智能电表在智能电网中的应用与发展

智能电表在智能电网中的应用与发展

宋建萍

371424198304083049

摘要：在智能电网中，智能电表是一项智能化的终端电气设备，相比于传统电能表，智能电表不仅具备计量用电量的功能，同时还兼具双向多种费率计量功能、用户端控制功能、双向数据通信功能、防窃电功能等，很好地适应了智能电网运行以及新能源的使用，可以说未来节能型智能电表将有希望成为智能电网用户智能化终端的主要发展方向。本文首先分析智能电表的功能，其次从精准预测电网负荷、实现智能用电管理、远程电费控制、预估最大需电量等方面深入说明并探讨智能电表在智能电网中的应用，以及未来的发展方向，务求保证电网安全，拓展出全新的电力需求侧管理路径。

关键词：智能电表；智能电网；应用；发展

在智能用电领域，智能电表是其中不可缺少的组成部分，我国也在智能电表的研发方面投入了诸多人、物、财，倾注了大量心血。伴随智能电网建设热潮的兴起，可再生能源被越来越多地应用在发电行业，并入电网，而智能电表作为连接智能电网、用户的终端节点设备，是推动智能电网发展的重要支撑。

一、智能电表的功能

智能电表是在对电子设计电表的研制、开发的基础上逐步发展而来，是用于支持智能电网，尤其是智能配电网数据采集的一项基础性设备，肩负着原始数据采集、计量和传输的重要任务，是实现信息集成、分析优化、信息展现的先决条件，智能电表在智能电网中的应，有效解决了以往机器电表使用过程中存在的数据偏差大、抄表效率低、窃电风险等不足。与此同时，受到数字技术应用领域拓展的积极影响，智能电表可以说是对电子式电表的全面突破，以智能芯片为核心，将数据库、操作系统、双向沟通读表器等集成起来，并且建立起信息技术平台、计算机技术平台，真正实现了自动计费、信息交互、电能量计量、实时监测。

（一）双向通信

智能电表中内置有通信模块，依托这一模块将智能电表、智能电网紧密联系在一起，起到桥梁、纽带的作用，为数据传输、行为反馈提供了畅通无阻的通道，实现了数据中心、通信网络的双向交流。供电企业可以依托智能电表，将用户感兴趣的信息告知给他们，让用户提前了解，并做好相应的准备，从而对自己的用电方式做出科学调整【1】。还可以定期向客户反馈其即时用电量、即时电费、账户余额，使用户对自身的用电情况有所了解，按时缴纳电费，并且养成良好的用电习惯。

（二）双向计量

对于一些具有储能设备、发现设备的分布式用电大户来说，通过应用智能电表，能够根据实时电价，对用户的购电、用电给予合理指导，从而显著降低其用电费用，提高电网运营的可靠性和能源利用效率。条件允许的情况下，应尽可能地让更多家庭安装具有低碳高效特点的储电设备，比如风力发电，太阳能发电等等，鼓励大家积极投资诸如储冷、储热、储电之类的经济型设备，从而达到缓解电网压力的目的【2】。实践表明，利用智能电表的双向计量功能，及时将用电情况反馈给用户，每个家庭每年的用电量大约可以降低13%，降低3%~15%的能耗，进一步提升了经济效益、社会效益。

（三）支持浮动电价

相比于传统电表，智能电表最为显著的优势功能就是可编程性，它既能满足高精度的电能计量，又能存储和测量数据。能够存储具有时间尺度的电力信息，并按照预先设定的时间间隔，存储并测量各种类型的电力。不仅如此，智能电表还支持浮动电价，以适应国家电网在电能计量方面的需求，基于实时用电进行电价计量。

二、智能电表在智能电网中的应用

智能电表在智能电网中的应用，可以为各方带来可观的效益。从供电公司的角度而言，由于智能电表的计量系统具有智能化特点，具有用电计量、结算、服务、故障管理等功能，不仅应用起来比较便捷，而且有助于及时捕捉问题、有效处理问题，促使配电网应用质量有所提升，帮助电力公司控制管理成本的投入，实现经济效益、社会效益的最大化。对于广大用电户来说，依托智能电表可以及时、准确地了解自己的用电信息，每一笔账务都是清晰可查的，引导用户科学调整用点方案，将用户的弹性用电需求充电利用起来，从而达到适应电路供应的目的。当然，也可以将用电户产生的能耗信息，传输到电力能量自动化系统中，作为电能质量调整的参考依据，采取行之有效的策略及时处理电能故障，切实强化人员、设备的安全性。

（一）精准预测电网负荷

在智能电网中，我国通常采用传统方式、软件计算方式对电网负荷进行预测，特别是在SCADA装置广泛应用的前提下，大大提升了配电网络数据采集、传送的及时性。然而，在电网建设过程中，所设置的配网状态监测发的节点相对较少，使得SCADA的应用仅局限在馈线一级系统中。而智能电表在智能电网中的应用，则可以有效改善上述现象，这主要是因为智能电表一般都安装在用户终端，属于一项底层的测量元件，其应用可以起到增加测量节点的作用，智能电表会对电力用户终端的实时、历史运行数据信息进行采集，并依托GSM、CDMA无线公网将数据信息反馈到集中中心上位机系统中，同时以专家知识系统

【3】。模糊理论、神经网络系统为依据，自动展开智能训练学习，利用计算机的数据归一处理的优势，将电网负荷预测中各种不确定因素的影响概率控制到最低，促使负荷数据测量的精准度得到显著提升，切实增加配电网调配运的经济性、合理性。在此基础上，只需要对所采集的数据展开系统性分析，就能全面掌握电网负荷，通过搭建电网负荷模型，进而准确预测特定地区在未来某段时间的用电负荷情况，接着以经济性为基本原则，统筹规划配电网调度运行的方案、负荷控制计划策略，以峰谷电价奖乘机制为导向，引领电力用户主动参与到配电网经济调度环节，自觉响应错峰填谷用电，使用电负荷曲线始终保持相对平坦的状态。

（二）实现智能用电管理

智能电表能够按照用电区域，将用户分居民、工业、商业三种类型，在此基础上对电网运行的实时电气量数据进行采集，在最大程度适应各类型用户个性化用电需求的前提下，统筹调度配电网的电力，科学编制用电方案，并将此方案严格执行到位，从而达到节省用电量的目的，促使电网的用电达到平衡水平，让有限的电力资源实现最大化利用，尽快实现节能减排的目标。为了给用户提供优质、人性化的用电服务，供电公司需要加大电力营销管理的力度，及时更新电力资讯、催缴通知以及停电检修通知等，并且根据用户的日常用电情况，利用智能电表为其提供合理用电建议、用电建议，以此来帮助用户逐步养成良好的用电习惯【4】。考虑到很多用户在实际用电过程中，受到电器设备质量、个人错误操作等因素的影响，在所难免地会遇到电器漏电、偷电的情况，轻则为居民财产造成损失，严重的情况下甚至会威胁其生命安全，此时供电公司应应用好智能电表，实时监测用户的用电情况，一旦发现接地故障、电压波欠压、异常耗能等情况，需要第一时间反馈给用户，以此来挽回用户的经济损失，为用户的用电安全保驾护航。条件允许的情况下，供电企业需要积极引进先进技术、新型产品，持续性提升自身的用电管理水平，助力用电供需双方“牵手”共赢。

（三）远程电费控制

传统电表在实际应用过程中，极其容易出现错误抄表问题，而且账务处理比较复杂，外加繁琐的电费结算流程，导致数据信息频繁发生丢失或者混淆。相比于常规电表，智能电表集成了可编程、带记忆、自动存储分析的优势，不仅具备常规电表的电能计量功能，还支持用电自稽查、电能质量自动分析、峰谷电价费率自动转换、用电信息循环显示等功能，而且可以自动抄表，能够以实际数据、预测判断结果为依据，针对用电异常及时发出信号报警，显示具体电量及余额、提示用户缴费，真正实现了远程费控断电，妥善解决了传统人工抄表所存在的一系列问题，促使供电部门的管理效率得到显著提升，抄表数据也更加精准【5】。此外，电费结算同样可以依托智能电表来进行，由智能电表将结果直接传输给供电公司，大大简化了电网缴费处理的难度，工作流程愈加简单明了，兼具了高效的信息处理、快捷电费结算的双重特点，帮助供电公司走出电费回收难、电费收缴效率不高的困境，在一定程度上降低了供电公司运营风险、成本投入。从电力用户的角度来说，通过智能电表，可以随时随地查询自己的用电信息、电价信息、能耗信息以及停电公告，在此基础上提示用户积极应用现代化节能设备，错开用电高峰期用电，减少电网的峰谷负荷差，实现资源的最优配置，构建终端电能高效利用的模式。

（四）预估最大需电量

由于智能电表与智能电网是紧密连接的，所以智能电表上可以直观显示双向最大需量、分时段最大需量、出现日期及时间，并将12个结算周期最大需量数据自动化实时储存下来，采取动态化形式，对供电电能质量及水平展开监测，如果发现供电的谐波分量偏大、电压波动偏大等情况，则表示供电质量超出运行范围，便会对各个供电区域展开适当调整，从各地的需求侧、负荷预测结果出发科学供电，从而顺利实现双向互动。当识别到电压线路上电、时段切换、清零、始终调整等情况时，智能电表通常会从当前时刻开始，以需量周期为依据，对用电需量展开测量，待完成第一个需量周期之后，根据滑差间隔继续对最大需量实施测量【6】。智能电表还能够捕捉到漏电、窃电等用电异常情况时，会第一时间将用电异常信息远程反馈给用电信息集控中心，以便于智能电网运行负责人结合现象找出造成异常的根源，及时编制切实可行的应对策略，打造安全可靠的供电模式。

三、智能电表在智能电网中的发展

在智慧城市浪潮的影响下，智能电网慢慢开始发展建设起来，智能电表作为一项终端设备，也受到广泛应用，这也在一定程度上推动了电抄核收工作朝着自动化、智能化、高效化的方向发展。

（一）采用高级测量架构

高级测量架构属于一种自动双向流动架构，依托具有IP地址的智能电表存在，将智能电表同供电公司紧密联系起来，以此来为供电公司实时提供能耗数据，同时允许用户在用电过程中，根据价格，合理规划自身的能源使用。RF技术、电力线载波技术是现阶段两项主导性新兴技术，前者主要是以低功耗、低成本的无线电系统为载体，对电表信息展开无线传输；后者则是依托电力线本身进行传输

【7】。相比于传统电表单一的电能计量功能，基于AMII支撑下的智能电表，其实可以视为分布在网络上的系统传感器、测量点，由AMI系统的通信网络，为配电自动化、变电站自动化等高级应用提供必要的支持。通过双向通信，外加灵活定价策略的辅助，有助于驱动供电公司主动响应市场需求侧。而智能电表的双向计量功能，也让广大用户拥有分布式电源，从而便捷地实现电网互联。

（二）模块化

智能电表的模块化设计具有诸多应用优势，集中体现在下列几个方面：首先，电表功能设置支持可更新、可写入，当面临电表升级换代时，仅需要对个别功能模块予以更换即可，不需要更换电表，彻底改变了传统电表不可更换性造成的成批调换、成批淘汰、系统重构的情况。其次，智能电表的模块化功能、标准化结构，让规范电表研发成为了可能。最后，由于电表中所有功能都是独立线程，相互之间互不干扰、互不影响，倘若发现故障模块，可以从智能电网运行现状出发，在现场或者远程对故障模块进行升级、调功能方案，促使可维护性得到进一步提升，切实保证了电表运行的安全可靠性，同时也能有效减少维护方面的成本投入,消除了新技术推行的障碍。

（三）网络化

网络化主要是通过对电能数据的实时采样、存储，依托有线、无线网络进行传输，将信息及时反馈给用电信息管理系统中，由系统对数据展开自动化分析、共享，从而帮助供电公司动态化监测用电信息。智能电表网络化的核心在于，将位于电表上移层的部分功能，向网络层、数据管理平台层迁移，而数据共享、综合分析的过程就能有效实现智能电表的功能，促使智能电表的设计更加简化。现阶段，诸如电力线载波网、光纤与同轴电缆网、固定电话、无线移动网等均属于可供利用的通信网络，以电力光纤入户工程为例，只需要一条通道、一次施工，就能有效解决缆线入户问题，相比于以往电线、有线电视线等多条线路的反复施工，其优势集中体现在资源共享方面，同时也为电能信息传输提供了稳定可靠的网络环境。

（四）接口一体化

一直以来，电能表检测工都是极其复杂的人力工种，而智能电表在智能电网中的应用则有效革新了电能表检测模式，真正实现了检测的智能化、自动化。在智能电表弱电接口种类过多的情况下，检测时势必需要频繁的切换接口，不仅无形中增加了检测工作强度，而且所占用的资源也相对较多，管理成本显著增加,却无法收理想化检测效率，同时，繁多的接口设置也难以确保电气的安全，甚至会对电能计量的精准度造成直接影响【8】。伴随智能电网、高级测量体系的持续发展背景下，对于智能电表也提出更高更新的要求，而这些要求是与时代发展趋势高度适应的，对于智能电表的智能效应产生的影响是极为深刻的，可以说新一轮电能表的轮换开展势在必行，智能电表一定会大规模普，其数据处理、模块设计、检测方式、接口类型等细节需要做出及时更新，如此才能更好地满足未来智能电报的个性化应用需求，在性能上逐步呈现出信息化、自动化、智能化的特征。

结束语：

综上所述，智能电表是一项智能化的终端电气设备，具备计量用电量、双向多种费率计量功能、用户端控制功能、双向数据通信功能、防窃电功能等多样化功能，将其应用在智能电网建设环节，有助于根据智能电表所采集的信息实现需求侧响应，引领电力用户灵活调整用电计划，尽量做到错峰用电，而供电公司则要通常规划电能营销策略，确保有限的电能资源发挥出最大化的利用效益，顺利达成节能降耗的核心目标，持续推进电网系统的智能化改造，打造稳健可持续的电网运营模式。供电公司在远程用点信息采集系统建设上应该多下功夫，相信在不懈努力下，未来智能电表在智能电网中的应用将呈现出模块化、网络化、接口一体化的发展趋势，为绿色能源的可持续开发、利用不断贡献力量。

参考文献：

[1]曹鹏飞,韩毅平,谢金华. 基于5G通讯下新型智能电表箱的设计研究[J]. 自动化与仪表,2023,38(05):121-124.

[2]Lorenzo Amicucci. 利用物联网充分发挥智能电网优势[J]. 世界电子元器件,2022,(10):10+13.

[3]毋育捷,杜瑞娟. 智能电表远程抄表系统的设计与实现[J]. 光源与照明,2022,No.171(09):93-95.

[4]靳威. 智能电表在智能电网中的应用[J]. 电工技术,2020,No.528(18):53-54+62.

[5]田欣,王克南,宁蒙,邓士伟,李世洁. 基于多层协作负荷辨识技术的新型智能电表研制及应用[J]. 电力大数据,2020,23(08):18-25.

[6]张钊. 面向智能电网的装表接电技术探析[J]. 中国新技术新产品,2019,No.404(22):90-91.

[7]敖卓岑. 智能电表及集抄技术在线损管理中的应用[J]. 技术与市场,2018,25(12):209-210.

[8]祁珈同,李妮,王琳琳,林子午. 智能电表及集抄技术在线损管理中的应用[J]. 黑龙江科学,2017,8(18):38-39.