浅析智能电网中智能电表的应用

王嫄嫄

摘 要 由于新能源、负荷和用户需求的变化，传统的电网管理方式已经难以适用于如此多的发展需求。因此本文分析了目前智能电网和智能电表的发展情况，以及其可以实现的功能，并阐述了其带来的有益效果。

关键词 智能电表;用户需求侧响应;低压配电

引言

随着新能源在电网中渗透率的增大，用户侧需求的多样性，传统的电网管理方式已经难以适用于如此多的发展需求，这种背景下，智能电网技术、甚至物联网技术应运而生。智能电网是美国2001年EPRI最早提出“Intelligrid”（智能电网），并开始研究，2009年我国也在“2009特高压输电技术国际会议”上，正式宣布建设“坚强智能电网”。

电力系统的测量环节是智能电网技术中必不可少的环节，也是一切控制的基础。目前智能电网中主要有电网采集端和个人采集端，其中，电网采集端主要用于配电网和大型电场等的数据采集，如RTU和PMU;而个人端主要用于家庭或个人用户的数据采集，如智能电表。

本文将根据目前智能电网和智能电表的发展和研究成果，对其功能和作用进行归纳。

1 智能电网的发展

根据科技智库咨询公司的报告，2020年，全球智能电表安装量达7.8亿单位，而亚太地区将占总安装量的65%，而我国具有世界上规模最大，数量最多的智能电表应该工程。我国目前追求建设“安全可靠、共享融合、灵活高效、智能互动”的自动化智能电网，结合物联网技术，达到电力物联[1]。

2 智能电表的发展

传统的电表只能够实现计数的功能，需要人工抄表，再进行收费，用户或企业很有可能由于不了解电费剩余情况导致电能中断;随着技术的发展，具有自动抄表能力的电表，即具有AMR功能的电表产生，AMR技术是能够间隔一定的時间收集用户的用电数据，并通过互联网上传到电网公司的单向数据传输系统，它还能够实现基本的防窃电;进一步的，可以实现双向交互的电表产生，即具有AMI技术的电表，AMI技术是全面的可双向进行信息交互的系统，在能够实现AMR所能够完成的技术的基础上，还能够响应用户的需求，实现削峰填谷，提高电能的利用效率;而目前的智能电表，是集数据传感模块、无线通信模块、数据分析模块和终端应用模块等多功能与一体的智能平台[2]。

其中，数据传感模块用于准确采集实时耗电量数据，并将信息传递给智能电表;无线通信模块用于基于蓝牙或WIFI等手段实现无线数据收发，并且无线通信模块在智能电网中也是重要模块;数据分析模块用于实现基于用于需求的人工智能控制，协助用户养成良好的用电习惯，也帮助电网对负荷实现高精度控制;终端应用模块用于用户响应智能电表发来的请求或提醒，并对其下达响应的指令，实现控制。

3 智能电表的有益效果

智能电表的广泛应用，无论对于用户还是电网，都带来了巨大的改变和有益的效果[2]。

3.1 用户侧的功能

智能电表可以与智能终端，如手机，实时通讯，告知用户当前设备的耗电量，电价和用电类型，鼓励用户使用新能源电力，同时，通过有效的电价政策，引导用户在用电低估阶段用电，在用电高峰阶段节省电量，以实现削峰填谷，避免电力系统波动过大，还能够提高电能的利用效率，减少损耗。

智能电表可以实时显示当前的费用余额，并且结合用户历史用电规律，建立负荷模型，预估每日的耗电量并且计算出费用余额能够使用的剩余天数;当电费低于一定额度的时候通过智能终端提醒用户及时缴费，防止电量中断。

智能电表还可以通过智能终端远程控制相关设备的关闭，如当智能电表检测到设备耗电量异常或故障，如耗电量过大 、温度过高等，则向用户发出警报，用户可通过终端控制电源关闭，停止对该设备的供电，避免造成用电事故;或定时开启相关设备，如设定提醒，使用户在电价低谷时开始对电动汽车充电等。

当电表数据被篡改或接线等发生变化，智能电表可以及时检测到并上报，防止发生窃电或其他违章用电的行为，提高用电安全性。

3.2 智能电网的构建

智能电表作为电网的客户端，为电网采集大量的节点数据，包括发电节点，用电节点和配电节点等，能够帮助电网监控频率、功率、电压、电流和相位等电力系统的重要参数， 同时还可以作为低压配电网的运行评估依据，进而对电网进行数据分析和故障检测[3]。

低压配电是输配电系统的运行状态，对用户的正常用电有很大的影响，根据智能电表的采集的数据能够全面了解各个负荷规律，防止负荷过载等故障发生。当线路上发生故障时，位于智能电表中的数据传感模块能够将故障信息传递给上级系统，上级系统根据故障信息能够准确判断故障位置和故障类型，从而发出相关指令解决故障问题，保证电力系统的正常运行。目前还有无人机巡线技术，如果将两者进行结合，能够进一步加快故障的发现和维修。

电力系统中，需要针对负荷进行预测和管理。基于负荷的日消耗量，月消耗量和年消耗量等数据，可得到不同时间维度的预测模型，根据预测模型对负荷进行高精度管理，使负荷曲线得到优化，构建节约型电网。常规的负荷预测分为短期预测和中长期预测，常用的预测的算法有回归分析法时间序列法等[4]。

4 结束语

智能电网和智能电表的普及是电力系统的必然趋势，相信未来会大力加强相关科技的研发和技术的提升，解决当前存在的困难，如缩短网络延时，提高网络稳定，提高数据分析的准确度等。智能电网的研究涉及计算机、通讯和数据安全等多个领域，随着各领域的进步，我国的电力系统会更加完善，成为科技强国和创新之邦。

参考文献

[1] 灵溪.南方电网：2030年粤港澳大湾区建成世界一流智能电网[J].电力系统装备，2010，（9）：30-31.

[2] 王思彤，周晖，袁瑞铭，等.智能电表的概念及应用[J].电网技术，2010，34（4）：17-23.

[3] 宋国庆.智能电网条件下的智能电表系统的研究与设计实现[D].长春：吉林大学，2019.

[4] 张兴富，李建伟.智能电表在智能电网中的应用[J].电子世界，2019，（22）：110-113.