智能电网中的智能电能计量技术研究

论智能电表在电网中的应用

摘要：文章对智能电表技术在电网中的应用和发展趋势做了相关的研究，指出在高级计量体系(AMI)中，电力公司和用户之间能进行交互，实现合理用电，降低能耗。另外，智能电表与各种通讯方式相结合，满足抄表计费、管理决策、工程分析的需求是未来智能电网发展的趋势。

关键词：智能电网 智能变电站 智能电表 计量检定

引言

随着电网技术的不断发展，智能电表已经开始走入千家万户，智能电表是由用户交费对智能IC卡充值并输入电表中，电表才能供电，表中电量用完后自动拉闸断电，从而有效地解决上门抄表和收电费难的问题。同时，用户的购电信息实行微机管理，方便进行查询、统计、收费及打印票据等用户持IC卡到供电部门交款购电，供电部门用售电管理机将购电量写入IC卡中，用户持IC卡在感应区刷非接触式IC卡（简称刷卡，下同），即可合闸供电，供电后将卡拿走。当表内剩余电量等于报警电量时，拉闸断电报警（或蜂鸣器报警），此时用户在感应区刷卡即可恢复供电；当剩余电量为零时，自动拉闸断电，用户必须再次持卡交费购电，才可以恢复用电。

1 智能电表研究现状与高级计量体系

基于微处理器的电子式多功能电表取代传统的机械式电度表已成为必然趋势，近几年来在国内各行各业已开始得到广泛的应用。一些高端的电子式多功能电表，除了提供各种电量的测量和计量功能外，还可提供电力参数实时测量、事件记录、负荷曲线存储、电能质量分析、通信等功能。在通信接口方面，一般可提供可进行灵活配置的单向RS485、GPRS、电话MODEM和红外通信接口。智能电网中采用的智能仪表(Smart Meter)技术，它是一种有别于电子式多功能电表的先进测量技术。它是更多技术和功能的融合，提供更详尽的用电信息，并具有双向通信功能。智能仪表一般是指用于计量和控制的智能电表，将来智能仪表可能应用于用户的水、气等计量和控制方面。

高级计量体系(AMI)是电网智能化建设的第一步，在智能电网的投资中所占比例最大，主要涉及大量的智能电表、传感器等设备，其中智能电表占绝大多数。AMI代表着未来借助仪表具有易于控制的双向通信，并在仪表测量设备提供能与各种负荷相互配合的自动抄表技术。一些力求充分去平衡供、用电方面需求的不同公共事业单位，正在推进实施这一领域的应用。智能电网概念在终端用户的实现，必须要有智能电表系统以及与之配套的网络系统等基础设施。智能电网的

数字化电能计量检测技术方案

【摘要】

数字化电能计量检测技术是一种先进的技术方案，通过引入数字化技术，实现电能计量检测的精确、高效和自动化。本文从背景介绍和研究意义入手，探讨了数字化电能计量检测技术的概述、原理、应用案例、发展趋势和在电力行业的重要性。结论部分分析了数字化电能计量检测技术方案的价值，提出未来发展方向，并进行总结。通过该篇文章的研究，可以更好地了解数字化电能计量检测技术的意义和作用，为电力行业的发展提供有力的技术支持和指导。

【关键词】

数字化电能计量检测技术方案、电力行业、技术原理、应用案例、发展趋势、重要性、价值、未来发展、总结、引言、结论、背景介绍、研究意义

1. 引言

1.1 背景介绍

数字化电能计量检测技术是指利用现代数字技术对电能进行准确测量和监测的技术方案。随着社会经济的发展和电力行业的不断壮大，电能计量检测技术在电力生产、传输、分配和使用等领域发挥着越来越重要的作用。传统的电能计量检测系统存在着精度不够、数据处理复杂、信息传输不便以及容易受到外界干扰等问题，因此迫切需要开发数字化电能计量检测技术方案进行改进和升级。

随着物联网、大数据和人工智能等技术的发展，数字化电能计量检测技术方案逐渐成为行业发展的趋势。通过数字化技术的应用，可以实现电能监测数据的远程实时传输、自动化处理和准确分析，提高了计量的精度和可靠性。数字化电能计量检测技术方案的发展将为电力行业的节能减排、安全生产、智能化管理等方面带来巨大的益处。对数字化电能计量检测技术的研究和推广具有重要的现实意义和深远的发展价值。

1.2 研究意义

数字化电能计量检测技术是当前电力行业发展的重要方向之一。随着电力系统的日益复杂和电能计量的重要性不断凸显，传统的电能计量检测技术已经不能满足需求。引入数字化电能计量检测技术成为必然选择。数字化电能计量检测技术具有更加准确、高效、智能化的特点，可以提高电能计量的准确性和可靠性，同时降低了维护成本和运行风险。通过研究数字化电能计量检测技术，可以提高电力系统的运行效率和能源利用效率，为电力行业的可持续发展提供技术支持。数字化电能计量检测技术还可以推动电力行业的数字化转型，促进智能电网建设和电力市场化发展，对于提升电力行业的竞争力和服务质量具有重要意义。深入研究数字化电能计量检测技术的原理、应用和发展趋势，对推动电力行业的健康发展具有重要的意义和价值。

基于数字化变电站电能计量技术研究

【摘 要】文章首先介绍数字变电站电能计量装置的构成，分析数字化电能计量装置的优点，最后对数字化变电站电能计量装置应用研究。

【关键词】数字变电站；电能计量；电子式互感器；可靠性

引言

目前“智能电网”已成为全球电力的热点话题，数字化变电站是建设智能电网的关键环节，随着光电技术在传感器应用领域研究的突破和iec68850标准的颁布，数字化变电站在我国逐渐进推广应用，数字式电能计量装置也在电力大变革中脱颖而出。

一、数字变电站电能计量装置的构成

数字化变电站内设备从逻辑上分为三层：变电站层、间隔层和过程层。数字化变电站的计量回路覆盖过程层和间隔层，包括电子式互感器、合并单元、数字电能表和通信系统。数字计量回路采用光纤网络传输电子式互感器二次输出的电压、电流瞬时采样序列，而不像传统计量回路采用电缆传输互感器二次输出的模拟电压、电流信号。作为过程层设备的同一间隔内电子式电压、电流互感器采用某种策略保持采样时刻同步。

1.电子式互感器

电子式电流、电压互感器利用光电子、光通信及电子技术，以光数字信号输出实现电力系统电流、电压测量。在数字化变电站中，电子式互感器是关键设备，电子式互感器远比传统互感器复杂，并且用光纤等传输方式代替了二次回路，这种情况下可靠性的重点主要在于电子式互感器，它具有无饱和、频带宽、体积小巧等诸多优点，适应电力系统数字化、智能化和网络化的需要。

2.数字式电能表

在数字变电站中采用的数字电能表与传统的多功能表工作原理完全不同，数字电能表所接收的信息是以光纤传送的电流、电压信号，而不是传统的57.7/100v的电流信号和5a/1a的电流信号。数字式电能表通过协议处理芯片获取合并单元的数据协议包，传送至数字信号处理单元完成电参量、电量累计以及电能计算等任务，然后与中央微处理进行数据交换，由中央微处理器最终完成表计显示、数据统计、数据交换、人机交互等功能。

江勇　（福建省永安市供电局　福建永安　３６６０００）　摘要：本文主要介绍了适合中国电网情况的智能电同的定义，总结出了智能电一自愈，互动．优化．兼容、集成五大特点，概括出了智　能电同和传统电同的区别，同时对智能电器也做了相应的介绍，并对智能电器的节能设计进行了研究。　关键词：智能电冈　智能电器　节能　中图分类号：ＴＢ１　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—３７９１（２０１ｏ）１２（ｂ）一０１　０３—０１　１智能电网的概述　１．１智能电网的定义　智能电网指的是电力输配系统综合传　统的和前沿的电力工程技术、复杂的感应　和监控技术、信息技术和通讯技术以提高　电网运行效率并支持客户端广泛的附加服　务的新型电网。智能电网在广义上包括可　以优先使用清洁能源的智能调度系统可以　动态定价的智能计量系统以及通过调整发　电、用电设备功率优化负荷平衡的智能技　术系统。　＇．２智能电网的特点　智能电网的主要特征归纳为。　（１）自愈：故障发生时，在没有或者少量　人工干预下，利用分布式电源等设备自动　进行恢复，能够快速隔离故障、自我恢复、　避免大面积停电的发生。　（２）互动：系统运行与批发、零售电力市　场实现无缝连接，支持电力交易的有效开　展，实现资源的优化配置；同时通过市场交　易更好地激励电力市场主体参与电网安全　管理，从而提升电力系统的安全运行水平。　（３）优化：实现资产规划、建设、运行维　护等全寿命周期环节的优化，合理地安排　设备的运行与检修，提高资产的利用效率，　有效地降低运行维护成本和投资成本，减　少电网损耗。　（４）兼容：电网能够同时适应集中发电　与分散式发电模式，实现与负荷侧的交互，　支持风电等可再生能源的接入，扩大系统　运行调节的可选资源范围，满足电网与自　然环境和谐发展。　（５）集成：通过不断的流程优化、信息整　合、实现企业管理、生产管理、调度自动化　与电力市场管理业务的继承，形成全面的　辅助决策支持体系，支撑企业管理的规范　化和精细化。　’．３智能电网与目前电网的区别　从宏观上看，与传统电网管理运行模　式相比，智能电网是一个完整的企业级信　息框架和基础设施体系，它可以实现对电　力客户、资产及运营的持续监视，提高管理　水平、工作效率、电网可靠性和服务水平。　传统的电力分配方式，类似于经济学上的　计划经济，电力资源没有被合理配置，造成　能源和财富的损失，而智能电网将基本杜　绝此类的浪费，它会把暂时不用的电卖给　其他需要电力的人，供或需都由电力资源　市场决定。从微观上看，与传统电网相比，　智能电网进一步优化各级电网控制，构建　结构扁平化、功能模块化，系统组态化的柔　性体系结构，通过集中与分散相结合，灵活　变换网络结构、智能重组系统结构、最佳配　置系统效能、优化电网服务质量，实现与传　统电网截然不同的电网构成理念和体系。　２智能电器的概述　智能电器应当具备以下四方面的特　征。　（１）参量获取和处理数字化。智能电器　所有功能的实现基于数字化的信息，因此　智能电器必须能够实时获取各种参量并加　以数字化。　（２）自我监测与诊断能力　智能电器具　有自我监测与诊断能力，它可以随时监测　各种涉及设备状况和安全运行所必须的物　理量并进行计算和分析。　（３）自适应控制能力。智能电器依靠数　字技术，能够根据实际工作的环境与工况　对操作过程进行自适应调节，使得所实现　的控制过程和状态是最优的。　（４）信息交互能力。智能电器的重要特　征在于它的信息能够以数字化的方式广泛　而便利的进行传播与交互。　３智能电器节电系统的设计　本次智能电器节电系统的设计主要基　于居室智能节电系统。本系统处于ＡＭＩ结　构体系中的用户端。在用户需求的层面上，　组建家庭用电和宽带共享的局域网络，通　过智能电能表控制居室内的各种用电设　备，根据各个时段电价的不同，为用户计算　分析出最佳的节电策略供用户选择，从而　起到需求侧响应的作用。　本系统中的智能电能表，是由一块液　晶显示屏及其控制电路组成。它可以通过　ＲＳ２３２串口与计算机进行实时通信。计算机　向串口发送一组二进制代码，控制液晶显　示屏上的一个显示动作，代码与显示动作　一一对应，这样就可以达到对液晶显示屏　的实时控制。我们将“智能电能表”的显示　界面设计成可以显示出用户的当前时段及　对应的实时电价，受控制的用电器被一一　列出，当前居室内用电器的使用状况一目　了然。同时，根据用电器的使用情况计算出　当前的用电总功率，并显示在液晶屏上，如　果总功率高于某一设定好的值，屏幕下方　会出现节电提示。液晶显示屏通过串口与　计算机相连，在“居室智能节电系统”的软　件部分里，运用串口控件向计算机串口发　送指定的数据，控制液晶屏幕上的显示。通　过这个模拟的智能电能表，可以为用户提　供详细的用电信息，使用户对居室当前的　用电状态有一个全面的了解，并且能够对　用户的节电行为起到很好的激励作用。控　制器主要起到作为智能电能表和室内用电　设备之间联络桥梁的作用。它接受智能电　能表发出的控制口令，并将其转换成模拟　或数字输出量对室内的用电设备进行控　制。同时，它也可以采集室内各用电设备的　工作情况，并将其反馈给智能电能表。这一　部分主要由数字量模拟量输入输出控制器　完成对各个用电电器的控制。它可以利用　计算机ＲＳ２３２串口实时控制模拟量的输出　和数字量的输出，控制器采用特有的抗高　频干扰电路，工作稳定可靠，其中每路模拟　量输出都有过电压保护电路，可以抗击雷　击及静电冲击。工作电源为直流２４Ｖ，采用　高速ｃ　８０５１系列单片机，具有２路模拟量输　出，６路数字量输出。通过串口发送简单的　代码就可以控制各数字量和模拟量的输　出，使用极其方便。我们在居室模型中，选　用了照明灯、落地灯、装饰灯、空调、电暖　气、电视机、饮水机、组合音响这８各可控的　不同功率的家用电器，用直流电动机、发光　二极管、音乐芯片等器件代表不同的用电　器，来模拟真实的家庭居室。控制器通过串　口与计算机连接，在系统中根据具体情况　实时的发出指令，指令代码通过ＲＳ２３２串口　发送到控制器，控制模拟量的输出电压和　数字量的开通与关断，从而达到对直流电　动机、发光二极管等器件的控制，这样可以　准确的模拟出居室内的电器使用情况。　４结语　智能电网的核心是实现对电网运行的　快速响应，提高与分布式能源的兼容能力，　从而提高整个系统的经济性、可靠性和安　全性。在智能电器的支撑下，智能电网的建　设将更为便捷。　参考文献　Ｉ１】谢开，刘永奇，朱治中．面向未来的智能　电网［Ｊ】．中国电力，２００８，４１（６）：１９～２２．　ＸＩＥ　Ｋａｉ，ＬＩＵ　Ｙｏｎｇ　ｑｉ，ＺＨＵ　Ｚｈｉ－　ｚｈｏｎｇ．Ｔｈｅ　ｖｉｓｉｏｎ　ｏｆ　ｆｕｔｕｒｅ　ｓｍａｒｔ　ｇｒｉｄ　【Ｊ】．Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ，２００８，４１（６）：１９～２２．　［２】余贻鑫，栾文鹏．智能电网ｆＪ】．电网与清　洁能源，２００９，２５（１）：７～ｌ１．ＹＵ　Ｙｉ—　ｘｉｎ．ＬＵＡＮ　Ｗｅｎ—ｐｅｎｇ．Ｓｍａｒｔ　ｇｒｉｄ［Ｊ］．　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　Ｃｌｅａｎ　Ｅｎｅｒｇｙ，２００９，　２５（１）：７～１１．　科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮ０ＬＯ０Ｙ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩ