单相智能电表

单相智能电表（共8篇）

单相智能电表 篇1

电能表作为电能计量的关键性设备, 是供电企业与用电客户之间进行电能的公平交易和电费结算最为重要的依据[1,2]。电能表是否能够客观、准确的计量, 关乎到广大供电企业和用电用户的切身利益。因此, 随着技术的发展, 各个电力企业相继建成了各类新型的电能表自动检测流水线[3,4]。整个检测过程由计算机控制, 配合输入输出流水线, 检测工作效率显著提高, 大大降低了检测人员的劳动强度, 彻底改变了传统电能表检测作业模式[5]。但是, 已建成的流水线系统大多处于试验阶段, 智能化程度较低, 大多没有一套完备的故障诊断和故障解决机制, 系统一旦出现故障, 将后造成不可估量的损失和影响。

该文研究的单相电能表的智能自动化检测流水线系统具备故障自诊断机制。该流水线结合专家系统管理平台, 对整个检测流水线系统进行严密的监控, 及时给出故障诊断和解决机制, 防止检测流水线系统出现故障而造成的损失和危害。随着本系统的广泛推广, 将全面克服电能表检测流水线效益低下、故障防御机制差等技术瓶颈, 实现检测流水线故障诊断和故障自愈能力, 促进电能表检测行业技术升级。

1 系统功能需求

单相电能表的智能检测流水线系统能够实现单相电能表自动化上下表、接拆线、检测、分拣、物流输送等作业, 并可在一个整体系统中实现外观检查、耐压、功耗、误差、加封、贴标等多个功能项目试验的流水作业。具体的功能如下:

(1) 主输送线:由直线输送段、顶升横移单元及作为输送载体的工件托盘组成, 实现兼容三种采集终端的工件托盘供送、回送、仓储、拆码盘的全自动输送回收。

(2) 工件托盘仓储系统:设计了三层工件托盘仓储系统, 用来实现指定工件托盘的调用和存储。

(3) 外观检查单元:兼容各种型式规范不同的单相电能表产品的检测, 完成终端外观的拍照、铭牌检查、条码检查、指示灯检查、液晶显示检测等功能。

4) 检测装置拆检线单元:实现多行程对接检测装置根据被检产品类型驱动, 用与电能表检测端子对应侧的压接装置进行对接的功能。

(5) 多合一终端检测装置:通过模拟主站、远程信道和本地信道, 建立了一套适用于实验室检测的模拟架构, 实现对单相电能表性能和功能测试。

(6) 基于专家系统的故障自愈机制:结合各类检测传感器, 对整个系统的实时状态进行监控, 通过专家系统知识库和自诊断机制, 实现系统的故障定位和故障诊断, 并给出相应的应答机制, 提高整个检测系统的可靠性和自愈能力。

2 系统的软硬件设计

2.1 系统的硬件设计

本流水线系统的硬件部分主要由输送系统、检测系统、辅助系统和监控系统四大部分组成。硬件系统的结构框图如图1所示。

2.2 系统的软件设计

系统的整体软件要做到流程顺畅和智能化管理, 实现检测任务下达、检测输送控制、检测装置管理、检测流程设置、数据存储、上传和事后统计分析等功能。系统的软件流程图如图2所示:

2.3 系统的故障自诊断机制设计

本单相电能表的智能自动化流水线检测系统的故障诊断机制通过构建专家系统来实现。专家系统是一个智能计算机程序系统, 其内部含有大量的某个领域专家水平的知识与经验, 能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域问题。针对本流水线系统建立的专家系统由知识库、推理机、解释机制和统计分析模块组成。整个专家系统的运作结构示意图如图3所示。

3 系统的检测原理及试验结果分析

3.1 基本原理

计量误差一般采用的工作原理为标准表法。标准表法是指将标准电能表检测的电能与被检测电能表测定的电能进行比较, 确定被检测电能表的相对误差。检测方法一般采用高频脉冲数预置法, 在标准表和被检表都在连续运行的情况下, 记录标准表输出N个低频脉冲时输出的高频脉冲数m, 作为实测高频脉冲数, 再与算定 (或预置) 的高频脉冲数相比较, 计算被检测表的相对误差。计算公式如公式 (1) 所示:

其中, 为标准表或检测装置的已定系统误差 (%) , 不需要更正时记为0;m为实测高频脉冲数;m0为算定的高频脉冲数。

本单相电能表的智能自动化检测流水线系统按照准确度0.1级进行设计, 进行检测时, 单套检测装置批量输出相同标准源对应不同的表位, 开展电能表的批量测试。

3.2 试验结果分析

本项目按照计量标准考核规范对整个自动化流水线系统的各个检测装置做了相关的实验, 以其中的一套数据进行说明, 结果如下所示。

3.2.1 稳定性测试

装置的稳定性反映了计量特性随时间恒定的能力, 不仅与计量标准器本身有关, 还与其主要配套设备在内的测量系统的稳定性有关。通常的做法是选用一台稳定性较好的被测电能表, 在规定的时间间隔之内测量, 通过测量结果的一致程度来进行判断该装置的稳定性。对功率因数为1.0和0.5的单相表进行稳定性测试试验, 测试的结果如图4所示

由试验结果表明, 装置的稳定性指标均小于装置最大的允许误差绝对值 (功率因数为1的允许误差线如图中蓝色虚线所示, 功率因数为0.5的允许误差线如图中红色虚线所示) , 满足要求。

3.2.2 重复性测试

装置的重复性测试反映了多次测量, 所得结果的一致性, 通常用测量结果的分散性来定量表示, 即用单次测量结果的实验标准差Si来表示。在功率因数1.0和0.5时, 分别确定基本误差, 为确保所得到的实验标准差具有足够的可靠性, 应在相同条件下重复测量次数不少于10次。重复性测试的试验结果如图5所示。

由试验结果表明, 装置的重复性满足指标要求, 即绝对值均小于0.1。

4 结论

该文研究的单相电能表的智能自动化检测流水线系统目前已经投入使用, 通过实践运行情况表明, 系统运行较稳定, 智能化程度较高, 设备的故障率较低, 最终检测的电能表准确度高, 社会经济效益好, 为今后大规模的投产使用奠定了一定的基础。

摘要：针对目前国内单相电能表检测流水线效率较低、多数工序仍采用手工操作、劳动强度较高的特点, 该文研究了一种单相电能表智能自动化检测流水线系统, 实现了单相电能表的自动上下料、传输、定位、接拆线、外观检测、耐压检测、智能分拣、粘贴合格证、加装封印和装箱等操作, 提高了系统的工作效率, 解决了电能表大规模检测的难题。通过对系统的重复性和稳定性试验, 表明系统运行稳定, 检测准确率高, 具有很大的推广价值。

关键词：电能表,自动检测,流水线,专家系统

参考文献

[1]龙贵山, 刘磊, 刘颖, 等.电能表自动化检测及智能仓储系统研究[J].电测与仪表, 2013 (5) :95-100.

[2]高利明, 陈卓娅, 张欲晓, 等.一种智能化全自动流水线电能表检测系统[J].河南电力, 2011 (4) :38-41.

[3]周莉.单相电能表自动检测流水线系统的应用研究[J].电气技术, 2014 (2) :59-63.

[4]周莉.单相电能表自动检测流水线系统的应用研究[J].电气技术, 2014 (2) :59-63.

[5]卢世为, 董生怀.单相电能表多功能检测装置的研制与应用[J].电测与仪表, 2009 (S2) :1-4.

[6]张燕, 黄金娟.电能表智能化检定流水线系统的研究与应用[J].电测与仪表, 2009 (12) :74-77.

单相智能电表 篇2

目录

第一章 智能电表行业发展概述 1 第一节 行业概述 1

一、产品概述 1

二、工作原理 1

三、主要类型 1

四、智能电表的应用优势 2 第二节 智能电表行业产业链分析 3 第二章 全球智能电表发展概述 4 第一节 全球智能电表发展现状 4 第二节 全球智能电表市场区域分布情况 4 第三节 全球主要国家智能电表发展情况 5 第四节 世界智能电表行业发展预测 7 第三章 中国智能电表环境分析 8 第一节 我国经济发展环境分析 8 第二节 行业相关政策、法规、标准 11

一、国家电网发布智能电表技术标准 11

二、《关于加快推进坚强智能电网建设的意见》 12

三、智能电表将实施新标准 12 第三节 国内智能电表技术水平12 第四章 中国智能电表行业发展现状 14 第一节 行业发展特点 14

一、电子式电能表已占据我国电能表市场的主导地位

二、智能电能表将成为行业未来发展主流 14

三、国际市场已成为我国电能表销售的重要市场 14

四、行业竞争日趋激烈，并购重组势在必行 14 第二节 行业供给现状及趋势 15 第三节 行业需求状况及预测 15 第四节 行业发展制约因素 17 第五章 中国智能电表行业竞争状况分析 18 第一节 智能电表行业竞争格局 18

一、2级单相智能电能表市场集中度分析 18 二、三相智能电能表市场集中度分析 19 第二节 智能电表行业竞争趋势 19

一、围绕行业标准制定在技术升级中展开竞争 20

二、围绕产业链整合在行业集中度提高中展开竞争 20

三、围绕智能电网建设在产品升级中展开竞争 20 第六章 行业上下游分析 21 第一节 上游原材料行业 21

一、集成电路 21

二、电子元件 22

三、磁性材料 24 第二节 国内智能电网行业分析 28

一、国内智能电网发展现状 28

二、我国智能电网产业集聚发展现状与规划 28

三、智能电网产业的发展趋势 29 第七章 智能电表产品进出口数据统计 31 第一节 2010-2012年单相感应式电度表进出口情况 31 第二节 2010-2012年三相感应式电度表进出口情况 32 第三节 2010-2012年单相电子式(静止式)电度表进出口情况 33 第四节 2010-2012年三相电子式(静止式)电度表进出口情况 35 第八章 国内智能电表主要生产企业分析 37 第一节 江苏林洋电子股份有限公司 37

一、企业简介 37

二、主营业务 37

三、竞争优势 37

四、经营业绩 38

五、未来发展战略 39 第二节 深圳浩宁达仪表股份有限公司 39

一、企业简介 39

二、主营业务 39

三、竞争优势 40

四、经营业绩 41

五、未来发展战略 41 第三节 深圳市科陆电子科技股份有限公司 42

一、企业简介 42

二、主营业务 42

三、竞争优势 42

四、经营业绩 43

五、未来发展战略 44 第四节 深圳长城开发科技股份有限公司 44

一、企业简介 45

二、主营产品 45

三、竞争优势 45

四、经营业绩 46

五、未来发展战略 46 第五节 宁波三星电气股份有限公司 46

一、企业简介 47

二、竞争优势 47

三、经营业绩 48

四、企业发展战略 48 第九章 智能电表行业投资及发展趋势分析 50 第一节 投资机会 50

一、政策支持 50

二、4万亿投资将刺激智能电表发展 50 第二节 投资风险 51

一、市场竞争风险 51

二、营销风险 51

三、政策风险 51 第三节 行业进入壁垒 52

一、对设备要求严格 52

二、人才和技术的要求较高 52

三、行业经验积累的要求较高 52

四、持续服务能力的要求较高 52 第四节 中国智能电表行业发展趋势 53

一、智能电表的产业体系更加完善 53

二、功能设置模块化 53

三、接口一体化 53 第五节 智能电表行业技术发展趋势 54 第六节 行业投资建议 56

一、加大技术创新力度 56

二、提高智能电表的产业化运作能力 56

三、实施用户侧能源管理工程 56

四、注重推广和普及工作 57

图表目录

图表1：智能电表产业链示意图 3 图表2：2008-2012年全球智能电表市场规模增长变化 4 图表3：欧美与日本的智能电表安装状况与计划 5 图表4：中国智能电表产量增长预测 15 图表5：国家电网智能电表投资推进速度超规划 16 图表6：2012年2级单相智能电能表市场集中度情况 19 图表7：2012年2级单相智能电能表前三位中标公司情况 19 图表8：2012年三相智能电能表市场集中度情况 19 图表9：2012年三相智能电能表前三位中标公司情况 19 图表10：2012年中国电子元件经济运行指标 22 图表11：2010-2012年单相感应式电度表（90283011）进出口数据统计 31 图表12：2012年单相感应式电度表（90283011）进口国别统计 31 图表13：2012年单相感应式电度表（90283011）出口国别统计 32 图表14：2010-2012年三相感应式电度表（90283012）进出口数据统计 32 图表15：2012年三相感应式电度表（90283012）进口国别统计 33 图表16：2012年三相感应式电度表（90283012）出口国别统计 33 图表17：2010-2012年单相电子式(静止式)电度表进出口数据统计 33 图表18：2012年单相电子式(静止式)电度表（90283013）进口国别统计 34 图表19：2012年单相电子式(静止式)电度表（90283013）出口国别统计 34 图表20：2010-2012年三相电子式(静止式)电度表（90283014）进出口数据统计 35 图表21：2012年三相电子式(静止式)电度表（90283014）进口国别统计 35 图表22：2012年三相电子式(静止式)电度表（90283014）出口国别统计 36 图表23：2011年林洋电子经营业绩 38 图表24：2012年林洋电子经营业绩 38 图表25：浩宁达2011年经营业绩 41 图表26：浩宁达2012年经营业绩 41 图表27：科陆电子2011年经营业绩 43 图表28：科陆电子2012年经营业绩 44 图表29：长城开发2011年经营业绩 46 图表30：长城开发2012年经营业绩 46 图表31：三星电气2011年经营业绩 48 图表32：三星电气2012年经营业绩 48 摘要 目前全球正在使用的电表，包括工、商、住电表用户数量庞大，全球共约有17亿台，若全面更换为智能电表，则市场规模将相当可观。以2012年来看，全球智能电表出货量达1亿台，较2011年成长31.6%，2012年全球智能电表市场规模达到70亿美元。

2012年中国电表总出货量为1.106亿个，其中智能电表是9850万个。由于2010和2011年智能电表市场发展迅速，电能表制造商纷纷扩张产能，现在为保证产能利用率，纷纷加速开拓海外市场。

2013年中国电表产量预计增长到1.2亿个，其中91%将是智能电表。在之后的几年内，中国智能电表市场将继续增长，平均复合增长率为9.5%，随着替换速度加快，普通电表的产量将快速下滑，到2016年接近消亡。

目前国内智能电表的更换工作主要由国网主导。根据国网2010年的规划，为了满足国内智能电表更换需求，国网将在2014年之前完成2.22亿只智能电表的安装标工作，实现直供直管区域内的用户的全覆盖。而实际的招标进度远远超出了国网每年初公布的计划，目前已经招标1.92亿只，其中智能电表约为1.84亿只。

随着“十二五”规划将智能电网定为重点发展方向，国家电网公司也将全面加快坚强智能电网发展。作为智能电网的重要组成部分，智能电表的需求将快速扩张，到2015年我国将安装智能电表2.3亿只。

随着农网改造的深入进行，农村继城市之后实施阶梯电价的基础正在形成。农网2.5亿只智能电表招标计划有望于下半年启动，体量与此前2010年至今的城网电表招标相当。预计这部分招标将持续3年左右到2016年。而按照电表通常的更换周期，届时新一轮的城网电表更换又将开始。

节选 第四章 中国智能电表行业发展现状

第二节 行业供给现状及趋势

2011年国内电表总产量1.02亿只，其中智能表约8300万只，2012年中国电表总出货量为1.106亿个，其中智能电表是9850万个。由于2010和2011年智能电表市场发展迅速，电能表制造商纷纷扩张产能，现在为保证产能利用率，纷纷加速开拓海外市场。

图表1：中国智能电表产量增长预测

单位：万个

资料来源：慧典研究

2013年中国电表产量预计增长到1.2亿个，其中91%将是智能电表。在之后的几年内，中国智能电表市场将继续增长，平均复合增长率为9.5%，随着替换速度加快，普通电表的产量将快速下滑，到2016年接近消亡。第三节 行业需求状况及预测

电能表的发展经历了由感应式向电子式的发展，现在智能电网的发展将推动电能表由电子式向智能电表的转变。根据我国智能电网战略规划，“十二五”期间是智能电网的全面建设阶段，主要目标是加快特高压电网和城乡电网建设，初步形成智能电网运行控制和互动服务体系，其中用电环节的重点是建设智能用电信息的采集和管理系统，而智能电表则是实现这一系统的关键部分。

从整个市场存量需求方面考虑，根据国家统计局的数据，按第六次人口普查每户3.1人计算，城镇人口约6.7亿，共2.16亿户，农村7亿人口，共2.26亿户。假设每户需要一个电表，则存量需求约4.4亿只。增量方面，2011年城镇和农村新建住房面积分别为9.49亿和10.26亿平方米，按人均31.6和34.1平方米分别计算，新增住房1940万套，按照一户一表并且每年新增住房面积不下降计算，未来每年预计新增约2000万块电表。

目前国内智能电表的更换工作主要由国网主导。根据国网2010年的规划，为了满足国内智能电表更换需求，国网将在2014年之前完成2.22亿只智能电表的安装标工作，实现直供直管区域内的用户的全覆盖。而实际的招标进度远远超出了国网每年初公布的计划，目前已经招标1.92亿只，其中智能电表约为1.84亿只。

图表2：国家电网智能电表投资推进速度超规划

资料来源：慧典研究

从智能电表规划进度与实际来看，2011和2012两年实际进度快于规划，按照规划，国网2011和2012年智能电表覆盖量分别为5500万、5500万只，而从实际招标情况看，2011和2012年国家电网智能电表招标量分别为约6766万、7603万只，两年累计规划完成率达到130.6%。由于电表总的市场容量不会与规划数据有大的出入，因此在2011-2012年的超量安装之后，预计2013年本轮智能电表安装就将收尾。按照规划，十二五期间，智能电表安装总量约为1.87亿只，按此测算，2013年智能电表招标总量预计为4331万只。较2012年将有明显下降。如无转机，行业面临需求下滑风险。

随着农网改造的深入进行，农村继城市之后实施阶梯电价的基础正在形成。农网2.5亿只智能电表招标计划有望于下半年启动，体量与此前2010年至今的城网电表招标相当。预计这部分招标将持续3年左右到2016年。而按照电表通常的更换周期，届时新一轮的城网电表更换又将开始，这将大大解决对电表需求持续性的疑问。

具体到2013年的国网招标市场，目前已经在进行的第一次集中招标并未缩量，将近2300万只电表为历史第二大量。由于总量是各地电力公司上报需求的汇总，因此这一数字也反映了各地在安装智能电表上具备极高的积极性。

单相智能电表 篇3

1 系统功能设计

1.1 总体结构

基于RENESAS半导体的单片机R5F212B8SNFP (以下简称2B8) 完成单相远程费控智能电表设计, 其功能:648k字节Flash闪速存储器, 3k字节内部RAM, 45个可编程CMOS I/O口, 可选择上拉电阻, 2个专用输入口, 6个位定时/计数器, 5个外部中断, 23个内部中断, 4个软件中断, 7级中断结构, 3个全双工串行通信口, 16位硬件乘法器, 片内高低速振荡器及时钟电路, 2种低功耗电工作方式。是一个比较适合于国网智能电表开发的高性价比单片机。

该智能电能表功能设计主要包括9大模块:电压和电流检测, 电能计量电路RN8209计量模块;64 K容量的串行存储24LC512存储模块;字符组合显示的HL9576液晶显示模块;内置温度补偿功能串行时钟RX8025T时钟模块;远程控制实现加密解密ESAM模块;红外IR无线通讯和RS485总线通讯电路模块;各种信息输出的输出电路模块;为各工作模块提供工作电源的电源模块;为各模块协调工件的主MCU 2B8控制模块。总体结构如图1所示。

1.2电能计量模块

远程费控智能电表电能计量采用国产RN8209芯片, 精度高、可靠性强。RN8209能够测量有功功率、无功功率、有功能量、无功能量, 并能提供2路独立的有功功率和有效值、电压电流有效值、线频率、过零中断等, 可以实现灵活的防窃电方案。支持全数字的增益、相位和Offset校正。有功、无功电能脉冲分别从PF、QF管脚输出。内部的电源监控电路可以保证上电和断电时芯片的可靠工作。

提供串行SPI与MCU 2B8之间通讯。MCU可通过SPI口实时读取电表运行参数, 在发生异常时, 进行事件记录, 等待远程主站系统的查询。

1.3 通讯模块

本设计中主要采用了2种通讯方式来实现通讯功能, 分别是:RS-485和红外IR传输。考虑到智能电表会安装在户外, 因此需要在RS-485总线接口上加上避雷的保护措施。采用的RS-485接口芯片是ISL3152芯片, 通过光耦NEC2501和单片机系统进行隔离, 从而防止遭遇雷击时, 对整个系统造成破坏。

主MCU通过异步串行通讯接口UART且通过光耦隔离与RS-485接口芯片ISL3152相连, 智能电表通过RS485总线与远程主站系统相连, 每只智能电表都有一个确定的唯一的12位十进制通讯地址, 主站系统采用DL/T645—2007协议下发命令信息, 智能电能表接收到与自己地址匹配的信息, 便把应答信息及其校验码打包向上传送给远程主站系统, 实现数据回抄。

红外通信时如果直接将数据通过红外发射管进行传输时, 将会严重受到外界环境的干扰, 常见的抗干扰方法是将需要传输的数据调制到30～40 k Hz的载波上再进行发送。2B8单片机的定时器管脚可输出低频38 k Hz的载波。通过单片机的UART口的TXD脚驱动另一个串联的三极管进行二进制数据信号“0”和“1”的传输, 从而达到红外数据发送的功能。在红外接收部分, 利用红外一体化接收模块HM238R解调高频红外信号。当HM238R接收到高频红外信号时, 接收管输出低电平;当HM238R没有接收到高频信号时, 接收管将输出高电平。经接收管红外解调后的数据通过UART口的RXD管脚输入单片机进行相应的处理。

1.4 存储模块

智能电表的功能众多, 实现复杂, 在运行过程中会产生大量的数据, 如12月历史电量数据、事件记录数据、冻结量数据等。所选用的存储芯片必须容量够大, 可靠性高, 保存时间长, 功耗低。所以采用美国MICROCHIP公司的24LC512低功耗串行存储器芯片, 采用I2C接口与MCU通讯, 待机电流和工作电流分别是1μA和1 m A, 存储容量达到64 K字节, 10万次擦写次数, 数据保存时间超过200年。

1.5 时钟模块

时钟电路采用EPSON公司的RX8205T芯片完成, 它是一种支持I2C总线的低功耗时钟芯片, 具有很高的精度, 内置温度补偿晶振, 可在宽温范围内实现精确计时, 和目前在电表领域得到广泛应用的EPSON RX-8025SA引脚兼容, 它按照CPU经外部通讯口接收到的校时数据来设置时钟和日历, 靠自身的振荡继续走时。通过2线I2C方式与CPU连接, SDA脚和SCL脚分别与2B8的引脚相连, 并有2个中断报警引脚可设置为输出秒或分同步脉冲, 单片机系统每250 ms通过I2C通讯接口读取当前的时间, 计算出该时刻所属的时段, 实现多费率电能表的分时段计量电能。该时钟电路带有备用锂电池, 正常工作时有主电源Vcc供电;当出现停电时, 自动切换锂电池为时钟电路供电, 即使停电, 时钟走时也准确。

1.6 液晶显示

国网智能电表要求电表能够支持液晶LCD显示运行信息。显示模块采用上海复控华龙公司的HL9576 LCD显示驱动芯片, 功耗低, 同样采用I2C接口, 通过SDA脚和SCL脚与2B8的引脚相连, 接收2B8下发的显示数据来驱动液晶显示屏显示。通过液晶上的各种显示字符组合来显示电表各种运行信息, 从而方便用户使用。

1.7 电源模块

由于智能电表要求能够停电唤醒, 智能电表的电源供给:一是由火线和零线的主电压提供电源, 另一部分是由在主电源无效的情况下提供备用锂电池电源, 以满足电表MCU、时钟芯片和液晶显示的需要。

1.8 输出模块

与以前使用的电能表不同, 智能电表输出的LED指示灯的功能也不相同。拉闸指示灯用来指示用户负载的切断与否, 报警指示灯用来指示电表运行中发生的异常, 电表运行脉冲指示LED用来指示用户用电, 脉冲输出用来校表及计量, 脉冲输出的电路和多功能口输出电路由普通I/O加光耦隔离实现。

1.9 ES AM模块

ESAM安全模块的应用是和各种专用或通用智能设备相关的, 对于所有需要身份认证、数据加密/解密、安全存储、通讯保密等较高数据安全要求的产品和应用系统, ESAM嵌入式安全控制模块都可以发挥其独到的安全控制作用。

对于单相远程费控智能电表而言, 电费的计算在远程售电系统中完成, 表内不存储、显示与电费、电价相关的信息。电能表接收远程售电系统下发的拉闸、允许合闸、ESAM数据抄读指令时, 需通过严格的密码验证及安全认证。可见, 在智能电表中ESAM模块只负责完成安全认证和数据的存储, 此模块可在国家电网公司设置完毕后, 提供给表厂安装在智能电表中。今后的数据存取以及密钥的安全认证过程都在远程主站系统与智能电表中的ESAM模块之间进行, 与表中的微控制器无关, 微控制器仍然由表厂负责设计, 完成智能电表的功能。这样既实现了系统的安全性由运行管理方控制, 又不妨碍表厂继续发展和完善智能电表的功能和性能。是一种较为理想的方案。

2 系统工作原理

2 B8实时检测系统供电的状态, 当上电检测模拟端口检测到外部220 V供电时, 系统启动内部主时钟全速运行, 通过SPI口与计量RN8209通讯, 实时读取电表运行的状态内容, 如实时电压、电流值、功率、功率因数等, 并判断是否在正常工作范围内, 如出现异常, 通过I2C与RX8025T通讯, 读取此刻时间, 然后将这些数据通过I2C通讯存储到24LC512中, 以备主站系统查询, 同时报警指示灯报警, 通过I2C通讯将实时数据传输到HL9576内并显示在LCD液晶屏上。智能电表运行过程中, 不断读取RX8025T的时间值, 来判断是否可进入下一费率时段运行, 进行时段投切。

当智能电表接收到红外或485通讯信道下发格式DL/T645—2007的命令数据, 电表通过规约解析, 通过I2C通讯读取24LC512中的数据, 打包后通过红外或485通讯信道上传。如485通讯信道接收到远程主站系统下发的加密费控命令, 2B8会将此数据传送给ESAM模块进行解密分析, 成功后返回给2B8, 通过命令分析2B8执行相应的费控操作。外部220 V供电消失后, 系统电源切换到备用锂电池电源, 关闭内部高速时钟, 启动低速时钟, 关闭外围功能, 进入低功耗工作状态。

3 结语

这款基于RENESAS半导体的单相远程费控智能电表设计, 能根据不同的时段设置, 实现电能分时计量, 存储大量电表运行数据, 便于智能电网的运行分析, 采用RS485串行通讯, 实现电量自动回抄, 实时校时, 接收远程主站系统下发的费控命令, 经EASM验证实现费控功能。该电能表经本公司量产表明, 设计技术新颖, 计量准确, 走时精确, 时段设置灵活, 功能强大, 各项技术指标均达到国家智能电能表的技术标准, 具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]丁宏林, 李小兵.IC卡预付费电能表的安全性[J].新西部, 2008 (4) :219～220

[2]王爱英.智能卡技术M.清华大学出版社, 2000

[3]李刚健, 刘鹏, 程宪平.微功耗智能IC卡燃气表的研制[J].微型机与应用, 2002 (4)

智能电表特点及其应用 篇4

1 智能电表的构成、原理及特点

1.1 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。

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。

1.2 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0.6w～0.7w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1.7w左右。

(2) 精度:

就表的误差范围而言,2.0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1.0级,误差更小。感应式电表的误差范围则为+0.86%～-5.7%,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、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。

2.1 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。

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。

2.2 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。

2.2.1 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。

2.2.2 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。

2.2.3 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。

2.3 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。

2.3.1 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。

2.3.2 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2000.8

智能电表在智能电网中的应用 篇5

随着我国智能电网建设的全面推进, 智能电表的市场需求量不断增大,在电网建设过程中发挥着巨大的作用。传统智能电表中,用户交费完成后,对智能IC卡充值并输入电表后,电表才能供电,且电表中的电量用完后便自动拉闸断电,直至用户重新完成电费充值。这不仅程序繁杂, 而且影响了电力的正常供应,给用电客户带来极为不利的影响。而新型智能电表不仅具有传统电表的供电功能,还具有用电信息存储、双向多种费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能、防窃电功能等智能化的功能。其容量更大、可靠性更强、安全等级更高,不仅适应了智能电网的发展需要,还符合了我国未来发展“节能环保”的要求。 智能电表在智能电表中的应用,意义十分重大。

1智能电表的功能

1.1双向计量

较之于传统电表,双向计量是智能电表最为突出的功能。对有储能设备、发电设备等分布式的用电大户,智能电表可根据实时电价做出分析判断,坚持经济最优原则,做出具体的购电计划,引导客户购买。同时,还能向客户反馈用电情况,引导人们对低碳节能、经济环保的设备进行投资,在减少电费支出的同时,鼓励客户安装风能、太阳能等高效低碳储电设备,实现节能降耗、经济环保的最终目的。通过智能电表双计量功能,可为每个客户每年节约13% ~ 15% 的用电量,而能源消耗可节约3% ~ 15%,这不仅提高了经济效益,而且使得社会效益得到切实提升。

1.2双向通信

所谓双向通信,即智能电表内置的通信模块,可实现数据中心和通信网络之间的双向交流。电力企业可通过智能电表的双向通信功能,向客户提供有效信息,让客户自行判断和选择,并根据自身需要对用电方式进行调整。同时,将客户用电情况及电价调整信息及时转发给客户,让客户了解自己的用电水平,从而养成节约用电的习惯。

1.3支持浮动电价

除此之外,智能电表还具有编译功能,既能够进行准确度高的电能计量,又具备测量和储存数据的功能,支持实时电价的浮动。这不仅能够根据既定的时间差来测量和储存各类电量和电能。还能满足电力企业实时电价的计量工作。

2智能电表在智能电网中的应用

2.1电费结算和信息处理

传统电表中的电费结算及账务处理上,流程较为复杂,容易出现数据或信息的混乱、错漏,结算失误的现象时有发生, 影响了供电企业的工作效率。而智能电表能够简化传统结算过程中的复杂流程,实现准确、实时的费用结算和信息处理,提高了工资效率和服务水平,满足了客户获取更加准确、及时的能耗信息和帐务信息的需求。

2.2对配网状态进行估计

从目前形势上看,由于根据负载估计值、网络模型和变电站的高压测量获得用电信息,造成了配网分布信息缺乏准确性,极易导致负载过大而引发不良后果。 因而,智能电表的应用,可对配网状态进行估计,准确获取负载量及相关信息,及时发现电能下滑或电力设备负载过大等情况,避免不良后果的发生。

2.3进行用电管理,减少不必要的浪费

通过智能电表,为客户提供用电的相关信息,并针对客户用电情况建立用电管理系统,实现节能优质服务,在满足客户用电需求的同时,减少不必要的浪费,最终实现经济效益和社会效益的统一。让客户充分了解自己的阶段用电情况,有利于改进客户不良的用电习惯,并及时发现能源消耗的异常或设备故障等情况,从而养成健康用电、节约用电的良好习惯。除此之外,供电企业还可以引进新技术,开发和使用新产品,提升用电管理水平,实现供电企业与用电客户之间的双赢。

2.4分析电网负荷量,实现科学预测和能效管理

通过智能电表,获取水、热、气等相关信息,为负荷分析提供依据,并进行科学预测和能效管理。供电企业根据时间的变化,对相关信息和负荷特性等方面进行综合性分析,预测出总的峰值需求和总能耗需求。同时,将智能电表的信息及预测结果反馈给客户,让客户根据自身用电需求对用电进行合理调度,最大限度降低能源消耗,实现电网和用户的利益最大化。

2.5对电网相关故障进行检测

智能电表还在故障检测系统当中得到具体应用,促进电表统一管理的实现。 通过智能电表,可对电能表、配电元件及用户设备进行检测,及时发现异常情况和设备故障,并发出报警预报,便于工作人员的维护和检修。例如,电网运行中的接地故障、电子设备故障等,智能电表均能够及时反映出来。此外,智能电表的统一管理,包括对表计的定时访问、表计信息库的维护,表计存储位置的确认等等,从而为表计的运行安全和用户信息的完整与准确提供强有力保障。

3小结

单相智能电表 篇6

目前,我国正处于社会经济与科学技术高速发展阶段,在这一背景条件下,一方面催生了诸多先进性设备与技术,而在另一方面,也加大了人们对电能的消耗, 给电网企业提出了更高的要求。智能电网作为电网的智能化形式,具有经济性、交互性及可靠性高等特点,其出现无疑给整个电力行业造成了巨大冲击,同时,区别于一般电网,智能电网是以高速、双向的集成通信网络为基奠建立而成,可在充分满足人们用电要求的同时实现电网的高效运行。在智能电网的所有设备当中,智能电表是其最不可或缺的重要设备,而基于电网所展示的优势性,可以预见,智能电网将是未来电力行业的发展趋势,因此,充分认识新型智能电表是十分必要的。

1新型智能电表的特征

与传统电表相比,新型智能电表包括以下几个特征:一是防止他人窃电。由于采用一户一表一卡制,各卡之间无法通用,且融入了逻辑加密元素,因而可对技术性窃电起到防范作用。二是使用寿命极长。新型智能电表电路设计全部经由SMT技术所优化,不但稳定性较高,且使用寿命往往可以达到十年以上。三是能够实现电费的预支与管理,并能在用户欠费前告知用户剩余金额,提醒用户缴费,避免用户因电费漏缴而遭遇停电。四是功耗较低。相较于传统电表的1.7W功耗,新型智能电表功耗仅在0.6 ~ 0.7W功耗之间,大大降低了电网线损。

2新型智能电表的功能

新型的智能电表相比传统电表具有多项新兴功能,其中以便利性最为突出, 一方面,在工作上,有别于传统电表必须人工登门才能完成抄表及电费收取工作, 智能电表采用远程自动抄表系统,无需人工操作即可实现抄表自动化,且在运行正常的前提下可保证抄表零误差,不但准确率极高,同时也显著提高了工作效率, 而用户通过互联网,足不出户即可完成缴费;另一方面,用户在查询用电信息时,无需任何程序,仅需通过智能电表即可在任何时候了解其本人的帐号余额、电量使用情况、历史购电数据及具体电费等相关情况。此外,经由电表数据线上分析,电力管理者可及早发现存在于电力网络系统当中的异常情况,并及时纠正其中存在的问题,以最大程度降低因停电而对用户工作与生活带来的不良影响。

接下来,将对新型智能电表实际中的几个主要功能进行阐述。

2.1双向交互功能

应用智能电表终端,电网管理人员能够经由对应的网络通道提前告知用户具体的停电时间,使用户能有充足时间做好停电准备,最大程度减少停电给用户生活及工作造成的不便。除此之外,用户也能通过智能电表终端获取由管理人员发送而来的电价信息,从而充分掌握其本人电量消耗情况,并可以此为依据制定出科学合理的用电方案,达到节能作用。而对于部分在用电上存在违规行为的用户,可经由智能电表终端向其作出提醒或劝阻,督促用户自觉纠正用电方式,从而确保电力系统始终处于稳定安全的运行状态。

2.2实时监控与检测功能

电力企业通过新型的智能电表,除可及时记录下电力网络系统的异常表现,还可实现对电力参数及电力参数限值的实时监控与检测,而通过对检测得出的数据作进一步分析,可精确判断出目前存在的计量误差与电力故障,从而在第一时间就发现的问题采取相应处理措施。同时,经由数据分析,还可预先对可能发生负荷异常的问题做好防治措施,降低企业电力事故发生机率;而对于电力企业的电能质量与供电状况,智能电表同样可实现实时的监控与检测工作,并能接到所有关于用电情况的投诉,保证电力企业的供电稳定性。除此之外,智能电表还能通过实时的监控检测出线路变化、电表箱打开及计量软件更新等情况,为电力管理部门的违规用电与窃电的防治工作提供依据,保障一般用户的合法用电权益。

2.3智能控制功能

新型智能电表的智能控制功能主要体现在两个方面,一是更改旧有的人工抄表方式,协同远程抄表系统实现自动化抄表,如此一来,在节省人力资源的同时又可避免因人为问题而引发的差错。二是当用户当月电量使用超出限定标准时,智能电网将在经过全面的综合性分析后,对用户该月后续电价作出合理调整,使用户能结合实际情况规划电量使用,如此既能在保证用户用电权利的前提下规范化用电行为,防止违法用电行为的发生,又能达到确保供电企业的经济利益的目的,促进电力企业的健康发展。

3新型智能电表的应用

3.1费控功能

新型智能电表可实现两种方式的费控功能,一种为本地费控,其应用射频卡、 CPU卡等实际介质来实现电表参数设置及完成充值程序,电费计算经由电表自身来进行;另一种为远程费控,其应用载波、 无线等虚拟介质来实现远程售电功能,电费计算经由远程系统来进行,如某商城为降低家电运行过程中耗费的大量电量,启用智能电表中的远程费控功能,使家电能够自动根据营业时间的变化而运行或关闭,如此既省去了人力操作带来的麻烦, 又达到了节能目的。

3.2阶梯电价

通过智能电表,用电管理部门可设置阶梯电价,并依据阶梯使用程度来收纳电费。对于一些钢铁企业而言,由于是用电大户,因而每年的耗电量成为制约企业发展的主要因素之一。为了减少用电成本, 钢铁企业可与当地用电管理部门协商沟通,利用智能电表的电量自动调整功能实现分时电价控制,从而达到合理分配电力的目的,推动企业的经济效益。

4结语

智能电表安装的隐患与处理 篇7

根据国家电网的相关统计显示, 未来五年之内, 我国的智能电表的市场在2.4亿块左右的市场, 同时, 也将成为最大的智能电表市场。同时智能电表也开始进入从一些高档的小区走线大众。而随着计算机技术的不断开发, 现代的智能电表已经开始向在线监测和在线管理方面发展。智能电表的广泛应用, 使我们的生活发生了很大的变化, 也使我们的生活越来越低碳环保, 健康向上。

1 智能电表简介及发展现状

智能电表采用的是现阶段最新的集成技术, 按照国际标准统一设计和制造, 是新一代高科技智能型电能计量产品。它除了具备以往的电表的功能之外, 还具备有硬件始终和通信接口。通过电表可实现分时计价、控制、阶梯计价等一系列功能。同似乎还具备可靠性强、安全高等特点。它由测量单元、数据处理单元等组成, 具有电能量计量、电信息存储及处理、实时监测、用户端控制、多种数据传输模式, 双向数据通信功能, 防窃电等智能化功能, 以适应智能电网和新能源的使用。与传统相比具有几点优势:实现分时段计量, 适应阶梯电价, 支持电价变化统计;记录居民用电习惯, 让生活更低碳;当智能电表电量、电费余额不足时电表屏幕会一闪一闪, 需自动提示用户及时交费等。同时智能电表代表着未来节能型智能电网最终用户智能化终端的发展方向。

2 智能电表安装现存隐患

1) 关于智能电表精度和准确度的问题, 更换了智能电表的家庭普遍反映新的智能电表比老表走的快, 增加家庭每月电费支出。

2) 并没有很好的体现出缴费的便利性, 部分地方还不能网上购电, 依旧需要去银行买电。

3) 目前, 在我国, 用户电表的安装、校对与检测、电力的经营, 全部都由电力公司来承包, 用户并没有渠道去了解智能电表的检验情况, 会使普通民众对电力部门产生不信任感。

4) 智能电表的使用方法等相关知识宣传的并不到位, 使用方法不够简洁明了, 客户不清楚怎样读表, 怎样操作。

5) 相关的业务人员在培训的时候不到位, 导致与客户沟通的时候不专业, 造成误解。

6) 智能电表后期信息系统的应用并不广泛, 没有深入到用户的实际生活中去, 并未建立用户用电信息数据库, 分析用户用电习惯, 制定省电方案等。供电企业也未能提供全面深入的服务。

3 处理措施与建议

1) 电费增加, 有可能是智能电表与老电表相比, 灵敏度更高了, 能检测到老电表无法检测到的电流。对于一些电视待机、手机充电插座等耗电量小的情况, 智能电表能敏感地捕捉到, 并且精确计量, 而旧电表可能因为机械老化、故障等原因监测不到, 所以让人感觉新表“走得快”。在电表更加敏感的情况下, 居民一些不规范的用电习惯就能直接体现在用电度数上, 如一些用户在换上出现的电费增大, 于是对电表产生疑问。新表在进行安装之前, 必须经电能计量检定中心检定合格, 而电能计量检定中心则必须由质量技术监督部门授权, 授权后的检定中心要严格检验新装电表, 以使得电表在准确度方面符合国家的统一标准。因此, 建议群众平时就要养成良好的用电习惯, 如出门的时候一定要切断电源连接线等, 以此节约支出。在更换的同时, 要普及节能常识, 能让市民“对症下药”采取省电措施, 养成良好的用电习惯, 从而达到节约能源的目的。

2) 建设更加紧密的信息缴费系统, 使用户可以实现网上购电和手机购电。同时加强网络安全建设, 保证客户安全交易。

3) 目前电力公司统一购买电表企业生产的电表, 购买后成批量安装给用户, 用户没有自主选择智能电表品牌的权利, 这种情况下, 电力公司就有可能有机会去控制电表生产。应建立监督机制, 使智能电表的安装, 检测过程透明, 易懂。与用户建立良好的互信机制。

4) 智能电表配带操作查询示意卡, 使用户一目了然, 可以快速学会从电表上直接查相关的数据, 同时可以通过电表上面的相关按键, 查询电压、用电的总量、功率等信息, 同时可通过网络、电话、自助终端等进行查询, 以此拓展查询的渠道。

5) 全方位培训智能电表业务人员, 避免因为自身工作不到位而引发市民对智能电表产生不信任感, 同时针对工作的的相关细节, 做到细节到位, 如对那些无法录入度数的客户、电费错算的客户等这些情况都要做到服务到位, 细节到位。

6) 用点信息采集系统需更深入的扩大, 这不仅可以保证准确性和及时性, 同时也可保证因人工原因带来的相关棘手问题, 还使用户查询自己用电情况变的更加简单快捷。用户可分不同的时段的进行查询, 同时可查到相关的用电的细节, 如那些电器因插电但没使用而造成的耗电等, 可以帮助用户更合理地支配电能量, 养成良好的用电习惯, 以此更好的迎来新的生活。同时, 电力公司通过智能电表, 为客户提供相关的用电优化的方案, 以此给客户提供更多的信息。

4 总结

智能电表的发展好坏取决于电网自身的而发展速度和服务质量。而作为电网的分支, 未来的5年将是电表发展的黄金期。各个国家都已经对智能电网的发展做出规划, 无论从国家政策的扶植的角度, 还是在内在发展需求上, 未来智能电网都有着巨大的潜力, 都拥有更加广阔的发展空间。同时为把质量关, 从2013年第三季度开始, 一系列新的智能表技术标准即将实施, 新标准将给行业带来巨大的变化。标准是每一个行业的发展过程中最为强劲的动力, 标准的到来将规范行业发展过程中的存在的各种各样的问题, 从而促进行业的健康良性发展。

参考文献

[1]陈扬, 陈晓东, 刘昌.广东电网调度运行的应用设计[J].广东科技, 2010.

智能电表家用负荷识别技术综述 篇8

关键词：负荷识别技术,智能电表,聚类分析法,人工神经网络算法

负荷识别是智能电表的重要功能之一。目前,国内外开展了一系列关于智能电表的家用负荷识别技术的研究,基于家用负荷识别技术的电力系统的负荷识别已经成为一项十分重要而且基础的工作,是智能电网发展的一个基础[1]。目前,针对负荷识别技术的研究较多[2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14],但是因电器的种类繁多,工作状态复杂多样,需要不断地采集负荷的变化信息,因此很难找到一种算法来达到精确识别各个电器的目的。总的来说,非侵入式[13]的负荷识别方法正逐渐代替侵入式[14]的负荷识别方法。

本文从家用负荷识别需要的负荷特征入手,综述了广泛使用的几种非侵入式负荷识别方法。由于本文介绍的是贴近普通用户的家庭用电负荷识别,所以本文接下来的负荷指家庭用电负荷。

1 负荷特征

非入侵式负荷识别是基于负荷特征分析基础之上的[15],负荷特征给出了关于独立电器的运行状态。目前,对于负荷特征还没有一个准确的定义,只是在国外的一些文献中,对其做了一个粗略的定义,负荷特征指一个用电装置或者设备在操作中的电气行为[16]。根据电器状态改变的信息在其操作时是连续的还是仅表现在状态转移时期,非侵入式负荷特征分为稳态特征和暂态特征。

稳态特征可分为基频特征、谐波特征、直流特征[17],由于稳态特征易于通过采集和检测得到所以应用较多[18],而暂态特征主要应用在当稳态特征相似而无法识别的情况下,在文献[1]中就是采用了电器启动时的暂态波形来识别电气负荷的。

2 非侵入式负荷识别的几种方法

2.1 聚类分析法

聚类分析是一种数据划分或分组处理的重要手段和方法[2],是利用某种相似性度量的方法将数据组织成有意义的和有用的各组数据[19]。

1) K均值聚类算法。

该算法取定K类和选取k个初始聚类中心,按最小距离原则将各样本分配到K类中的某一类,之后不断地计算类心和调整各种样本的类别,最终使各样本到其判属类别中心的距离平方之和最小[19]。这种算法比较经典,简单快速,但该算法需要不断地进行样本分类调整,且需不断地计算调整后的新的聚类中心。因此,当数据量非常大时,算法的时间耗费是非常大的。因此需要对算法的时间复杂度进行分析、改进,提高算法应用范围。文献[3]根据寻找最优初值的思想提出了一种改进的K-means算法,改进的算法无需事先指定聚类中心,聚类效率也大大增加,但是对算法异常值仍不敏感。文献[4]中提出用图论的方法获取初始簇类中心,从而对K均值聚类算法进行改进,解决了K均值聚类算法对初始簇类中心敏感的问题,并通过实验分析证明改进后的算法能够得到较高且稳定的准确率。

2) 自适应模糊C均值聚类算法。

文献[2]中对原始模糊C均值聚类算法中的聚类数C进行了研究,在原始算法中融入新的聚类有效性函数,对算法进行了改进,通过动模实验数据的负荷分类实例,表明该方法可自动获取最佳分类数,且分类效果要好于原始算法。在文献[5]中介绍了模糊聚类算法的步骤并且针对聚类过程中的各项聚类指标对最后聚类结果的影响引入了加权标定方法。模糊C均值聚类算法在无监督的模式识别中应用最为广泛[6],传统的模糊C聚类分析方法要求预先确定聚类数目,但对于不同的数据集合很难确定聚类的种类个数,而聚类数C的不同,产生的效果就不同,基于自适应模糊C均值的算法是针对负荷识别中存在的负荷时变性问题提出的。文献[7]针对模糊C均值聚类算法对聚类数预先不可知的缺陷,提出了自适应的模糊C均值聚类算法,该算法利用已有的有效性函数自动确定聚类数目,继而进行模糊聚类,并用实验证明了该方法无需人工的干预,并且具有良好的有效性和可行性。自适应的模糊C均值聚类算法不依赖于任何的初始条件,可以自动获得聚类的数目,改良了原始模糊C均值聚类算法,但是该方法的加权指数只能以估计方法来得到,降低了负荷识别的准确度,加权处理的值是根据影响的灵敏度来确定的,所以这方法仍需进一步研究。目前,有一个新兴的聚类分析方法——谱聚类分析[20],该方法不需要事先知道聚类的数目,也可以被应用在负荷识别的实现上。

2.2 人工神经网络算法

文献[3]中开发了一个家庭用电负荷的实时识别与分析平台,是通过训练人工神经网络来实现负荷识别的。

人工神经网络算法的核心是人工神经网络权重系数的确定。文献[21]采用的是一个三层的神经网络;该系统提供了复杂性和响应时间之间的平衡,由输入神经元,隐神经元和输出神经元组成,且提供了调整权重的计算。

人工神经网络具有自学功能,可以按照一定的规则进行自主学习,具有快速寻找最优解的能力,有利于运算的快速实现。但是此方法很容易过拟合,有时候验证数据的误差会大于样本本身的误差,而且此外人工神经网络的训练时间过长,使得本该识别出的负荷不能被识别出来,而且此方法需要将采集的负荷数据进行预处理后才能使用,步骤较复杂。

基于此文献[8,9,10]对目前在人工神经网络算法中应用最为广泛的BP算法进行了改进。文献[8]中,在动量因子、隐层数目、学习步长及选择合适的参数避免陷入局部极小点方面进行了研究来改进BP算法;文献[9]提出了BP神经网络动态全参数自调整学习算法,又将其编制成计算机程序,使得隐层节点和学习速率的选取全部动态实现,减少了人为因素的干预,改善了学习速率和网络的适应能力;文献[10]提出了BP人工神经网络自适应学习算法,不仅加快了网络的收敛速度,而且可以优化网络的拓扑结构,从而增强了BP神经网络的适应能力。

3 负荷识别技术研究的意义及存在的问题

负荷识别在智能电网的发展中有着不可忽视的地位。对负荷识别技术的研究,一方面可增强人们对于自己家庭用电情况的了解,合理分配用电时间和用电量,减少自己的电力消费,同时减小用电峰谷差值,从而减少能源的浪费;另一方面,有利于电力部门的统筹规划,合理调整发电量,降低峰谷差值。

随着智能电表的应用,实时数据的采集更加方便,负荷识别的准确度也会大大提高。在今后的负荷识别的算法中,可能会将新的理论应用在负荷识别中,以提高负荷识别的准确度和实用性。在未来的一体化发展中,家庭用电可以与网络连接起来[22],只要有网络,用户就可以随时随地的了解自己的家庭用电情况。这样,人们可以根据家庭的用电情况与自己平时的用电行为相对比,从而分析家庭用电情况是否异常,并对自己家庭的电器实行远程监视与控制。

但是目前负荷识别的各种方法都还处于试验阶段,未能应用在实际当中。这是因为负荷识别的非侵入式方法对于软件和硬件的要求都非常高,而且现阶段的监测电力系统状态的仪器不能满足测量和采集数据的要求,因此,专家们还在不断的研究探索更实用的方法来将负荷识别付诸实际。

4 结语

在智能电表广泛应用的趋势下,负荷识别日益显得重要。本文简要分析了非侵入式负荷识别的负荷特征,在对国内外负荷识别的聚类分析法和人工神经网络算法进行分析的基础上,总结了各种负荷识别方法的不足,并对其改进方法进行了介绍。