智能电能表在建设智能电网中的应用_孟祥田

电力计量ELECTＲICPOWEＲMEASUＲEMENT

·78·IndustrialMeasurement2011SupplementaryIssue2

智能电能表在建设智能电网中的应用孟祥田（河北邢台供电公司，河北邢台054000）

［摘要］智能电网的发展已成为世界各国电力工业应对未来挑战的共同选择。［关键词］智能电能表；多费率多阶梯；双向通信；双向电能计量

［收稿日期］2011－07－16国家电网公司2011年表示，今年我国坚强智能电网进入全面建设阶段，将在示范工程、电动汽车充换电设施、新能源接纳、居民智能用电等方面大力推进，将推广建设11类智能电网试点工程。建成智能变电站67座；在19个城市核心区建成配电自动化系统；推广应用5000万具智能电表；新建173座电动汽车充换电站和9211个充电桩；完成25个智能小区/楼宇建设；推广建设6.2万户电力光纤到户；完成中新天津生态城智能电网综合示范工程建设；接纳风电容量2000万kW；制定智能电网标准88项。智能用电、使用新型智能电能表，是坚强智能电网的重要环节。国家电网透露，今年将完成25个智能小区/楼宇建设，目前，公司已建成北京、重庆和河北6个智能小区，在上海建成1座智能楼宇，实现了智能用电双向交互，构建了便捷的智能家居生活。1目前所使用的电能表上世纪末，电子式多功能电能表大面积推广，使用电管理水平有了很大提高，并通过对大用户实行尖、峰、平、谷分时电价，提高电网的经济效益。电子式多功能电能表主要有以下功能：（1）电能计量和复费率：按照预先设定的分时时段，完成分时正向有功功率、反向有功功率各费率与总电能计量，正向无功功率、反向无功功率各费率与总电能计量，以及四象限无功电能计量等功能。（2）最大电能需求量记录：对最大电能需求量及其发生时间进行记录，并且需求量周期与滑差时间可选。（3）电能量冻结与存储：按照每月规定的时间或实时命令，对有关电量数据冻结并保存，冻结的数据包括正向有功功率各费率及总电能、反向有功功率各费率及总电能、正向无功功率各费率及总电能、反向无功功率各费率及总电能等，并记录当时的冻结时间。（4）负荷曲线记录：按照设定的时间间隔，对有

关参量数据进行滚动数据记录，间隔时间用户设定。（5）独立的ＲS485通信接口和红外通信接口功

能：通过ＲS485通信口在一定的通信规约下进行通信，实现本地或远方抄表以及参数设置。（6）电压和电流的测量功能：可以提供分相的电

压、电流值。（7）电能表数据显示功能：按照用户的要求进行

设定轮换显示和按键显示的内容，在电能表自带的显示屏上显示相应的电量值。（8）失压记录功能：按照用户设定的失压条件和

失压判断方式，记录对应相及总的失压次数、失压累计时间、失压出现时间等。2智能电能表的功能及特点

（1）支持多费率多阶梯电价

与传统电表相比，智能电表是可编程的电表，除了能够满足一定准确度的电能计量以外，能够测量和存储的数据更多，功能更加强大。如随时保存带有时标的电能数据，根据预先设置时间间隔进行测量和存储各类电能和电量数据等，支持分时电价或实时电价和需求侧管理，满足实时电价下的电能计量。（2）双向通信功能与双向电能计量

智能电表内置通信模块，具有双向通信功能，通过双向通信网络和数据中心进行信息交流。供电企业可以通过智能电能表或其他方式将对用户感兴趣的电网信息（如停电信息）通知用户，方便用户提前准备，改变自己的用电方式。定时、定期向用户发布用户的用电信息，用户可掌握自己的实时用电情况。在执行实时电价时，供电企业能够通过智能电能表向用

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1002-1183.2011.s2.025ELECTＲICPOWEＲMEASUＲEMENT电力计量工业计量2011年增刊2·79·户发布实时电价信息，用户可以根据实时电价安排用电计划，在节省电费的同时为降低电网高峰负荷作贡献。对于具有自备发电能力、储能设备和再生分布式电源的大用户，智能电能表能够根据实时电价指导用户经济合理地分配发电量和购买电量的数量，使得用户的用电费用最低。鼓励用户投资安装民用的太阳能、风能及高能储电设备，鼓励用户投资蓄冷、蓄热和蓄电等设备，改变用电方式而节约用电，减少对电网电量的需求，减低供电系统的负荷，节约燃料消耗，舒缓废气排放和温室效应，降低用户电费开支。（3）其他功能智能电能表具有与智能家电的通信控制功能，能够由智能电能表根据实时电价通过设定参数实现对家电的启停控制。在不需要增加任何用户投资的情况下，通过改变大功率用电设备的使用时间，达到节约用电费用的目的。智能电能表能够智能地进行电力需求侧管理技术应用，利用电网实行的分时电价政策，对用户内部用电情况实行削减用电高峰的负荷，提高用电低谷时的负荷，降低用户的用电成本，提高经济效益，同时也对电网的削峰填谷作出贡献。鼓励用户投资蓄冷、蓄热、蓄电等设备，改变用电方式而节约用电，减少对电网电量的需求。3实现电能表的智能化应采取的措施必须依托强大稳固的通信网。合理构建信息交互与共享的层次架构，结合电网自身优势，开展基于综合能源及通信系统体系结构的研究，构建安全、可靠、稳定、适用、快速的智能电网信息交互平台。信息交互平台必须是坚固的、灵活的，具备抗攻击性、自防御性。建立更加灵活的电力市场。随着社会经济的快速发展，在国家骨干电网的支撑下，未来智能电网既要适应大型电源基地的接入，还要适应各类分布式电源与保安电源的接入，所以除考虑分层分区的电源接入，还要考虑分散式接入。电网对电源侧的管理除指令性调度外，应建立起一个市场经济的电量交易系统，电网和发电厂通过实时上网电价更加经济的实施电网调度，提高发电厂和电网经济效益，这就需要智能电能表计量、计录发电厂实时电量、电费，并完成实时双向传输的功能。调动用户积极开展节能工作。智能电能表实现了电网企业与电网用户之间的信息交互、需求交互、和谐共赢，使得社会效益最大化。从用户侧来说，个性化、需求化、灵活的电能需求将可以得到实现，积极利用自身的余能建设环保型的分布式电源，将自有、富余、投资性电能用于电网补充、调配和应急。智能电能表让用户随时了解自己的用电记录、当时的供电情况和费率信息，便于及时采取适当节电措施，自觉参与节电节能工作，如使用智能电能表对用电进行分时控制，减少用电高峰时的用电量，增大用电低谷时的用电量，以减少总的电费。鼓励用户增加对电力能源的需求，减少社会对电力投资的浪费。4未来广阔的应用前景

重新优化新能源用电秩序。利用智能电表可以帮助人们优先使用风电、太阳能等新能源。采用智能电表的实时数据采集与量测制定更为准确的负荷预测，可以指导新能源优化调度。美国夏威夷大学开发的配电管理系统平台，采用智能电表作为门户站综合了需求反应、住宅节能自动化、分布式发电优化管理等功能，实行了配电系统与主电网中新能源系统的协调控制。优化分布式能源配置。分布式能源与配电网并网运行时还存在很多问题，供电企业通过智能电表对配

电系统实时监控、控制和调节，掌握分布式电源的特性及其与电网运行的相互影响，优化分布式能源配置，从而达到将电能以最经济与最安全的输配电方式输送给终端用户，提高电网运营的可靠性和能源利用效率。提高负荷预测的准确度与故障分析依据。随着智能电表的推广应用，大用户可以通过智能电表向供电公司上传用户近期的用电计划，有分布电源的用户可以由智能电表上传自己的发送电计划及分布电源的发电数据。供电企业将用户计划用电的容量、时间和各用户计划用电的顺序作为负荷预测的准确信息，自动干预负荷预测系统，可以提高负荷预测的准确度，减少电网备用容量，提高电网经济效益。供电企业可以通过智能电表对用户用电情况进行实时监测，实现异常状态的在线分析，动态跟踪和自动控制，提高供电可靠性。当故障发生后可以通过智能电表查询异常用电记录，为故障分析提供可靠的实时数据。促进智能用电新技术发展。智能电表的广泛应用，使得供电企业由人工抄表向自动抄表转型，同时获取更多的用电数据，经过分析与处理，以智能电表为网关通过双向实时通信将实时电价信息、缴费信息和用电信息等通知给用户，优化客户服务并促使用户合理利用电能，参与负荷调节。（下转第81页）ELECTＲICPOWEＲMEASUＲEMENT电力计量工业计量2011年增刊2·81·2远程/本地费控业务模式

按照业务模式，费控管理可以分为“本地费控业务模式”和“远程费控业务模式”。本地费控业务模式是指在智能电能表完成剩余金额测算，根据测算结果完成预警、告警、跳闸、允许合闸等控制，通过CPU卡、射频卡等固态介质或虚拟网络进行表内和营销应用系统的数据传输。

图2本地费控业务模式图远程费控业务模式是指在主站系统完成剩余金额测算，根据测算结果将预警、跳闸、允许合闸等指令通过网络远程下发到智能电能表中，由智能表执行控制命令。

图3远程费控业务模式图

远程费控业务模式和本地费控业务模式的比较：（1）远程费控业务模式

优点：用户费控基准能够动态调整、风险策略可以柔性管理，支持多渠道缴费、多渠道用电信息通知、实时费控等功能。缺点：不能有效地分散主机系统测算、策略评估的压力，网络通讯安全风险增大，通道畅通程度对系统正常运行影响较大。（2）本地费控业务模式

优点：停、复电由用户本地控制，责任清晰。缺点：不利于售电渠道建设，读写卡存在较高安全风险和设备管理风险，电价设置和调整不便，表计故障时电量/电费测算困难。3结束语

综上所述，远程费控业务模式适用于用户电能表安装相对集中且采集实时性较高的环境，如城市小区、楼宇用户比较集中且配电半径较短、缴费渠道相对多样，这种方式应为最佳选择。本地费控业务模式适用于用户电表分散安装且对采集间隔长及时效性相对较差的环境。如城乡结合部、农村地区电能表位置较分散、集中布线较困难且缴费渠道相对单一，这种方式应为最佳选择。因此，费控模式的选取，应当结合青海省省情及用电信息采集系统建设情况，因地制宜，采取远程费控业务模式与本地费控业务模式相结合的方式进行建设推广。［参考文献］［1］Q/GDW378.3—2009，电力用户用电信息采集系统设计

导则：技术方案设计导则［S］．［2］徐伟，王斌，姜元建.低压电力线载波通信技术在用电

信息采集系统中的应用［J］．电测与仪表，2010，7（47）：44－47.［3］赵永良.用电信息采集系统本地通信方式对比研究［J］．电力系统通信，2010，31（216）：50－54.［编辑：曹微言］

（上接第79页）

5结束语

智能电网的发展已成为世界各国电力工业应对未来挑战的共同选择，是21世纪电力系统的发展方向。智能电网的一个显著特点是电网运行者和用户能够及时的进行信息交换，使用户真正成为电网的一个组成部分，为电网的安全、经济、高效地运行作出必要的贡献。我国智能电网发展的第一步是国家电网公司“电力用户用电信息采集系统”的建设，以智能电表