關於智慧型電表現狀和前景的分析

2021-05-15 06:27:46 字數 5070 閱讀 6804

對此,智慧型電網不會改變傳統電網的形態,不可能改變電力系統執行規律和基本理論,只會在傳統電網安全、經濟的基礎上更清潔、高效。堅強智慧型電網的主要作用表現為,通過建設堅強智慧型電網,提高電網大範圍優化配置資源能力,實現電力遠距離、大規模輸送,滿足經濟快速發展對電力的需求。

通過建設堅強智慧型電網,將實現可再生能源集約化開發、大規模、遠距離輸送和高效利用,改善能源結構。此外,通過建設堅強智慧型電網,可實現各類集中、分布式電源、儲能裝置和用電設施併網接入標準化和電網執行控制智慧型化,提高電力系統資產的運營效益和全社會的能源效率。

國家電網智慧型電網戰略研究對發展智慧型電網提出了框架性的發展目標,國家電網公司將分三個階段推進堅強智慧型電網建設。

2023年—2023年是規劃試點階段,重點開展堅強智慧型電網發展規劃,制定技術和管理標準,開展關鍵技術研發和裝置研製,開展各環節的試點;

2023年—2023年是全面建設階段,將加快特高壓電網和城鄉配電網建設,初步形成智慧型電網執行控制和互動服務體系,關鍵技術和裝備實現重大突破和廣泛應用;

2023年—2023年是引領提公升階段,將全面建成統一的堅強智慧型電網,技術和裝備達到國際先進水平。屆時,電網優化配置資源能力將大幅提公升,清潔能源裝機比例達到35%,分布式電源實現「即插即用」,智慧型電表普及應用。

隨著國民經濟的不斷發展,電力已經成為國家的最重要能源。就民用電力來說,由於人民物質生活的極大豐富,生活質量迅速提高,對電力的需求也越來越大。但是,當前居民用電的管理過於落後,居民用電管理收費多年來一直採用先用電、後抄表、再付費的傳統作業方式。

居民用電絕大多數實行「分表制」,即若干集中居住的家庭(乙個居住單元或若干居住單元的集合)使用乙個總的電表,每戶裝乙個分電表,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。

居委會或物業管理部門還需去抄取各家電表的讀數,按比例收取電費。這種用電管理模式,給居民帶來諸多不便,而且增加了管理人員的工作。據統計,僅電力部門的抄表隊伍人數就數以萬計,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。

為了適應社會的需要,保證使用者安全、合理、方便地用電,對傳統的電表和用電的管理模式進行改造,使之符合社會發展的需要就顯得很有必要。

長期以來,我國生產的交流電度表均為感應式機械電度表,幾十年來不得不採用人工抄讀電表的原始方式。目前全國大部分電力公司、電業局完成了用電營業計算機管理系統的開發和應用。但作為用電管理最重要也是最基礎的用電資料仍採用原始落後的人工抄收的方法,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,對竊電的防治更無從談起。

在社會走向資訊化,網路化,電力系統大踏步現代化的今天,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,成為制約供電系統現代化管理的一大障礙。就系統的完整性而言,電力系統從發電、配電、傳輸一直到區域變電所已基本實現網路化管理,而唯獨使用者終端沒有和網路連線上,造成了系統的不完整,直接或間接的影響了系統潛能的發揮。基於以上情況,智慧型電度表應運而生。

所謂智慧型電表,就是應用計算機技術,通訊技術等,形成以智慧型晶元(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。

目前,國內智慧型電度表從結構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,使其既完成所需功能,又降低造價且易於安裝,一般而言其設計方案是在不破壞現行計量表原有物理結構,不改變其國家計量標準的基礎上加裝感測裝置變成在機械計度的同時亦有電脈衝輸出的智慧型表,使電子記數與機械記數同步,其計量精度一般不低於機械計度式計量表。這種設計方案採用原有感應式表的成熟技術,多用於老表改造。

全電子式則從計量到資料處理都採用以積體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,並且生產工藝大大改善,不必只在原有意義上的專業電度表廠生產等優越性,最終會取代帶有機械部件的計量表。

傳統電表分為單向機電式,單向電子式,多向機電式,多向電子式。從2023年開始,到預期的2023年,各種電表在實際使用中所佔的比例如圖1所示:

而電度表作為電費收取的計量依據,涉及到乙個抄表問題,因此有必要從電度表的抄表方式進行分類。從現行技術來看主要有ic卡式,遠傳抄表式。

ic卡電表收費系統的成本較低、可靠性高、使用壽命長。ic卡是用矽片(eeprom)來儲存資訊,一張ic卡至少也可以使用10年以上。ic卡電表收費系統安全性高,不易仿製,收費準確,不易出錯,它具有很強的加密性。

採用ic卡電表收費系統可提高居民用電收費的管理水平,確保電力部門能及時收到電費(使用者不繼續買電,將被斷電)。ic卡表的系統功能包括:預收費功能、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包括:主機、ic卡電表、ic卡三部分。ic卡電表收費系統,實現了用電收費電子化,其技術成熟可靠,電力部門可以不必再為收費問題而發愁。

所以,ic卡收費系統在我國得到了較大範圍的推廣。但是,從系統的角度來看,由於使用者終端與系統主機並沒有直接聯絡,只有在使用者持卡交費時才能了解到使用者情況,資訊反饋滯後,可以講,使用者終端仍然與整個網路脫節。從經濟角度來看電力部門先收費後送電不符合經濟政策,可以說在一定程式上侵犯了使用者的利益,現在有許多城市已經原則上不再審批新的ic卡表專案,從長遠來看,ic卡收費系統只能作為一種過渡性產品。

遠端自動抄表系統實現用電資料的自動抄收,可杜絕人工操作的一切弊端。使用者的用電資料可直接進入用電營業的計算機管理系統,用電管理人員可隨時監視用電情況,發現問題(如故障、竊電等)及時處理。線損情況直接影響著供電部門的經濟效益,以前不管人工抄讀還是ic卡表都無法準確計量線損情況,找到線損原因也很困難,而採用遠傳抄表後可以幾乎同時取得總表讀數和分表總讀數,隨時掌握線損情況,並較容易地分析線損原因以便加以處理。

隨著形勢的發展,居民在銀行開設個人賬戶,營業計算機管理系統與銀行聯網,完成資料的自動抄收、處理、銀行轉賬交費等全套操作,可真正實現用電管理的自動化。現在國內的遠傳抄表系統主要有485匯流排和載波抄表兩種形式,載波集抄系統是利用專用晶元對用電資料進行調製解調,通過電力線進行通訊以實現集中抄表。485匯流排方式的資料傳輸可靠性高,且造價較低,缺點是需佈線,,安裝較複雜,另外拉線易被人為破壞,特別是現在許多小區不允許拉明線,使這種匯流排方式難於施工。

現在採用較多的方案是使用者終端到資料集中器採用電力線載波通訊,資料集中器到上位機用專用**線。當然,根據小區的不同情況,也有很多採取485匯流排與電力載波配合使用的方案。在由中國計量協會電能計量分會主力的99全國低壓電力線載波抄表技術研討會上,低壓電力線載波抄表系統已被國家電力公司列為推薦模式。

認為這是一套技術先進,符合實際需要,極具開發潛力的系統。

電子式智慧型電表,是在電子式電表的基礎上,它的構成、工作原理與傳統的感應式電能表有著很大的差別。感應式電表主要是由鋁盤、電流電壓線圈、永磁鐵等元件構成,其工作原理主要是通過電流線圈與可動鉛盤中感應的渦流相互作用進行計量的。電子式智慧型電表主要是由電子元器件構成,其工作原理是先通過對使用者供電電壓和電流的實時取樣,再採用專用的電能表積體電路,對取樣電壓和電流訊號進行處理,並轉換成與電能成正比的脈衝輸出,最後通過微控制器進行處理、控制,把脈衝顯示為用電量並輸出。

通常我們把智慧型電表計量一度電時a/d轉換器所發出的脈衝個數稱之為脈衝常數。對於智慧型電表來說,這是乙個比較重要的常數,因為a/d轉換器在單位時間內所發出脈衝數個的多少,將直接決定著該錶計量的準確度。目前智慧型電表大多都採用一戶乙個a/d轉換器的設計原則,但也有多使用者集中式智慧型電表採用多戶共用乙個a/d轉換器,這樣對電能的計量只能採用分時排隊來進行,造成計量準確度的下降,這點在設計選型時應該注意。

由於採用了電子積體電路的設計,具有遠傳通訊功能,可以與電腦聯網並採用軟體進行控制,因此與感應式電表相比,智慧型電表不管在效能還是操作功能上都具有很大的優勢。

(1)功耗:由於智慧型電表採用電子元件設計方式,因此一般每塊表的功耗僅有0·6w~0·7w左右,對於多使用者集中式的智慧型電表,其平均到每戶的功率更小,而一般每只感應式電表的功耗為1·7w左右。

(2)精度:就表的誤差範圍而言,2·0級電子式電能表在5%~400%標定電流範圍內測量的誤差為±2%,而且目前普遍應用的都是精確等級為1·0級,誤差更小。感應式電表的誤差範圍則為+0·86%~-5·7%,而且由於機械磨損這種無法克服的缺陷,導致感應式電能表越走越慢,最終誤差越來越大。

國家電網曾對感應式電表進行抽查,結果發現50%以上的感應式電表在用了5年以後,其誤差就超過了允許的範圍。

(3)過載、工頻範圍:智慧型電表的過載倍數一般能達到6~8倍,有較寬的量程。目前8~10倍率的表成正為越來越多使用者的選擇,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範圍。而感應式電表的過載倍數一般僅為4倍,且工作頻率範圍僅為45~55hz之間。

(4)功能:智慧型電表由於採用了電子錶技術,可以通過相關的通訊協議與計算機進行聯網,通過程式設計軟體實現對硬體的控制管理。因此智慧型電表不僅有體積小的特點,還具有了遠傳控制(遠端抄表、遠端斷送電)、復費率、識別惡性負載、反竊電、預付費用電等功能,而且可以通過對控制軟體中不同引數的修改,來滿足對控制功能的不同要求,而這些功能對於傳統的感應式電表來說都是很難或不可能實現的。

隨著智慧型電表的使用越來越廣泛,對我們的生活也產生了越來越多的有利影響,同時也在潛移默化的改變著我們的生活。根據中國電網提出了總體規劃,並總結我國10年來電網電表的發展,我們可以得出圖2中顯示的結論:

要實現電表集中自動抄表,其前提是電表需首先實現智慧型化,這樣才能實現資料出戶,以達到集中抄表的目的,目前國內外常見的應用於集中抄表的電表有以下幾種形式。

一類機電結合的電度表,是在原有的機械表的基礎上,加裝電子式計數裝置和相應的控制、通訊電路,或加上ic卡讀寫介面以實現自動計量計費和控制;其基本結構是在原有機械電度表的轉盤上打孔或塗(貼)上能吸收光線的材料,通過光電轉換,將機械轉盤的轉動變換成電脈衝訊號,再進行相應的計數處理。這類電度表由於其計量原理沒有改動,其計量精度和特性與機械表完全一樣,而成本相對較高,其優勢在於能充分利用現已安裝使用中的大量的機械電度表,且其計量原理為大眾所熟悉而容易接受。

另一類機電結合的電度表則是採用電子式計量電路在獲得數字式脈衝訊號後,通過微型電機驅動字碼轉輪得到電能計數值。這種結構是最簡潔可行的電子式電度表的方案,但遺憾的是其對計量電路的要求較高,即要求所有的表都按乙個固定的比例將電能值轉換為對應數量的數字脈衝,才能按正確的速度驅動微電機以轉動字輪。這個比例就是所謂的電表常數(imp/kwh),由於電路中所用的決定脈衝速度的定時元件大都是引數離散性較大的阻容元件,為了保證電度表的計量精度和產品的一致性,就必須在生產過程中加強對元件的篩選和對半成品的調校,也就是說要增加相應的人力物力的投入並要延長生產週期,從而使電度表的生產費用和成本有所增加。

另外這種結構的電度表在資料收集和使用者繳費方式上與老式的機械表沒什麼區別,應屬淘汰產品。

AMI中的智慧型電表系統設計分析

摘要 隨著電子技術的高速發展,電力行業已經廣泛地應用基於微處理器的電子式多功能電能表,其具備了準確 快捷地測計電力引數 記錄事件 儲存負荷曲線 分析電能質量及通訊等智慧型電能表技術功能。在本文中,筆者分析了一種基於ami系統的智慧型電能表的結構和功能,並且總結出在設計中應當注意的一些問題。關鍵詞 a...

2023年智慧型電表 水表和燃氣表行業分析報告

一 政策驅動 經濟會議要求能源價改 2 1 智慧型表安裝驅動 階梯水價 氣價改革 2 2 燃氣表需求驅動因素 天然氣普及率提公升 2 1 十二五 燃氣表年需求1779萬只 3 2 十二五 智慧型燃氣表復合增長率40 以上 4 二 智慧型水表驅動因素 階梯水價改革 4 1 十二五 居民水表年需求213...

文秘工作的現狀和發展前景

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