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智能电表特点及其应用

2020-09-12 13:06

  智能电表特点及其应用_能源/化工_工程科技_专业资料。智能电表特点及其应用

  ■建筑电气 福建建设科技 20081No13 91 智能电表特点及其应用 杨少平 (厦门华旸建筑工程设计有限公司 厦门 361004) [提 要 ] 简要介绍智能电表的结构和工作原理 ,它与传统感应式电表相比 ,具有一系列优点 ,以及在实际工程中如何合理 选用 。 [关键词 ] 智能电表 集中式智能电表 远传控制 自动断送电 反窃电 Ab s tra c t: This paper introduced the configuration and p rincip le of intelligent power gauge, which has a series advantages compared to tra2 ditional induction power gauge1 It also mentioned the chosen of the new gauge in p ractice1 Ke y wo rd s: intelligent power gauge; concentrated intelligent power gauge; remote control; automatic break and deliver power; anti - power filch 自从电子式电能表从上个世纪 90年代起在国内兴起应 用 ,到现在已有十多年的发展历史了 ,但由于受技术 、应用推 广方面的影响 ,目前在市场上的占有率并不是很高 。智能电 表是在此基础上 ,近年来才开发出来的实用功能更为丰富的 电能表 ,它具有一系列的优点和多种功能 ,是传统感应表不能 相比的 。 1 智能电表的构成 、原理及特点 111 原理 电子式智能电表 ,是在电子式电表的基础上 ,近年来开发 面世的高科技产品 ,它的构成 、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 ,构成原理图详见图 1。 图 1智能电表构成原理图 通常我们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 。目前智能电表 收稿日期 : 2008 —04 —30 大多都采用一户一个 A /D转换器的设计原则 ,但也有些厂家 生产的多用户集中式智能电表采用多户共用一个 A /D 转换 器 ,这样对电能的计量只能采用分时排队来进行 ,势必造成计 量准确度的下降 ,这点在设计选型时应该注意 。 112 特点 由于采用了电子集成电路的设计 ,再加上具有远传通信 功能 ,可以与电脑联网并采用软件进行控制 ,因此与感应式电 表相比 ,智能电表不管在性能还是操作功能上都具有很大的 优势 。 (1) 功耗 :由于智能电表采用电子元件设计方式 ,因此一 般每块表的功耗仅有 016w ~017w 左右 ,对于多用户集中式 的智能电表 ,其平均到每户的功率则更小 。而一般每只感应 式电表的功耗为 117w左右 。 (2) 精度 :就表的误差范围而言 , 210级电子式电能表在 5% ~400%标定电流范围内测量的误差为 ±2% ,而且目前普 遍应用的都是精确等级为 110级 ,误差更小 。感应式电表的 误差范围则为 + 0186% ~ - 517% ,而且由于机械磨损这种无 法克服的缺陷 ,导致感应式电能表越走越慢 ,最终误差越来越 大 。国家电网曾对感应式电表进行抽查 ,结果发现 50%以上 的感应式电表在用了 5年以后 ,其误差就超过了允许的范围 。 (3) 过载 、工频范围 :智能电表的过载倍数一般能达到 6 ~8倍 ,有较宽的量程 。目前 8~10倍率的表成正为越来越 多用户的选择 ,有的甚至可以达到 20倍率的宽量程 。工作频 率也较宽 ,在 40HZ~1000HZ范围 。而感应式电表的过载倍 数一般仅为 4倍 ,且工作频率范围仅为 45~55HZ之间 。 (4) 功能 :智能电表由于采用了电子表技术 ,可以通过相 关的通信协议与计算机进行联网 ,通过编程软件实现对硬件 的控制管理 。因此智能电表不仅有体积小的特点 ,还具有了 远传控制 (远程抄表 、远程断送电 ) 、复费率 、识别恶性负载 、 92 福建建设科技 20081No13 ■建筑电气 反窃电 、预付费用电等功能 ,而且可以通过对控制软件中不 同参数的修改 ,来满足对控制功能的不同要求 ,而这些功能对 于传统的感应式电表来说都是很难或不可能实现的 。 2 智能电表的功能应用 根据本人设计的一些工程实例 ,对不同工程特点 、不同用 电性质 、不同使用场所 ,如何合理地选用不同功能特点的智能 电表 ,做些粗浅探讨 。 211 住宅中的选用 目前住宅中电能的计量在全国大部分地区都还采用感应 式电能表 ,但感应式电表存在一些明显的不足 。以高层住宅 为例 ,目前往往是一梯多户型的 。而有些地方供电局对于单 相电表箱大小做了限制 ,如最多不能超过 16表 。这样对于一 个一梯 8户的住宅单元 ,如果采用感应式电表则必须每两层 设一个表箱 ,如果是 26层的高层住宅来说就得设 13个表箱 。 这对于以后的抄表 、维护都显得费时 、费力 ,与现在提出的电 网现代化管理的要求更是极不相适应 。对于一些多层住宅来 说 ,表箱可以集中放置在一楼门厅或楼梯口 ,但过大的表箱往 往要与各种弱电箱挤占空间 ,结果往往是一面墙上挂满了各 种箱体 ,这不但会影响美观 ,而且有时在设计上会出现满足不 了规范要求 (如强弱电间距 、箱体安装高度 )等问题 。 如果采用集中式智能电表 ,由于体积小 ,功能多 ,不仅能 在一定程度上解决传统电表占用空间的问题 ,还能更好地实 现用电的现代化管理 。 首先 ,集中式智能电表整个表箱体积小 ,目前一些产品在 一个壁挂式表箱内可容纳多达 39 个用户 ,而箱体大小仅为 930 ×610 ×160。而对于这样一个同样大小的箱体 ,如果采用 应式电表 ,则最多只能装 10个表左右 。可见 ,采用集中式智 能电表能大大减小空间的占用 。 其次 ,集中式的智能电表利用 RS485总线 ,通过集中器 , 通讯机与管理中心计算机进行连网 ,计算机通过相应的智能 电表管理软件可对电表中的信息进行计算 ,统计 ,打印 、参数 设定及断送电等功能控制 。这样通过网络 ,小区物业或供电 部门便可足不出户对用户进行抄表 、断送电操作等 ,实现高效 率 、现代化的用电管理 ,见图 2。 断送电功能 ,而且还有如下功能 : (1)复费率功能 :通过对管理软件的设定实现不同时段 收费或不同用电量段的不同收费 ,并能实现公摊部分用电的 平均分配或按比例分配 ; (2)查询功能 :可以随时随地地查询任一户 、任单元 ,或 整个小区住户的用电量 ; (3)数据存储 、备份功能 :目前智能电表都有采用专用的 存储芯片 ,即使在断电后数据仍可保存数年之久 ,有的产品为 了更高的可靠性 ,采用了多处数据存放的措施 ,这样万一一处 数据出错或丢失 ,可由其它处进行纠错 、还原 ; (4)防作弊功能 :采用授权密码操作 ,并设有运行日记 , 可以详细记录操作的操作过程 ,防止恶意的操作或作弊 。 212 集体宿舍楼中的选用 以学生宿舍楼为例 ,以往学生宿舍的用电管理都是把每 间宿舍的电表集中在楼栋管理员处 ,由管理员按学校作息制 度 ,人工地对楼栋的宿舍和公共部分进行断送电控制 。这样 的管理方法显然是落后了 ,而且对于目前学生公寓楼存在的 如电炉 ,电热毯 ,电热棒等涉及用电安全的电器的使用 ,没办 法做到有效的杜绝 。目前专门针对学生宿舍用电开发的智能 电表 ,则能做到自动控制断送电和安全用电管理 。 21211 定时断送电 针对学生宿舍用电特点 ,智能电表可以通过对用电管理 软件的设定 ,实现对智能电表内模拟开关的控制 (见图 1) ,从 而达到定时断送电的功能 。而且通过管理软件不仅能实现定 时控制功能 ,管理员还可实时地对某间宿舍进行断送电控制 , 这就实现了更加灵活的用电管理 。 21212 双回路控制 每回路电源通过智能电表控制单元后 ,可分为两个支路 : 一支路接宿舍内照明和插座 (卫生间照明除外 ) ,该支路根据 学校作息制度实现自动的定时断送电 ;另一支路接宿舍内卫 生间照明 、空调回路 ,该回路为 24小时常开回路 ,仅在宿舍被 断电后才断开 。这样实现了宿舍更加人性化的用电管理 ,系 统设计详见 1图 3。 图 2智能电表现代化用电管理 而针对住宅中的应用 ,智能电表还可配置更多的功能模 块 。所以目前的智能电表不仅能对用户实现远传抄表 、自动 图 3用电管理系统设计图 ■建筑电气 福建建设科技 20081No13 93 21213 恶性负载识别 目前学生宿舍普遍存在使用大功率用电器及一些影响电 网质量和用电安全的用电设备 ,如电炉 、电热 棒 ,电热毯等 (被称之为恶性负荷 ) 。针对这些负荷智能电表可以实现自 动识别 ,并警报 、断电 ,在当此类负荷去掉后 ,才自动送电的功 能 ,这样就能有效杜绝了这些恶性负载的使用 ,达到宿舍安全 用电管理的要求 。 213 商场 、店面 、办公楼等场所的选用 与前面所述住宅和宿舍用电相比 ,商业场所在用电性质有 较大不同 。首先商业用户都是以租赁的方式使用 ,因此用户流 动性大 ,这样一方面在电费收取上显得尤为不便 ,另一方面 ,碰 上一些恶意欠费的用户 ,这样会给出租方带来一定的损失 。 其次 ,有些商业场所用电计量表就装设在用户一侧 ,甚至 为了方便用户的用电管理 ,表箱都未上锁 。而传统感应式电 表由于采用接线端子外露设计 ,一些用户就私自改动接线等 非法手段进行窃电 ,据统计我国每年因窃电造成的经济损失 就有好几个亿元 。 针对上述商业场所用电收费难 、窃电等现象 ,目前的智能 电表就相应地开发出预付费 、反窃电功能的电能表 。 21311 预付费功能 预付费用电有磁卡式 、电卡式 、直接购电等方式 ,目前普 遍采用的是直接购电式的预付费方式 。所谓直接购电预付费 就是用户到供电部门或物业管理部门去买电 ,而供电部门或 物业管理部门则采用远控或手持售电机将电量直接注入用户 电表内 。这样当用户表内用电量减少到设定值时 ,可通过声 光报警等手段提示用户购电 ,而当电量用完时 ,就可以通过管 理软件上预先的设定 ,实现断电或其它控制手段 ,这样就能有 效地避免了欠费用电现象的出现 。 21312 窃电功能 与传统的感应式电表外形设计相比 ,目前的智能电表上 都采用了接线端子内置的设置方法 ,即把接线端子封在整个 表壳内 ,并加强了外壳结构 ,使电表难以被打开 ,或打开表后 有明显痕迹 ,并有永久性记录 。同时 ,采用屏蔽和抗干扰性强 的电子元件 ,并具有异常接线检测能力 。所以目前智能电表 具有反反向窃电 、火线短路窃电 、强磁场窃电等多种反窃电功 能 ,这就在一定程度上杜绝了偷电 、漏电的现象 。 总结前面所述 ,可以看出 ,与传统感应式电表相比 ,智能 电表不仅有高可靠性 、高准确度等优点 ,而且还有适应现代在 多样化用电要求的各种功能 。同时由于采用软硬件结合的操 作方式 ,这就使得智能电表在控制和使用上更加灵活 ,同时还 可以通过软件的进一步开发适应不断变化的市场需求 。相信 在未来的几年里 ,随着产品进一步的应用推广和技术上的更 成熟完善 ,这种现代化的电能计量产品 ,将更多地被用户 (包 括电业职能部门 )认可和选用 。 参考文献 [ 1 ]《多用户集中式电能表技术现状与探讨 》[ J ] ,福建建筑电气 , 2007 年第三期 [ 2 ] 国家质量技术监督局计量司 、中国计量出版社合编 ,《电能表技 术手册 》中国计量出版社 200018 [ 3 ] 赵伟等编 ,《电子式电能表及其在现代管理中的应用 》中国电力 出版社 1999年 5月第一版 (上接第 90页 ) (2) 纯校园网 +网络管理器模式 :适用于校园公寓楼群 规模大 ,相对比较分散 , 如图 7所示 。 图 7校园学生公寓电能计量管理系统方案 2 6 集中式电能计量表的应用前景 当前 ,全国电力供需矛盾突出 ,加强电力需求管理 ,控制 不合理用电也是节约 。实现电力需求侧管理和综合电力资源 管理 ,是电力供应发展的方向 。集中式智能电能表不仅能实 现电能计量 、还能实现电能控制 。当电力充足时 ,可复费电能 计量 ,降低电价 ,鼓励用电 ;电力供用紧张时 ,可限制用电或停 止供电 ,提高电价 ,保证重点用电需求 。现在我国城镇通讯网 络已比较完备 ,并已延伸到各个角落 ,应用集中式智能电能表 构建智能电能管理系统 ,并结合通讯网络技术 ,建立电能计量 ﹑远程抄表﹑用电负荷控制系统 ,实现电力供需平衡 ,保证电 网安全有着广阔的应用前景 ,也为实现电力需求侧管理提供 了一条新途径 。 参考文献 [ 1 ]《电能计量技术 》黄伟主编 [ 2 ]《供配电系统设计规范 》GB50052 - 95