智能電表及影響其采集質(zhì)量因素探究

李秀杰

[摘要]智能電表作為一種新型電表，可以有效地打擊竊電等行為，但是，多種因素會對智能電表的信息采集質(zhì)量有所影響。因此，論文對智能電表概念、分類、系統(tǒng)組成，智能電表的優(yōu)勢，智能電表采集質(zhì)量的影響因素以及改進(jìn)措施進(jìn)行了初步探討，旨在為智能電表的完善提供依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]智能電表 采集質(zhì)量 改進(jìn)措施

[中圖分類號]TM [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1009-5349（2016）10-0148-02

在前些年，個(gè)別用電戶因一己私利而竊取用電，這種行為不僅影響電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，而且還對國家電網(wǎng)的安全造成嚴(yán)重威脅。而智能電表的使用，可以很好地打擊竊電行為。但是，作為一種新型電表，多種因素影響其采集質(zhì)量，從而造成計(jì)量不準(zhǔn)。因此，本文對智能電表的概念、分類、系統(tǒng)組成、優(yōu)勢以及采集質(zhì)量影響因素進(jìn)行剖析，從而逐步完善智能電表。

一、智能電表的概念

智能電表（smartmeter）的概念最早在20世紀(jì)90年代就已提出。在1993年，靜止式電表問世，因其價(jià)格昂貴（為機(jī)電式電表價(jià)格的10—20倍），所以只在大型用戶中被應(yīng)用。而后，具有遠(yuǎn)程通信能力的電表數(shù)量逐年增加，大量數(shù)據(jù)的管理、人工抄表的落后、新型電表成本的昂貴等問題也凸顯出來。因此，急需研發(fā)新的系統(tǒng)來解決上述問題。而隨著時(shí)代的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步，靜止式電表成本逐漸降低、處理數(shù)據(jù)與存儲能力也逐漸增強(qiáng)，并得以批量生產(chǎn)，因此，機(jī)電式電表逐漸被智能化水平較高的靜止式電表所取代。

但是，國際上還沒有對“smart meter”統(tǒng)一的概念、且無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。歐洲將“smart electric meter”稱為智能電表、美國則將其稱為“advanced meter”。這兩種表述雖有不同，其實(shí)質(zhì)則是相同的。目前，歐洲智能表計(jì)聯(lián)盟、南非Eskom電力公司、美國需求響應(yīng)和高級計(jì)量聯(lián)盟以及國內(nèi)，均對“smart meter”有著不同的闡述。但綜合起來，可以對其進(jìn)行如下定義：

智能電表是一種新時(shí)代的電力計(jì)量設(shè)備，其應(yīng)保持傳統(tǒng)電表功能、還必須擁有實(shí)時(shí)監(jiān)控以及信息交流、智能控制以及數(shù)據(jù)處理等先進(jìn)的功能。作為一種終端設(shè)備，其實(shí)現(xiàn)了電能管理與繳費(fèi)的智能化。其繳費(fèi)可以用IC卡完成，當(dāng)客戶用電超額時(shí)，可自動斷電。因此免去了人工抄表的繁瑣以及部分用戶繳費(fèi)困難等問題。此外，管理系統(tǒng)可以通過智能電表這個(gè)終端設(shè)備，對客戶的用電等情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、管理、統(tǒng)計(jì)、查詢，可以給電力工作帶來巨大便利。

智能電表管理如圖1所示。

二、智能電表的分類及系統(tǒng)組成

（一）智能電表的分類

我國使用的智能電表在結(jié)構(gòu)上主要有兩大類：一種是機(jī)電一體式智能電表，即保持機(jī)械式電度表原有結(jié)構(gòu)、增加一些可以完成指定功能的部件，這種電表成本相對較低、安裝比較方便，不改變現(xiàn)行計(jì)量表結(jié)構(gòu)、國家計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)也無需改動；另一種是全電子式智能電表，其主要構(gòu)成是電子元器件，該智能電表的工作原理是對客戶用電的電壓及電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測并采樣、用專屬的電能表集成電路處理電壓與電流信號、將其轉(zhuǎn)換為脈沖輸出（該脈沖與電能為正比關(guān)系）、通過單片機(jī)處理和控制脈沖、最后將脈沖以電表上電量的形式呈現(xiàn)。全電子式智能電表是目前最為先進(jìn)的電度表之一，其在處理數(shù)據(jù)的過程中均采用電子器件，且具有防竊電、計(jì)量精確、可靠性能高、自身耗能低等諸多優(yōu)點(diǎn)。

（二）系統(tǒng)組成

新型智能電表用乘法器對電功率進(jìn)行測量、摒棄了感應(yīng)系測量機(jī)構(gòu)、沒有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，因而又將其稱作靜止式電表或固態(tài)電表。隨著技術(shù)的進(jìn)步，新型智能表不斷推新，型號也各異，但是，其主要包括以下幾個(gè)系統(tǒng)：

1.智能遠(yuǎn)傳表。具有脈沖輸出的技能表統(tǒng)稱為遠(yuǎn)傳表，包括水表、氣表、熱表、電表等，其比傳統(tǒng)表增加脈沖輸出功能，每發(fā)出一次脈沖就被記錄一定數(shù)值，并被智能采集器遠(yuǎn)傳表輸出端口采集。

2.智能采集器。智能采集器主要對各種智能表輸出的脈沖信息進(jìn)行采集，轉(zhuǎn)換成可以計(jì)量的物理量，然后在存儲器中存儲，用管理計(jì)算機(jī)查詢用戶耗能信息，并依照相關(guān)命令上傳用戶信息。

3.智能轉(zhuǎn)換器。智能轉(zhuǎn)換器主要用于完成與采集器的數(shù)據(jù)通信工作，對采集器下達(dá)電量數(shù)據(jù)凍結(jié)命令。轉(zhuǎn)換器可以一直不間斷地接收采集器數(shù)據(jù)信息，也可以設(shè)定只接受特定電表的數(shù)據(jù)信息，其最終目的是完成與主站的通訊。

4.智能系統(tǒng)管理軟件。該軟件以通訊為基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)庫為核心，其具有多種功能：諸如數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計(jì)與處理，以及相應(yīng)的報(bào)表與備份等。該軟件可以滿足不同客戶，完成特殊格式報(bào)表等工作。此外，該管理軟件還可以和其他管理軟件連接，完成更多不同的工作。

三、智能電表的優(yōu)點(diǎn)

與傳統(tǒng)電報(bào)相比，新型智能電表有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.具有極低的功耗。一塊新型智能電表（設(shè)計(jì)方式是電子元件）只有0.6—0.7W左右的功耗，如果是多用戶集中式的，則每戶平攤的功耗就更是少到可以忽略的地步；但是，一塊傳統(tǒng)的電表功耗高達(dá)1.7W。

2.具有較高的精度。有數(shù)據(jù)表明：在5%—400%標(biāo)定電流范圍內(nèi)，2.0級電子式智能電表的測量的誤差為±2%，傳統(tǒng)電表的測量誤差范圍則有+0.86%—-5.7%之多。

3.具有較寬的工頻范圍。新型電表工作頻率的范圍是40—1000Hz、而傳統(tǒng)電表的工作頻率范圍才只有45—55Hz。

4.具有較強(qiáng)的過載能力。新型電表具有6—8倍的過載倍數(shù)、而傳統(tǒng)電表才只有4倍的過載倍數(shù)。

5.具有強(qiáng)大的功能。與傳統(tǒng)電表相比，新型智能電表可以與電腦聯(lián)網(wǎng)，對硬件進(jìn)行控制管理，并具有反竊電、電費(fèi)預(yù)付、對惡性負(fù)載進(jìn)行識別等功能，同時(shí)，還可以為了滿足多種控制功能而修改控制軟件的參數(shù)。

四、采集質(zhì)量的影響因素

（一）電表安裝問題

安裝智能電表時(shí)，應(yīng)選擇合適的采集器。而不同廠家的集中器，其485端口位置也有所差異，如果工作人員疏忽，就容易在接線時(shí)將RS485線的A、B端子接反，從而導(dǎo)致電表在安裝初始就出現(xiàn)問題；而如果在安裝時(shí)，集中器與終端電線相連不好，致使智能電表不能正常工作，這樣也會影響智能電表采集質(zhì)量。

（二）GRPS問題

目前，智能電表的通信主要依靠主站與集中器GPRS通信模板之間的交互式通信，但是，提供服務(wù)的運(yùn)營商目前在我國市場上只有少數(shù)幾家，因此其具有一定的壟斷行為，進(jìn)而容易導(dǎo)致存在服務(wù)差、效率低等缺點(diǎn)，更有甚者，SIM卡大批失效、終端大面積掉線，這樣對信息采集質(zhì)量影響巨大。

當(dāng)然，集中器天線的安裝位置也影響采集質(zhì)量，如果在信號不好的地方或者狹小空間內(nèi)進(jìn)行安裝天線，致使GPRS信號不好、信息不能被智能電表有效接收，主站參數(shù)資料無法送至集中器，致使集中器正常工作不能進(jìn)行，從而使電表無法接受命令，其數(shù)據(jù)便無法被采集。

（三）設(shè)備質(zhì)量問題

集中器在智能電表工作過程中發(fā)揮重要作用，但其也經(jīng)常發(fā)生故障，主要有以下幾種：一是在全載波時(shí)，可能會出現(xiàn)抄表缺失、甚至不抄表等情況；二是個(gè)別廠商的集中器有程序錯(cuò)誤，只能實(shí)時(shí)抄錄數(shù)據(jù)，不能凍結(jié)當(dāng)天數(shù)據(jù)；三是集中器無法對抄回的數(shù)據(jù)進(jìn)行正確反饋；四是主站不能與集中器通信模塊之間建立通信，對整個(gè)臺區(qū)智能電表采集質(zhì)量均有一定影響。

當(dāng)然，智能電表如果出現(xiàn)故障，也會影響采集質(zhì)量，如智能電表通訊功能失效，智能電表電壓不足致使電表出現(xiàn)黑屏、無屏顯示，智能電表外部破損、螺絲過緊，致使電表燒壞等。

（四）數(shù)據(jù)問題

智能電表內(nèi)會儲存一些重要數(shù)據(jù)，如果發(fā)生異常，數(shù)據(jù)會清零或錯(cuò)亂；而外界也會對智能電表的主控芯片、存儲介質(zhì)造成一定影響，致使控制命令在傳輸?shù)倪^程中出錯(cuò)，而產(chǎn)生數(shù)據(jù)異常情況。而如果通信質(zhì)量較差，智能電表貯存的數(shù)據(jù)也會丟失，從而影響智能電表采集質(zhì)量。

（五）臺區(qū)路線

臺區(qū)路線出現(xiàn)問題也會影響電報(bào)信息采集，如臺區(qū)所屬用戶過于分散、之間距離過遠(yuǎn)，致使抄表質(zhì)量有所降低；部分用戶在臺區(qū)路線安裝一些電子設(shè)備，從而干擾了通信信號；臺區(qū)支線較多、載波距離較遠(yuǎn)、信號減弱；同一臺區(qū)沒有全部更換智能電表，線路末端信號較差，信息無法采集。

（六）外界天氣因素

雷擊可能對通信模塊以及線路造成一定損傷，進(jìn)而損壞智能電表以及終端；由于電表箱的封閉性，當(dāng)夏天外界氣溫較高、環(huán)境較為潮濕，其箱內(nèi)所處環(huán)境濕熱致使集中器散熱不良，進(jìn)而發(fā)生故障，無法采集信息。

五、改進(jìn)采集質(zhì)量的辦法

（一）安裝電表質(zhì)量的改進(jìn)

如果485線路接錯(cuò)，可以設(shè)置系統(tǒng)數(shù)據(jù)返回為空值，并對線路進(jìn)行針對性的檢查；如果因集中器安裝不規(guī)范致使故障發(fā)生，應(yīng)逐一排查故障集中器，以降低故障率；此外，在臺區(qū)驗(yàn)收時(shí)，應(yīng)考慮采集成功率、并將其作為驗(yàn)收的重要指標(biāo)，如果沒有達(dá)到98%的成功率，該臺區(qū)不予驗(yàn)收。

（二）加設(shè)GRPS信號接收設(shè)備

為解決信號交叉區(qū)域信號較弱問題，應(yīng)與運(yùn)營商建立良好的溝通協(xié)作機(jī)制，從而可以快速解決相應(yīng)的問題；如果臺區(qū)周邊GPRS信號較弱或者沒有，且相應(yīng)處理措施也不健全，可以按規(guī)定進(jìn)行集中器天線的安裝；如果集中器位于地下，可以增加GPRS信號接收設(shè)備，并在安裝之后對信號強(qiáng)弱進(jìn)行檢測。

（三）設(shè)備故障處理應(yīng)及時(shí)

針對集中器GPRS通信模塊，應(yīng)定期排查，早發(fā)現(xiàn)、早解決。如果無法對其進(jìn)行排查，應(yīng)及時(shí)更換。針對智能電表，如果發(fā)生故障，應(yīng)盡早發(fā)現(xiàn)故障原因，并更換受損部件。當(dāng)然，無論何種設(shè)備出現(xiàn)故障，都要求技術(shù)人員必須熟練掌握相關(guān)技能，好做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，盡早找到解決辦法。

（四）異常數(shù)據(jù)查找

如果智能電表的數(shù)據(jù)有異常，通常采取更換電表的方法。如果數(shù)據(jù)丟失，技術(shù)人員則應(yīng)該對集中器f11數(shù)據(jù)項(xiàng)終端集中抄表數(shù)據(jù)狀態(tài)實(shí)施召測，對比主站下發(fā)資料與集中器中智能電表資料是否一致。

（五）臺區(qū)戶表分散問題的解決

臺區(qū)戶表分散，首先應(yīng)安裝載波智能電表，以確保其信號；如果臺區(qū)用戶分散、線路較長、信號較弱，則應(yīng)當(dāng)增設(shè)載波信號中繼器；半載波智能電表可以在城市居民樓安裝；老舊臺區(qū)，應(yīng)集中改造，智能電表型號應(yīng)統(tǒng)一。

（六）減少雷擊的辦法

容易遭受雷擊的區(qū)域，在安裝設(shè)備時(shí)，應(yīng)以采集設(shè)備安全且正常工作為前提，降低設(shè)備與天線高度，對于減少設(shè)備的雷擊幾率，具有一定積極的作用。

六、結(jié)束語

智能電表的使用，對我們的生活產(chǎn)生了越來越多的有利影響，同時(shí)也在潛移默化地改變著我們的生活。我們了解智能電表及其組成，分析影響智能電表采集質(zhì)量的因素，并找出其改進(jìn)措施，對智能電表的完善、乃至社會電力的改造均有著重要的意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]林宇鋒，鐘金，吳復(fù)立.智能電網(wǎng)技術(shù)體系探討[J].電網(wǎng)技術(shù)，2009，33（12）：8-14.

[2]孟雙俠，劉敏.影響單相智能電能表校驗(yàn)效率的因素及改進(jìn)措施[J].淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2014（02）：129-130.

[3]劉振亮，李冉冉.淺析用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)中智能電能表的應(yīng)用[J].科學(xué)導(dǎo)報(bào)，2014（22）：67-68.

責(zé)任編輯：張麗