理或节能措施等应用中。

随着技术的进步,批量生产的静止式电表能以很低的成本获得强大的数据处理和存储能力,从而促使小型用户电表的智能化水平得到大幅提升,静止式电表也逐步取代了传统的机电式电表。

对于“smartmeter”的理解,国际上还没有统一的概念,也没有统一的国际标准。欧洲通常采用“smart meter”的概念,而“smart electric meter”则特指智能电表;美国则习惯采用“advanced meter”的概念,但其实质是相同的。虽然“smartmeter”翻译为智能仪表或者智能表计,但主要是指智能电表。国际上不同的组织、研究机构和企业都结合相应的功能要求给出了“smartmeter”的不同定义。

ESMA

欧洲智能表计联盟(European Smart Metering Alliance,ESMA)通过描述电表特性来定义智能电表:

(1)对计量数据的自动处理、传输、管理和使用;

(2)电表的自动化管理;

(3)电表之间的双向通信;

(4)为智能计量系统内的相关参与者(包括能源消费者)提供及时和有价值的能耗信息;

(5)支持改善能源利用效率和能源管理系统(发电、输电、配电、用电)的服务。

南非Eskom电力公司

智能电表与传统电表相比能够提供更多的消费信息,并能随时将这些信息通过特定的网络传送到本地服务器中,以达到计量和计费管理的目的。此外还包括:

(1)融合了多种先进技术;

(2)实时或者准实时的抄表;

(3)详细的负荷特性;

(4)电力断电记录;

(5)电能质量监测。

智能电表

DRAM

美国需求响应和高级计量联盟(DemandResponseandAdvancedMeteringCoalition,DRAM)认为智能电表应能实现以下功能:

(1)计量不同时间段内的能源使用数据,包括每小时的或者权威部门制定的时间段;

(2)允许电力消费者、电力公司和服务机构以各种形式的电价进行电力交易;

(3)提供其他数据和功能以提高电力服务质量及解决服务中的问题。

国内

国内定义的智能仪表是以微处理器为核心的,可存储测量信息并能对测量结果进行实时分析、综合和做出各种判断能力的仪器。它一般具有自动测量功能、强大的数据处理能力、进行自动调零和单位换算功能,能进行简单的故障提示,具有人机交互功能,配备有操作面板和显示器,具有一定的人工智能。通常将采用微处理器的电子式多功能电能表定义为智能电表,还将通信功能(载波、GPRS、ZigBee等)、多用户计量、特定用户(如电力机车)计量等特征引入到智能电表的概念中。

综合各种定义,可以认为:智能电表是以微处理器应用和网络通信技术为核心的智能化仪表,具有自动计量/测量、数据处理、双向通信和功能扩展等能力,能够实现双向计量、远程/本地通信、实时数据交互、多种电价计费、远程断供电、电能质量监测、水气热表抄读、与用户互动等功能。以智能电表为基础构建的智能计量系统,能够支持智能电网对负荷管理、分布式电源接入、能源效率、电网调度、电力市场交易和减少排放等方面的要求。

工作原理

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智能电表是基于现代通信技术、计算机技术、测量技术,对电能信息数据开展采集、分析、管理的先进计量装置。智能电表的基本原理为:依托A/D转换器或者计量芯片对用户电流、电压开展实时采集,经由CPU开展分析处理,实现正反向、峰谷或者四象限电能的计算,进一步将电量等内容经由通信、显示等方式予以输出。

电子式智能电表的构成、工作原理与传统的感应式电能表有着很大的差别。

感应式电表主要是由铝盘、电流电压线圈、永磁铁等元件构成其工作原理主要是通过电流线圈与可动铅盘中感应的涡流相互作用进行计量的。而电子式智能电表主要是由电子元器件构成,其工作原理是先通过对用户供电电压和电流的实时采样,再采用专用的电能表集成电路,对采样电压和电流信号进行处理,并转换成与电能成正比的脉冲输出,最后通过单片机进行处理、控制把脉冲显示为用电量并输出。

通常把智能电表计量一度电时A/D转换器所发出的脉冲个数称之为脉冲常数,对于智能电表来说,这是一个比较重要的常数,因为A/D转换器在单位时间内所发出脉冲数个的多少将直接决定着该表计量的准确度。

功能特点

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(1)可靠性

精度长时间不变,无须轮校、无安装及运输影响等。

(2)准确度

宽量程、宽功率因数、启动灵敏等。

(3)功能

可实行集中抄表、多费率、预付费、防窃电、满足互联网接入服务要求等功能。

(4)性价比

性价比高、可预留扩展功能,受原材料涨价影响小等。

(5)报警提示当剩余电量小于报警电量时,电表常显剩余电量提醒用户购电;当表中剩余电量等于报警电量时,跳闸断电一次,用户需插入IC卡,可恢复供电,用户此时应及时购电。

(6)数据保护

数据保护采用全固态集成电路技术,断电后数据可保持10年以上。

(7)自动断电

当电能表中剩余电量为零时,电能表自动跳闸,中断供电,用户此时应及时购电。

(8)回写功能

电能卡可将用户的累计用电量、剩余电量、过零电量回写到售电系统中便于管理部门的统计管理。

(9)用户抽检功能

售电软件可提供数据抽检用电量并根据要求提供优先抽检的用户序列。

(10)电量查询

插入IC卡依次显示总购电量、购电次数、上次购电量、累计用电量、剩余电量。

(11)过压保护

当实际用电负荷超过设定值时,电表自动断电,插入用户卡,恢复供电。

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  1. 概念定义
  2. 工作原理
  3. 功能特点

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