基于节能降耗的电力计量技术应用探究

朱昭锦，曹 帅

(烟台市光明电力服务有限责任公司，山东 烟台 264000)

0 引 言

电力企业传统电力计量方式是通过机械表以及机电一体化电表等装置完成对电力数据的记录和统计，这种计量方式不具备远程传输数据的条件，同时计量精度低，不适用于当前智能化发展的电力企业[1]。因此，为了促进电力企业的发展，针对电力计量方式进行研究，并在绿色环保角度下，基于节能降耗，开展对电力计量技术的设计研究。

1 电力计量技术的发展与内容

在对电力计量技术进行设计前，首先明确电力计量的发展背景以及具体计量方式内容。最初电力计量是由工作人员对每一家每一户的电表进行抄写，针对不同地区都需要配置专业抄表人员，并根据抄表得到的数据对电费进行核算。这种计量方式在实际应用中会消耗大量的人力和物力，并且无法保证计量结果的准确性[2]。在电力企业逐步发展的过程中，上述电力计量方式逐渐被远程抄表技术所代替，新的计量技术本身属于一种现代化的测量技术，因此获取到的数据准确性更高，但是仍然需要投入大量的人力，计量效率较低。在逐步发展的过程中，智能电力计量技术产生，尽管其本身并不是先进的技术手段，但随着智能电表的应用，使得其与上述两种计量技术相比在数据计量精度上得到更进一步的提升，并且能够实现对计量数据更好地存储，达到了电力计量管理的自动化和智能化水平。

2 基于节能降耗的电力计量技术应用

2.1 建立配电线路集中抄表模式

为了满足电力产业在市场内的持续化发展需求，应当优化电力计量单位的现有工作模式，并通过对节能降耗技术在计量工作中的引进，实现对计量数据的规范化处理。综合上述分析，本章提出一种针对电力计量技术应用的集中抄表模式，此工作模式在自动化终端的支撑下运行，主要由供电单位局部计算机网络、无线通信信道、电力能量获取终端等多模块集中构成[3]。配电线路集中抄表模式示意图如图1所示。

按照图1所示结构，进行电力与电能的集中统计，为了确保统计的信息在供电单位内传输具有高效性与共享性，可引进层次化设计与开发理念，按照“硬件支撑—软件功能辅助—分布式应用操作平台—集成化系统”的设计流程，进行抄表模式的设计。

图1 配电线路集中抄表模式

在上述提出的设计内容中，硬件支撑主要由电能表、无线通信设备、终端智能计算机等构成，终端智能计算机通过总线与不同构件进行连接，并通过对获取信息进行统计、核查、汇总与集中分析的方式，进行抄表设备在运行中参数的调试[4]。整体基于宏观控制的方式，实现对电表用户用电量的计量与安全用电控制[5]。为了确保抄表信息与相关数据在无线网络支撑下的稳定传输，需要控制所有元件与电能计量表之间的直线距离<2 400.0 m，根据集中抄表模式设计中的实际需求，当通信距离<2 400.0 m，但>1 200.0 m时，需要在计量终端加装一个中继器，用于增强信号，以满足集中抄表需求。完成对集中抄表模式中基础构成的布设后，采用计数器中的统计功能，对计量装置的脉冲进行查询，通常情况下，软件总线布置以串联作为标准，并在技术允许的条件下，设置一对多的通信方式，确保计量技术在实际应用中可以达到既定的效果。

2.2 基于节能降耗的智能电表用电监管

完成配电线路集中抄表模式的设计后，为了实现电力计量技术在使用中具有节能降耗的显著优势，可在集中抄表模式中增设智能电表装置，使用此装置进行多个终端用户的用电监管[6]。在此过程中应明确，相比电力企业中早期使用的电表而言，具有智能化特点的电表装置具有下述五个方面的优势。其一为主动记录用电事件功能，使终端用户的用电信息安全可以有效得到保障，并实现了最大限度地对系统漏电、违规输电行为的规避。其二为强化了电能装置端口的输出能力，提高电力计量与统计结果的精准度，避免或降低电力计量误差事件的发生概率，提高电表集成使用的安全性与操作便捷性。其三为具有电力参数优化监测与实时测量的功能，可以有效地记录终端用电设备在使用中瞬时功率、异常电压与电流的变化[7]。其四为增加了组合计量功能。其五为提供终端多个时段费率调整功能。

集成智能电表后，终端可以根据用电高峰时期或用电量较大时间段的耗电情况，进行终端不同电器的使用调整。将耗电量较大的装置在用电高峰时期停止使用，以降低电能的集中耗电量。此外，可以通过智能电表的应用，进行供电过程中不同计量区域漏电、漏气问题的监测，一旦发生计量异常，将自动触发前端的预警，确保用户的用电安全得到有效保障。通过上述方式，实现基于智能电表的用电监管。可将此方面的工作原理用图2进行表示：

图2 基于节能降耗的智能电表用电监管流程

按照图2所述方式，对用电异常信息与用电常规信息进行监管，提高用电高峰时期电力计量装置运行的稳定性，提高电力资源计量与统计的标准性与合理性。并通过对电能进行宏观调控的方式，实现对电力输出的集中调整，从而达到节能降耗的目的。

2.3 电力计量数据统计、决策与报表生成

将节能降耗与电力计量技术进行对接，可以实现对终端技术人员抄表工作劳动强度的降低，并在一定程度上提高抄表结果的差错率，以便于后续电力企业工作人员对电力计量数据的管理与决策[8]。因此，在完成上述相关研究后，下述将采用统计电力计量数据的方式，进行电力计量决策与计量报表的生成。为了提高抄表数据的真实性，在工作中辅助使用PC机设备进行电力计量数据的录入，录入流程如图3所示。

图3 电力计量数据的标准化录入流程

按照图3所示的流程，进行电力计量数据的录入，在获取数据时可设定一个定时子程序，每间隔一个时间段，执行一次定时录入事件。在录入信息时，PC终端将进行录入信息的筛选，包括对站点地址的校对、对数据表地址的完整编码等，将通过校对的完整数据导入终端，自动备份并记录地址编码信息，以确保抄录工作的可持续性与有效性。

将抄录的所有信息按照统一的格式与标准存储在PC终端数据库中，通过此种方式，为后续电力企业决策提供较为丰富与足够真实的数据资源作为支撑。同时，利用PC端的数据仓库技术，根据设定的主体，进行获取电力计量数据的集中分析，必要时可辅助使用大数据技术、数据挖掘技术、蚁群算法等执行决策行为。完成对数据的决策后，将数据导入Excel软件中，借助软件的自动生成功能，将统计后的电力计量结果统计成为直观性与可视化程度较强的直方图、曲线图或统计图，以实现对电力计量技术的标准化使用。并通过统计结果，进行地区用电的宏观调整，实现电力计量中的节能与降耗。

综合上述分析，从三个方面，完成对本文此次课题的研究，实现对电力计量技术在使用中的优化，为电力企业与我国电力领域的可持续发展给予技术支撑。

3 电力计量技术应用效果

按照上述三个步骤，完成对基于节能降耗的电力计量技术的理论设计后，为了进一步验证该技术在具体应用到电力企业当中是否能够达到对电力企业节能降耗的效果，选择以某电力企业作为电力计量技术的应用实验环境。在该实验环境当中，首先将智能电表安装在变电站户外环境当中，针对该变电站在运行过程中220 V/380 V低压电力线路进行计量。为了确保应用电力计量技术的过程中，其应用结果不会受到周围环境因素的影响，设置计量箱装置，并采用封闭式、防水且隔热的结构作为计量箱的基本结构，以确保内部电力计量技术应用过程中的稳定性。在计量过程中，设定9种不同费率，并设置12个时区和10套日时段表，共12个时段分区。利用本文提出的电力计量技术对相(线)电压和电流进行监测和计量，并在计量数据超出事先设定的标准范围时，做出相应的预警，并通过与电力系统控制中心的连接，实现对现场电力设备的开关控制。

按照上述内容完成电力计量技术在该应用环境当中的使用，并得到相应的电力计量数据表，见表1。

表1 电力计量数据表

已知该电力企业变电站有效电压为220 V，有限电流为51.45 A，将电力计量技术应用后生成的数据表中数据与有效标准数据对比可以看出，电流计量数据误差小于0.5 A，而电压计量数据小于0.2 V，充分符合电力计量的精度标准。为了进一步对本文提出的电力计量技术在实际应用中的节能降耗效果进行检验，针对其应用过程中产生的有功功率和无功功率进行记录，并将其与以往该电力企业变电站的有功功率和无功功率进行比较，得到的对比结果见表2。

表2 电力计量技术应用前后变电站有功功率与无功功率对比表

从表2中对比结果可以看出，本文电力计量技术应用后与应用前相比，有功功率数值得到明显提高，而无功功率数值逐渐降低，有功功率越高说明电力资源的有效利用率越高，反之同理。因此，通过上述将电力计量技术应用到实际情况当中，通过得出的结果证明了本文提出的电力计量技术能够在提升计量精度的同时，达到节能降耗的效果，促进电力企业的绿色发展。

4 结束语

当前现代化技术在电力行业当中的应用逐渐变得广泛，在为其带来高效运行条件的同时，也使得其管理难度进一步增加。本文针对管理过程中的电力计量环节开展研究，在基于节能降耗的基础上，提出一种全新的电力计量技术，同时将其应用于实际验证了该技术的应用可行性。未来针对智能电网建设的要求将会不断提高，现代化的技术也将得到更进一步的发展和更加成熟的应用。作为电力计量当中最基本的单元，无线网络电能表的应用范围也将得到进一步扩大。因此，基于这一发展背景，在后续的研究中，为了实现对电力计量技术的进一步完善和优化，还将在引入无线网络电能表的基础上，开展更加深入的研究，从而为今后出现数据传输与计量速度更快、应用范围更广的计量技术提供创新思路。