智能電表的技術(shù)特點及應(yīng)用
一、智能電表的產(chǎn)生背景
長期以來，居民用電管理收費一直采用先用電、后抄表、再付費的傳統(tǒng)作業(yè)方式。居民用電絕大多數(shù)實行“分表制”，即若干集中居住的家庭（一個居住單元或若干居住單元的集合）使用一個總的電表，每戶裝一個分電表，電力部門抄表員抄收總電表的電量，作為居民交付電費的依據(jù)。居委會或物業(yè)管理部門還需去抄取各家電表的讀數(shù)，收取各家電費。據(jù)統(tǒng)計，僅電力部門的抄表隊伍人數(shù)就數(shù)以萬計，且人為方式弊端多，工作效率低，給管理部門造成了人力、物力、時間上的極大浪費。為了適應(yīng)社會的需要，保證用戶安全、合理、方便地用電，對傳統(tǒng)的電表和用電的管理模式進行改造， 使之符合社會發(fā)展的需要就顯得很有必要。
過去，我國生產(chǎn)的交流電度表均為感應(yīng)式機械電度表，多年以來，作為用電管理最重要也是最基礎(chǔ)的用電數(shù)據(jù)依舊不得不采用原始落后的人工抄收的方式，不但勞動強度大、效率低，而且還會存在抄表不到位、估抄、漏抄、錯抄、錯算及抄表周期長等問題，對竊電行為的防治更無從談起。在信息化，網(wǎng)絡(luò)化，電力系統(tǒng)大踏步現(xiàn)代化的今天，手工抄表更是與無人值班等高度的自動化形成了鮮明對比，成為制約供電系統(tǒng)現(xiàn)代化管理的一大障礙。就系統(tǒng)的完整性而言，電力系統(tǒng)從發(fā)電，配電，傳輸一直到區(qū)域變電所都已基本實現(xiàn)了自動化管理，而唯獨用戶終端沒有，造成了系統(tǒng)的不完整，直接或間接的影響了系統(tǒng)潛能的發(fā)揮。
正是由于以上背景，智能電度表應(yīng)運而生。所謂智能電表，就是應(yīng)用計算機技術(shù)，通訊技術(shù)等，形成以智能芯片（如CPU）為核心，具有電功率計量計時、記費、與上位機通訊、用電管理等功能的電度表。
二、智能電表的現(xiàn)狀
目前，國內(nèi)智能電度表從結(jié)構(gòu)上大致可分為機電一體式和全電子式兩大類。機電一體式，即在原機械式電度表上附加一定的部件，使其完成所需功能，一般而言其設(shè)計方案是在不破壞現(xiàn)行計量表原有物理結(jié)構(gòu)，不改變其國家計量標準的基礎(chǔ)上加裝傳感裝置變成在機械計度的同時亦有電脈沖輸出的智能表。全電子式則從計量到數(shù)據(jù)處理都采用以集成電路為核心的電子器件，從而取消了電表上長期使用的機械部件，與機電一體化電度表相比具有電表體積減小，可靠性增加，更加精確，耗電減少，并且生產(chǎn)工藝大大改善，不必只在原有意義上的專業(yè)電度表廠生產(chǎn)等優(yōu)越性，現(xiàn)已完全取代帶有機械部件的電度表。
電度表作為電費收取的計量依據(jù)，涉及到一個抄表問題，因此有必要從電度表的抄表方式進行分類。從現(xiàn)行技術(shù)來看主要有IC卡式，遠傳抄表式。
1、 IC卡電表收費系統(tǒng)
IC卡電表收費系統(tǒng)的投入成本較低、可靠性高、使用壽命長。IC卡采用硅片（EEPROM）來存儲信息，存儲器大，壽命長。IC卡電表收費系統(tǒng)安全性高，不易仿制，收費準確，不易出錯，具有很強的加密性。采用IC卡電表收費系統(tǒng)可提高居民用電收費的管理水平，確保各級管理部門能及時收到電費 （用戶不繼續(xù)買電，電度用完后將斷電）。IC卡表的系統(tǒng)功能包括預(yù)收費功能，報警功能，斷電功能，顯示功能和加密功能。
IC卡表的整個收費系統(tǒng) 包括主機，IC卡電表和IC卡三部分。IC卡電表收費系統(tǒng)，實
現(xiàn)了用電收費電子化，其技術(shù)成熟可靠，各級管理部門可以不必再為收費問題而發(fā)愁。所以，
IC卡收費系統(tǒng)在我國得到了較大范圍的推廣，是目前市場主流的用電管理方式。缺點是由
于用戶終端與系統(tǒng)主機并沒有直接聯(lián)系，用戶的用電情況只有在用戶持卡交費時才能了解
到。
IC卡表收費系統(tǒng)的特點：
具有多種防竊電功能，起動電流小、無潛動、寬負荷、低功耗，誤差曲線平直、長期運行時穩(wěn)定性好，
體積小、重量輕、安裝方便。
準確度高：全電子式設(shè)計，內(nèi)置專用芯片，精度不受頻率、溫度、電壓，高次諧波影響。
長壽命 ：采用SMT技術(shù)，優(yōu)化的電路設(shè)計，整機出廠后無需調(diào)整電路。
功耗低：采用低功耗設(shè)計，降低電網(wǎng)線損。
預(yù)購電量；IC卡傳遞數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)回讀，包括：使用總電量，剩余電量，本次購電量，總購電量，總購電次數(shù)等信息。
儲存表常數(shù)、初始值、用戶編號，用戶住址、姓名等信息。
超負荷報警斷電、剩余電量報警，提醒用戶及時購電。
技術(shù)參數(shù)：采用長壽命基表，延長使用周期。
精度等級為1.0級，2..0級。
2、 遠程自動抄表系統(tǒng)
遠程自動抄表系統(tǒng)主要由電能表、采集器、集中器、數(shù)據(jù)傳輸通道、主站系統(tǒng)構(gòu)成，現(xiàn)在國內(nèi)的遠傳抄表系統(tǒng)主要有485總線和載波抄表兩種形式，載波集抄系統(tǒng)是利用專用芯片對用電數(shù)據(jù)進行調(diào)制解調(diào)，通過電力線進行通訊以實現(xiàn)集中抄表。485總線方式的數(shù)據(jù)傳輸 可靠性高，缺點是需布線，安裝較復(fù)雜，另外拉線易被人為破壞，特別是現(xiàn)在許多小區(qū)不允許拉明線，使這種總線方式難于施工。現(xiàn)在采用較多的方案 是用戶終端到數(shù)據(jù)集中器采用電力線載波通訊，數(shù)據(jù)集中器到上位機用專用電話線。遠程抄表系統(tǒng)一次投入成本高，實際應(yīng)用中由于線路方面干攏因素多，適用于小區(qū)集中抄表，不適用于農(nóng)村電網(wǎng)改造。
三、智能電表的原理和特點
1、智能電表的構(gòu)成和原理
電子式智能電表，是在電子式電表的基礎(chǔ)上，開發(fā)面世的高科技產(chǎn)品，它的構(gòu)成、工作原理與傳統(tǒng)的感應(yīng)式機械電能表有著很大的差別。而電子式智能電表主要是由電子元器件構(gòu) 成，其工作原理是先通過對用戶供電電壓和電流的實時采樣，再采用專用的電能表集成電路，對采樣電壓和電流信號進行處理，并轉(zhuǎn)換成與電能成正比的脈沖輸出，最后通過單片機進行處理、控制，把脈沖顯示為用電量并輸出。
通常我們把智能電表計量一度電時A/D轉(zhuǎn)換器所發(fā)出的脈沖個數(shù)稱之為脈沖常數(shù)，對于智能電表來說，這是一個比較重要的常數(shù)，因為A/D轉(zhuǎn)換器在單位時間內(nèi)所發(fā)出脈沖數(shù)個的多少，將直接決定著該表計量的準確度。目前智能電表大多都采用一戶一個A/D轉(zhuǎn)換器的設(shè)計原則，但也有些廠家生產(chǎn)的多用戶集中式智能電表采用多戶共用一個A/D轉(zhuǎn)換器，這樣對電能的計量只能采用分時排隊來進行，勢必造成計量準確度的下降，所以在選擇時應(yīng)該注意。
2、智能電表的特點
由于采用了電子集成電路的設(shè)計，再加上具有遠傳通信功能，可以與電腦聯(lián)網(wǎng)并采用軟件進行控制，因此與感應(yīng)式機械電表相比，智能電表不管在性能還是操作功能上都具有很大的優(yōu)勢。
�。�1）功耗：由于智能電表采用電子元件設(shè)計方式，因此一般每塊表的功耗僅有0·6w~0·7w左右，對于多用戶集中式的智能電表，其平均到每戶的功率則更小。而一般每只感應(yīng)式機械電表的功耗為1·7w左右。
�。�2）精度：就表的誤差范圍而言，2·0級電子式電能表在5%~400%標定電流范圍內(nèi)測量的誤差為±2%,而且目前普遍應(yīng)用的都是精確等級為1·0 級，誤差更小。感應(yīng)式機械電表的誤差范圍則為+0·86%~-5·7%,，而且由于機械磨損這種無法克服的缺陷，導致感應(yīng)式機械電能表越走越慢，最終誤差越來越大。 國家電網(wǎng)曾對感應(yīng)式電表進行抽查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)50%以上的感應(yīng)式電表在用了5年以后，其誤差就超過了允許的范圍。
�。�3）過載、工頻范圍： 智能電表的過載倍數(shù)一般能達到6~8倍，有較寬的量程。目前8~10倍率的表成正為越來越多用戶的選擇，有的甚至可以達到20倍率的寬量程。工作頻率也較寬，在40HZ~1000HZ范圍。而感應(yīng)式電表的過載倍數(shù)一般僅為4倍，且工作頻率范圍僅為45~55HZ之間。
�。�4）功能：智能電表由于采用了電子表技術(shù)，可以通過相關(guān)的通信協(xié)議與計算機進行聯(lián)網(wǎng)，通過編程軟件實現(xiàn)對硬件的控制管理。因此智能電表不僅有體積小的特點，還具有了遠傳控制、復(fù)費率、識別惡性負載、反竊電、預(yù)付費用電等功能，而且可以通過對控制軟件中不同參數(shù)的修改，來滿足對控制功能的不同要求，而這些功能對于傳統(tǒng)的感應(yīng)式電表來說都是很難或不可能實現(xiàn)的。
四、結(jié)論
智能電表系統(tǒng)是利用當代微機技術(shù)、數(shù)字通訊技術(shù)與計量技術(shù)，集能耗計量、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理于一體，將城市居民能耗信息與綜合處理相結(jié)合的系統(tǒng)，使公用事業(yè)部門及物業(yè)管理部門從根本上減輕人工上門抄表的繁雜勞動，準確而便捷的收費系統(tǒng)，既可節(jié)省人力，又可減少相關(guān)事業(yè)部門與客戶之間的糾紛，不但能提高管理部門的工作效率，也適應(yīng)了現(xiàn)代用戶對繳費的新需求。 |
