数字电表的原理及应用研究

卢云菲

（云南电网有限责任公司昆明供电局）

摘要：文章介绍数字智能电表的发展和研究应用现状，分析其工作原理，详细介绍其与传统电表的不同功能，以及其在智能电网中的应用状况。

关键词：数字电表；原理；功能；应用

1引言

随着全球经济的快速发展，人们对电能的依赖程度越来越高，但是于此同时能源紧缺和环境恶化等问题也日益严峻，且新能源的开发和利用技术不够成熟，其资源的利用效率较低，这就促使了智能电网的发展，而智能电网则离不开智能电表的使用。数字式智能电表在国外的研发和应用较早，十年年荷兰、英国、澳大利亚、德国等发达国家就制定了智能电表的国家标准，并通过了立法白皮书，我国目前常用的电表有感应式机械电能表、电子式电能表和AMI先进测量体系等，其中AMI体系则是由智能电表及其管理系统和通信网络组成，能实现双向传输、双向计量、远程抄表和控制等功能，具有非常高的应用价值。

2数字电表的原理

数字智能电表是在计算机技术、通信技术、测量技术等技术的基础上发展而来的，是对电能信息进行数据采集、处理和管理的先进计量装置，主要由电子式电度表、电容器、液晶显示屏、计量元件和通信端口等部分组成，其原理是使用计量芯片或A/D转换器进行用户供电电压和电流等信息的采集，然后将采集到的信息传输给专用的集成电路进行数据信号的处理，将此信号转换为与电能成正比的脉冲输出，再利用CPU进行信号处理，进行峰谷、正反向或四象限电能等的计算，并将计算得出的信息通过显示或者通信的方式进行输出。

3数字电表的功能

数字智能电表与传统的感应式电表相比，由于其采用了集成化电子电路元件的设计方式，其功耗大幅度降低；其计量精度等级在1.0级以上，误差也比传统电表小很多；其不但体积小，而且具有远程抄表、远程断送电、反窃电、预付费用电等多种功能，并能修改其控制参数来实现不同的功能来满足不同用户的需求。其主要功能有以下几点[1]：

3.1支持浮动电价

数字电表不仅能够进行准确的电能计量，而且能够进行数据的存储和处理，可以通过对控制程序及参数的设置来控制测量的时间，并根据不同的实时电价、分时电价和需求侧的管理，能够实现在实时电价下进行电能测量。

3.2双向通信

数字对比中配备有通信模块，电力企业可以通过数字电表将停电信息、实时电价等电网信息发送给用户，便于用户提前调整自己的用电方式和用电计划，并能随时了解自己的用电情况，同时，电力企业可以根据数字电表收集的电力用户的用电信息，对未来时段内的用电情况进行分析和预测，以此来调节电能的生产和管理，优化电网规划和调度，起到调节峰谷差、节约电能损耗、引导用户合理用电的作用。

3.3双向计量

对于具有储能设备、自备发电设备和可再生能源等分布式的用电大户，数字电表可以根据实时电价进行分析判断，为电力用户做出最经济合理的购电计划，并能向客户反馈用电情况，引导电力用户安装太阳能、风能等高效低碳、经济环保的储能设备，优先使用自身具备的分布式电源电量，减少对电网电量的需求，从而减少电力公司的供电压力，并达到减少废气排放，节省用户用电开支，共同提高电力企业和电力用户的经济和社会效益。

3.4远程抄表和远程控制

由于近年来电力用户的数量急剧增加，加之电网规模的扩大和电网的深化改革，电能表的数量也不断增加，数字电表的远程抄表功能则更能显示出其优势，其可以通过其自身的通讯模块和远程计算机系统对电力用户的用电量进行统计，大大提高了抄表的效率和质量；不仅如此，数字电表还具有CCM模块和继电器等，可以由管理中心下达远程指令来控制继电器和阀门的开合，实现对电表的远程控制。

3.5其他功能

数字智能电表除了具有上述功能之外，还能够通过对用户数据的收集来帮助检测电网的元件故障和网络损耗；还可以与智能家电进行相互通信，可以根据实时电价以及用户的设置来控制家电的开断，且能实现用户对家庭的用电设备进行控制的功能；此外，数字智能电表还具有防窃电功能，通过对用户用电信息的分析来判断窃电行为，并自动终止窃电行为并将用电异常信息进行上报。

4数字电表的应用

4.1电费结算和信息处理

在目前的智能电网中应用数字式智能电表，可以简化传统电表的复杂计算流程，可以实现实时的费用结算和信息处理，在确保对能耗和账务信息进行准确处理的同时，大大提高了信息处理的效率和服务水平[2]。

4.2预测配网状态

在传统的电网中，对电力用户用电信息的统计需要依靠对用电负载的估计、网络模型和变电站的高压测量等，此统计方法的准确性较差，且在测量过程中容易仪器负载过大而影响电网的正常运行，而采用智能电表则可以通过对配网状态的估计来获取负载量和相关信息，且具有较高的准确性，并能根据这些信息来及时监测电能下滑、电力设备负载过大等问题，确保电网的正常运行。

4.3优化用电管理

由于数字智能电表的双向通信功能，其可以向客户提供用电的相关信息，而且还可以针对用户的性质和用电习惯来制定专属的用电计划，可以让用户根据实时电价和自己的电力需求来选择用电时间，改变不良的用电习惯，养成健康、安全和节约用电的好习惯，起到节能降耗的良好社会效益。

4.4对电网故障进行检测

数字智能电表在电网中的应用可以对电能表、配电源键和用户设备进行检测，当检测到数据异常和设备故障就会发出警报，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。

5结语

目前随着智能电网的发展，电网的信息化、智能化程度越来越高，但是随着电力用户数量和用电量的不断增加，用户侧需求响应、负荷预测、家电识别、错峰调度、电力大数据等需求也在不断增加，传统的电表已经无法满足智能电网和现代化生产生活方式的需求，数字智能电表具有自动抄表、显示分时电价、智能用电等优点，可以帮助电力企业制定更加合理的配电计划，并能起到节能降耗等社会效益，具有较高的应用价值。

参考文献：

[1]陈静奎.电力企业智能电表的应用探讨[J].电子测试，2015（24）：81-82.

[2]龚景养.智能电表应用中的用电节能研究[J].通讯世界，2017（7）：122-123.