双向智能电能表功能需求和结构性能
2018-02-28毕灿
摘要 双向智能电能表是组成智能电网的重要部分，智能电能表是用户与供电网进行互动的一个链接。在我国，智能电能表的发展水平相对是比较高的，很多方面的功能在国际上都处于一个领先的水平。
【关键词】双向智能电能表 功能需求 结构性能
隨着我国社会经济的发展，用电量的规模在逐渐扩大，为了能使电力资源有效利用且不浪费，对供电服务有了新的要求，而智能电能表既能做到对电能的准确计量，还可以对用电量进行控制，在支撑智能电网建设的同时还能满足对电力资源日益增长的需求。
1 双向智能电能表功能需求分析
1.1 双向互动需求
按现在的标准来说，双向互动指的是电力公司和电能表两者产生的互动，用户是没有包括在内的。电能表属于电力公司及用户之间的枢纽，其起到的作用是统计电流量、收费依据、指令传达，将电能表与家居的智能体系进行有效结合，从而做到自动调节居民的用电情况，这样居民的用电情况既不会受到影响，还为居民有效的节约了电费的支出，同时电负荷的状态也能达到平衡。因此，本文将双向互动的现有标准改成了电力公司、电能表及用户三者之间的互动，这样的改变在一定程度上激发了用户参与的积极性，同时，还能促使总体用电量进行互补，使总电负荷达到了平衡，也有效的提高了电网设备的利用。
随着双向互动标准的改变，互动的范围不断的扩大，电力公司、电能表及用户三者之间的交互频率也就会随之增加，那么交互数据也会不断的提升。所以，现有的互动标准在规定的通信方式及通信速率上已经很难做到要求的满足，那么就需要对其进行进一步的完善。同时，随着电网的迅速发展，发电装置以及储能装置的不断出现，实现用户向电网送电也成为了一种可能。因此要进一步加大对双向智能电能表功能的需求的研究。
1.2 与智能家具用电系统的接口
在智能电网不断发展的情况下，用户也积极的参与了电网运行的一系列调控，在这一方面，用户虽然增强了自身的主管意识，但在完成用电调节的前提下，需要更多种类的家庭智能的用电系统。
双向智能电能表的功能就是将用户的各项用电的数据进行采集，然后把采集到的一部分的数据输送到电力公司，一部分的数据输送到家庭智能控制系统，然后配合家庭智能用电系统把用电的计划进行优化，最终实现用电负荷达到平衡，对电网的资源进行充分的利用。
l.3 对电能质量的监测
我国的国民经济在迅速的发展，生活条件也随之提高，对各种家庭电器的需求越来越大，但有部分的家电所消耗的多为无功功率，使其功率的因数比较低，就产生了大量的谐波污染。这一部分的家电使用给供电的配电网在一定程度上引出了新的问题，这就需要对用户的电能质量进行一定程度的监测，然后根据不同用户在不同程度上对电网的影响，制定出相应的用电计量费用的标准。
1.4 对电网负荷的控制
（1）直接负荷控制，用户通过对电网运行的参与，在用电量比较强的时候，部分用户的用电负荷就会被电力公司进行直接负荷控制，来促进电网运行的优质，在这个过程当中，通过智能电能表提供的用电数据来计算用户的用电费用，被直接控制的用户会得到一定的电费补偿。
（2）最大负荷的控制，在受到各种自然灾害的时候，电网由于受到损害，一般情况下是不能充分满足所有的用电负荷，这个时候就需要对用户的用电负荷进行一定的限制，才能保证所有用户的基本用电情况。通常采用远程发布的最大负荷控制方式进行，把电能表内部的相关程序进行启动，当出现超负荷的用电量，用户的继电器就会被自动切断。
2 双向智能电能表结构性能研究
2.1 电压及电流的采样电路
电压的采样方式，一种是采用电阻进行分压，把高压的交流信号进行小范围的分压;另一种是采用电压的互感器进行分压，这种方式在一定程度上耗费的成本比较高，而且需要一定的空间。
电流采样的方式主要有四种，分别为霍尔效应传感器采样、电流互感器采样、锰铜片分流器采样、Rogowski线圈采样，但是由于用户用电量的需求在不断的上升，智能电能表所要监测的电流值在逐步的加大，因此，锰铜片分流器等采样方式开始面临淘汰，目前使用比较广泛的方式为Rogowski线圈采样。
2.2 芯片选择
对于芯片的选择，当下ARM系列的微处理器的使用率比较高，使用比较方便，本身的有较多的外设接口，方便各种功能的扩展，成本也比较低，还能有效的提高处理速度。
2.3 外部存储
随着电量信息的增加，对于电能表外部存储的功能要求也提高，现在，所采取的是新型非易失性铁电存储器这种方式进行数据读写，其优势是读写的速度比较快，在一定程度上耗能也比较低，是可以满足智能电能表对外部数据存储的需求。
2.4 继电器
采用继电器的作用是，能够实时的对用户欠费的现象及需要及时限电的时候对用户进行暂时的断电。当前采用的主要是磁保持继电器，诸如在运行的过程中出现不能可靠开断的问题等这种继电器的缺陷还未得到有效的解决。随着固态继电器性能在不断的完善，今后的智能电能表中很可能会采用固态继电器。
3 结束语双向智能电能表功能需求和结构性能
文/毕灿
摘要 双向智能电能表是组成智能电网的重要部分，智能电能表是用户与供电网进行互动的一个链接。在我国，智能电能表的发展水平相对是比较高的，很多方面的功能在国际上都处于一个领先的水平。
【关键词】双向智能电能表 功能需求 结构性能
随着我国社会经济的发展，用电量的规模在逐渐扩大，为了能使电力资源有效利用且不浪费，对供电服务有了新的要求，而智能电能表既能做到对电能的准确计量，还可以对用电量进行控制，在支撑智能电网建设的同时还能满足对电力资源日益增长的需求。
1 双向智能电能表功能需求分析
1.1 双向互动需求
按现在的标准来说，双向互动指的是电力公司和电能表两者产生的互动，用户是没有包括在内的。电能表属于电力公司及用户之间的枢纽，其起到的作用是统计电流量、收费依据、指令傳达，将电能表与家居的智能体系进行有效结合，从而做到自动调节居民的用电情况，这样居民的用电情况既不会受到影响，还为居民有效的节约了电费的支出，同时电负荷的状态也能达到平衡。因此，本文将双向互动的现有标准改成了电力公司、电能表及用户三者之间的互动，这样的改变在一定程度上激发了用户参与的积极性，同时，还能促使总体用电量进行互补，使总电负荷达到了平衡，也有效的提高了电网设备的利用。
随着双向互动标准的改变，互动的范围不断的扩大，电力公司、电能表及用户三者之间的交互频率也就会随之增加，那么交互数据也会不断的提升。所以，现有的互动标准在规定的通信方式及通信速率上已经很难做到要求的满足，那么就需要对其进行进一步的完善。同时，随着电网的迅速发展，发电装置以及储能装置的不断出现，实现用户向电网送电也成为了一种可能。因此要进一步加大对双向智能电能表功能的需求的研究。
1.2 与智能家具用电系统的接口
在智能电网不断发展的情况下，用户也积极的参与了电网运行的一系列调控，在这一方面，用户虽然增强了自身的主管意识，但在完成用电调节的前提下，需要更多种类的家庭智能的用电系统。
双向智能电能表的功能就是将用户的各项用电的数据进行采集，然后把采集到的一部分的数据输送到电力公司，一部分的数据输送到家庭智能控制系统，然后配合家庭智能用电系统把用电的计划进行优化，最终实现用电负荷达到平衡，对电网的资源进行充分的利用。
l.3 对电能质量的监测
我国的国民经济在迅速的发展，生活条件也随之提高，对各种家庭电器的需求越来越大，但有部分的家电所消耗的多为无功功率，使其功率的因数比较低，就产生了大量的谐波污染。这一部分的家电使用给供电的配电网在一定程度上引出了新的问题，这就需要对用户的电能质量进行一定程度的监测，然后根据不同用户在不同程度上对电网的影响，制定出相应的用电计量费用的标准。
1.4 对电网负荷的控制
（1）直接负荷控制，用户通过对电网运行的参与，在用电量比较强的时候，部分用户的用电负荷就会被电力公司进行直接负荷控制，来促进电网运行的优质，在这个过程当中，通过智能电能表提供的用电数据来计算用户的用电费用，被直接控制的用户会得到一定的电费补偿。
（2）最大负荷的控制，在受到各种自然灾害的时候，电网由于受到损害，一般情况下是不能充分满足所有的用电负荷，这个时候就需要对用户的用电负荷进行一定的限制，才能保证所有用户的基本用电情况。通常采用远程发布的最大负荷控制方式进行，把电能表内部的相关程序进行启动，当出现超负荷的用电量，用户的继电器就会被自动切断。
2 双向智能电能表结构性能研究
2.1 电压及电流的采样电路
电压的采样方式，一种是采用电阻进行分压，把高压的交流信号进行小范围的分压;另一种是采用电压的互感器进行分压，这种方式在一定程度上耗费的成本比较高，而且需要一定的空间。
电流采样的方式主要有四种，分别为霍尔效应传感器采样、电流互感器采样、锰铜片分流器采样、Rogowski线圈采样，但是由于用户用电量的需求在不断的上升，智能电能表所要监测的电流值在逐步的加大，因此，锰铜片分流器等采样方式开始面临淘汰，目前使用比较广泛的方式为Rogowski线圈采样。
2.2 芯片选择
对于芯片的选择，当下ARM系列的微处理器的使用率比较高，使用比较方便，本身的有较多的外设接口，方便各种功能的扩展，成本也比较低，还能有效的提高处理速度。
2.3 外部存储
随着电量信息的增加，对于电能表外部存储的功能要求也提高，现在，所采取的是新型非易失性铁电存储器这种方式进行数据读写，其优势是读写的速度比较快，在一定程度上耗能也比较低，是可以满足智能电能表对外部数据存储的需求。
2.4 继电器
采用继电器的作用是，能够实时的对用户欠费的现象及需要及时限电的时候对用户进行暂时的断电。当前采用的主要是磁保持继电器，诸如在运行的过程中出现不能可靠开断的问题等这种继电器的缺陷还未得到有效的解决。随着固态继电器性能在不断的完善，今后的智能电能表中很可能会采用固态继电器。
3 结束语
总而言之，智能电能表的功能需求也要跟上时代变化的步伐，根据不同的需求进行结构性能的调整。同时，智能电能表的应用优化了对数据的采集，不但提高了数据的准确性，还能进行实时收集数据，从技术应用方面提高了电网的硬件问题。
参考文献
[1]王新刚，吴颖，张垠，基于数据挖掘的智能电能表在线监测方法[J].电测与仪表，2016 （13）： 65-69.
[2]沈建良，李亦龙，吴剑芳，智能电能表大容量数据安全存储的方法研究[J].电测与仪表，2017 （21）： 92-95.
总而言之，智能电能表的功能需求也要跟上时代变化的步伐，根据不同的需求进行结构性能的调整。同时，智能电能表的应用优化了对数据的采集，不但提高了数据的准确性，还能进行实时收集数据，从技术应用方面提高了电网的硬件问题。
参考文献
[1]王新刚，吴颖，张垠，基于数据挖掘的智能电能表在线监测方法[J].电测与仪表，2016 （13）： 65-69.
[2]沈建良，李亦龙，吴剑芳，智能电能表大容量数据安全存储的方法研究[J].电测与仪表，2017 （21）： 92-95.
