電能表應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展與電網(wǎng)經(jīng)濟技術(shù)管理
自2003年以來，也就是全國城市、農(nóng)村電網(wǎng)進行大規(guī)模改造、建設(shè)之后，電力系統(tǒng)的電能表應(yīng)用量迅速增長，據(jù)不全完統(tǒng)計，國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)擁有計費電能表總量為19500萬臺。其中，兩網(wǎng)直接管理用于計費的11800萬臺，非直接管理用于計費的7700萬臺。同時，由于全國社會用電量跨躍式增長，電力工業(yè)進入快速發(fā)展時期，電網(wǎng)經(jīng)濟技術(shù)管理發(fā)生很大的變革，由此引發(fā)電力系統(tǒng)的電能表應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域不斷擴展，提出許多具有電力專業(yè)特點的技術(shù)要求，電能表也面臨新的產(chǎn)品設(shè)計改進和技術(shù)創(chuàng)新機遇。推進電力系統(tǒng)電能表應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的要素：
1.在現(xiàn)代大容量電網(wǎng)上，百萬千瓦級發(fā)電機并網(wǎng)，百萬伏級電網(wǎng)開工建設(shè)；
電力體制改革逐步到位，發(fā)電廠與電網(wǎng)分開；
多年電力緊張，國家出臺新的電價政策和用電需求側(cè)管理辦法
為電力營銷提供公正、合理、可靠的計量保證；
2.全國城市、農(nóng)村電網(wǎng)改造之后，電網(wǎng)強化線損管理、變電站經(jīng)濟管理、配電變壓器運行管理；
3.全國一戶一表工程結(jié)束之后，本地與遠程自動抄表提到議事日程；
多方面關(guān)注電能質(zhì)量問題；
國際上推進低壓電網(wǎng)用戶遠程管理和家居網(wǎng)絡(luò)化工程的經(jīng)驗；
國際、國內(nèi)IT產(chǎn)業(yè)的廠商，急于進入中國電子式電能表市場。
鑒于以上背景，近幾年的電子式電能表的新技術(shù)、新產(chǎn)品不斷推向市場，圍繞改進與完善電網(wǎng)經(jīng)濟技術(shù)管理，電能表應(yīng)用技術(shù)發(fā)展前景看好。
一、電能表應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的特征與走向
1、三相多功能電能表向多應(yīng)用領(lǐng)域拓展
近幾年，電力系統(tǒng)不斷擴展三相多功能表應(yīng)用領(lǐng)域，主要是：從用電計量計費擴大到配電變壓器、變電站的經(jīng)濟管理和用電需求側(cè)管理的計量；從用戶計費擴大到發(fā)電廠上網(wǎng)電量、跨省電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線交換電量的計費；從315千伏安及以上大工業(yè)用戶計費擴大到100千伏安及以上商業(yè)、非工業(yè)、普通工業(yè)戶的計費。以上三相多功能表應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，引起計量點總量估計由60萬個擴大到400萬個，三相多功能表應(yīng)用需求量連續(xù)多年走高，同時也明示今后應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展趨向：
?、烹姳矶嚅T類：由單一的計費產(chǎn)品發(fā)展到關(guān)口計量、配電變壓器計量、變電站計量、大工業(yè)戶計量、中等容量戶計量、用電需求側(cè)管理系統(tǒng)的終端6類產(chǎn)品，分別制訂產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范；
?、脐P(guān)口電能表，要發(fā)展高精度、高穩(wěn)定性、高可靠性、快速測量、0-360°計量技術(shù)，多通信方式和協(xié)議，經(jīng)國際、國內(nèi)同類電表的比較，提出量化指標和測試方法；
?、怯嬞M用三相多功能表要計量準確、簡單可靠、講求實用，逐步發(fā)展三相SOC單芯片，開發(fā)具有諧波電壓、電流總含量和諧波污染程度的測量技術(shù)，研究溫度、電壓、頻率、相位改變的自適應(yīng)計量;
⑷早期三相多功能表需要更新?lián)Q代，要通過調(diào)查研究，提出新一代電表技術(shù)規(guī)范;
?、呻娏W(wǎng)損耗計量與防竊電基礎(chǔ)技術(shù)；
⑹⑺⑻⑼⑽⑾研究制訂三相多功能表質(zhì)量評價標準與測試方法，提高運行電能表的整體技術(shù)品質(zhì)。
2、單相多費率表在部分?。ㄊ校┏蔀槊裼秒姳淼闹鲗?dǎo)計量產(chǎn)品
2001以來，部分?。ㄊ校┫嗬^實行居民峰谷電價，據(jù)初步統(tǒng)計，全國共裝用單相多費率表950萬臺，經(jīng)過多年運行，已積累起初步經(jīng)驗：
⑴LCD顯示成為主流：
?、茣r鐘采用溫度自動補償電路
⑶單相多費率表設(shè)計方案多樣化
?、确栏`電技術(shù)
?、晌磥響?yīng)用技術(shù)的走向：目前部分省市的居民用電峰谷電價政策是由地方主管部門提出。在這些地區(qū)，單相多費率表成為民用電能表的主流。今后，單相多費率表的應(yīng)用技術(shù)發(fā)展，一是，取決于國家是否出臺居民用電峰谷電價政策；二是，在推廣用電需求測管理過程中，單相多費率表將作為節(jié)電措施擴大應(yīng)用。目前，電力系統(tǒng)需要規(guī)范單相多費率表的技術(shù)條件、設(shè)計方案和通信協(xié)議。
3、單相預(yù)付費電能表再起風波
?、艑蜗囝A(yù)付費表提出的質(zhì)疑
·單相預(yù)付費表的負荷開關(guān)有時拒絕動作；
·IC卡座質(zhì)量不過關(guān)；
·預(yù)購電量進入單相預(yù)付費表的計算方式，容易引起囤積電量，調(diào)整電價時，發(fā)生搶購電量的現(xiàn)象；
·預(yù)付費制度實施后，不需要定期抄表，減少用電管理，容易發(fā)生竊電和違章用電情況；
?、莆磥響?yīng)用技術(shù)的走向
·采用預(yù)購電量的金額和現(xiàn)行電價進入單相預(yù)付費表的計算方式
·調(diào)整電價時，通過遠程電能計量自動化系統(tǒng)，向用戶的單相預(yù)付費表加載新的電價。
4、無線式電能計量自動化系統(tǒng)在發(fā)展中引發(fā)技術(shù)爭議
?、烹娏ω摵晒芾硐到y(tǒng)建設(shè)的不同技術(shù)設(shè)計方案
·基于電力系統(tǒng)專用230MHz通信網(wǎng)的電力負荷管理系統(tǒng)
·基于公用GPRS通信網(wǎng)的新一代電力負荷管理系統(tǒng)
·通信信道傳輸模式的比較方法（略）
?、苹诠肎PRS通信網(wǎng)的配電變壓器遠程監(jiān)測控制系統(tǒng)
?、腔诠肎PRS通信網(wǎng)的變電站電能量采集與管理系統(tǒng)
?、然诠肎PRS通信網(wǎng)的在線電能表運行管理系統(tǒng)
⑸基于GPRS通信技術(shù)的電能計量終端系列產(chǎn)品，包括：配變監(jiān)測終端、電力負荷管理終端、變電站電能數(shù)據(jù)采集子站、具有無線通信功能的三相多功能表。以上終端系列產(chǎn)品可實現(xiàn)自動數(shù)據(jù)抄收，信息、故障主動上報，實時巡監(jiān)終端參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)竊電行為。
?、饰磥響?yīng)用技術(shù)的走向
基于公用GPRS通信網(wǎng)的電能計量自動化系統(tǒng)，門類多，各有技術(shù)特點，需要整合一個統(tǒng)一的發(fā)展平臺。目前，重點改進實時性與安全性：按傳輸數(shù)據(jù)重要程度，選用GPRS服務(wù)質(zhì)量等級與收費標準；注入GPRS通信網(wǎng)，宜選用專用通道；改進GPRS模塊的安全策略；引入遠程傳輸數(shù)據(jù)安全認證機制等。更重要的改進是：電力負荷控制需要群控信號，在GPRS公用網(wǎng)上能否不排隊，給出一個專用信道，需要與GPRS公用網(wǎng)主管部門進行技術(shù)經(jīng)濟談判。從長遠看，即使過幾年電力不緊張，GPRS系統(tǒng)用于在線電表運行監(jiān)測管理、配電變壓器和變電站電能表的遠程抄表、居民用電遠程抄表，很有拓展空間。
5、具有諧波電能計量功能的三相多功能表入網(wǎng)試用，主要有：
高端關(guān)口表：具有諧波/基波有功電能計量功能
三相諧波有功表
三相基波有功、無功表
未來應(yīng)用技術(shù)的走向
·諧波有功、無功、視在功率電能計量實用化產(chǎn)品，用以改進電力營銷管理中的功率因數(shù)計算方法，為提高冶煉企業(yè)、電氣化鐵路、采用整流設(shè)備企業(yè)的電能計量準確度，做技術(shù)上的準備；
·諧波有功功率潮流判別、分析方法和電能質(zhì)量實時監(jiān)測產(chǎn)品，推進電能質(zhì)量市場的建立與法制化管理；
·對電壓具有正弦波，電流諧波含量很高的各類用戶，包括居民用電小區(qū)，開發(fā)應(yīng)用諧波污染程度和電壓、電流諧波總含量的測量儀表；
注：諧波污染程度暫定義為：非基波視在電能/基波視在電能
·需要說明：諧波功率電能計量產(chǎn)品入網(wǎng)試用，是個起步不久的新課題，盡管諧波無功功率定義的爭議依舊存在，計量新產(chǎn)品的推出，又引發(fā)新的技術(shù)爭議，但是諧波功率計量應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展趨向，將更貼近電力負荷實際和電能質(zhì)量法制化管理的需求。
6、電子式電能表具有應(yīng)用技術(shù)開發(fā)的明顯優(yōu)勢
電子式三相多功能表和三相多費率表，占應(yīng)用總量95％
電子式三相有功表，占應(yīng)用總量的60％
電子式單相有功表，占應(yīng)用總量的40％
以上簡要敘述電能表應(yīng)用技術(shù)發(fā)展情況，同時也提出了電能表應(yīng)用技術(shù)性能如何確定與評價的問題。長期以來，電能表是在試驗室條件，就是標準溫度20℃，穩(wěn)態(tài)、正弦電力負荷下測定，已經(jīng)不適應(yīng)非線性負荷增多，電網(wǎng)電磁環(huán)境惡化和電子式計量技術(shù)發(fā)展的情況。目前，電能計量應(yīng)用技術(shù)面臨的困惑是：
?、烹娔苡嬃垦b置由電能表，PT、CT和PT二次回路構(gòu)成。高壓電網(wǎng)電能量的計量準確度如何算法
?、拼笞谟脩舻臎_擊負荷電能計量技術(shù)；諧波源用戶采用諧波表還是基波表
?、侵行∮脩艉途用裼眯^(qū)，電壓正弦波，電流波形畸變嚴重，用什么計量規(guī)范予以抑制
?、入娔鼙碓诂F(xiàn)場非參比條件下工作，如何自適應(yīng)準確計量
?、蛇\行電能表整體計量性能擴展的基本措施
電網(wǎng)總電量與真值的偏差如何算法
二、關(guān)注電能計量技術(shù)熱點
1、三相多功能表新產(chǎn)品
?、旁诰€電能計量準確度超過IEC標準
·有功電能計量誤差：0.1％；
·視在電能計量誤差：0.3％；
?、泼嫦蛳到y(tǒng)設(shè)計、長壽命計量
·采用開放式通信協(xié)議IEC62056—61/62/53/46/42：抄表、費率、負荷控制數(shù)據(jù)交換
·繼承關(guān)口表的長壽命技術(shù)設(shè)計；
?、蔷哂谢ヂ?lián)網(wǎng)通信、實時測量功能
·高速率計量：采樣速率256點/周波，記錄周期最短為10毫秒；
·電能質(zhì)量測量：63次諧波、電壓閃變、故障錄波78微秒的瞬變；
·自動發(fā)送E-mail報警信號、系統(tǒng)運行狀態(tài)刷新、數(shù)據(jù)記錄；
?、染哂写笕萘康呢摵汕€記錄功能
⑸具有簡單實用的諧波分析功能
?、什捎萌郤OC單芯片或三相有功、無功計量芯片的低端三相多功能表設(shè)計。
?、巳嚯娔苡嬃繉Ｓ眯酒?BR> ·精度優(yōu)于0.1％的三相SOC單芯片，21位2階∑-△A/D，負荷動態(tài)范圍2000：1；
·具有基波/諧波電能計量的三相多功能計量芯片；
·采用Hilbert數(shù)字濾波器計量諧波無功功率的三相計量芯片；
⑻正弦功率電能計量標準
·進口的高精度三相標準表，功率因數(shù)低于0.5（60°—90°）時，電能計量準確度為＋/－0.02％/功率因數(shù)；
·電力系統(tǒng)的正弦無功功率計量標準，擴展不確定度為75×10-6。
?、完P(guān)口表遠程校準系統(tǒng)
2、諧波功率電能計量技術(shù)難點的實用化探索
?、艣_擊負荷電能計量理論與算法
⑵基于IIR型Hilbert數(shù)字濾波器的諧波無功功率的測量與計量溯源
?、侵C波有功功率潮流分析方法，經(jīng)研究指出：FFT理論具有局限性
?、确钦麛?shù)次諧波和間諧波的有功電能計量
?、蛇M口的諧波功率電能計量標準
·三相0.01級標準表，具有諧波功率計量功能；諧波有功功率、諧波視在功率的計量傳遞標準；
·電能表自動校準系統(tǒng)，在任意波形諧波總含量30%以下，計量準確度為+/-0.005%—0.05%；
·電能功率標準源，提供七種非正弦信號的無功功率計算方法。
3、基于低壓電力線載波通信的自動抄表系統(tǒng)技術(shù)正在走出困境
?、艊鴥?nèi)，新技術(shù)開發(fā)應(yīng)用：
·一款采用BFSK調(diào)制的擴頻通信專用芯片的改進：嵌入模糊識別、模糊控制和現(xiàn)代信號處理技術(shù)；
·智能電表專用芯片中的擴頻通信單元：采用4QPSK直序擴頻，支持CDMA多址保密通信；
·低壓電力線載波SOC單芯片；
·基于Lon Works技術(shù)的低壓電力線載波抄表系統(tǒng)；
·智能控制網(wǎng)絡(luò)SOC單芯片；
·跨變壓器臺區(qū)的數(shù)據(jù)通信；
·新型電網(wǎng)干擾測試儀；
·低壓電力線載波通信網(wǎng)的拓撲中繼技術(shù)；
?、茋H上，意大利Enel的低壓電網(wǎng)用戶遠程管理和自動抄表系統(tǒng)的經(jīng)驗，可以借鑒：
·Enel系統(tǒng)的功能，包括：遠程抄表、用戶管理和潛在的增值服務(wù)交付功能，涉及近3000萬個用戶
·電子式電表：集成了測量系統(tǒng)，斷路器和配電網(wǎng)載波通信（采用FSK調(diào)制技術(shù)）功能
·引入測試設(shè)備公司進行現(xiàn)場實驗，再現(xiàn)電網(wǎng)存在噪音的典型環(huán)境；目前還在調(diào)整系統(tǒng)通信，測試洗衣機、電視機、烤爐等新型產(chǎn)品的系統(tǒng)部件
·Enel聯(lián)合IBM公司向全球的公用事業(yè)單位推出低壓電網(wǎng)用戶遠程管理與自動抄表系統(tǒng)
⑶高速PLC技術(shù)（略）
4、關(guān)口計量裝置設(shè)計改進
隨著電力體制改革的深化，跨區(qū)域、跨省電網(wǎng)進行大功率電力交換，公用和自備發(fā)電廠的發(fā)電量上網(wǎng)銷售，關(guān)口電能計量裝置在電力營銷管理上的地位十分突出。
⑴整機設(shè)計標準的探討
·現(xiàn)行設(shè)計技術(shù)規(guī)程：
《電測量及電能計量裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程》DL／T5137-2001和DL／T448-2000規(guī)定了關(guān)口計量裝置設(shè)計的部分要求
·三相多功能表標準
國際上，沒有統(tǒng)一的三相多功能表產(chǎn)品標準
DL／T614-1997需要修訂
國標《多功能表 特殊要求》正進入審定階段
·互感器標準
GB／T1207—1997電壓互感器（電磁式）
GB／T1208—1997電流互感器（電磁式）
IEC60044—7電子式電壓互感器
IEC60044—8電子式電流互感器
·通信協(xié)議
DL／T645—1997
IEC62056—61／62／53／46／42
·建議制定統(tǒng)一、完整的關(guān)口電能計量裝置設(shè)計標準
整機規(guī)定一個準確度等級
調(diào)整電能表、互感器和PT二次壓降的限值要求
提出整機綜合誤差動態(tài)計算方法和驗證試驗方法
關(guān)口表技術(shù)條件
互感器選型和二次負載測試記錄
PT二次壓降限值和實時監(jiān)測
?、脐P(guān)口電能表技術(shù)條件
目前，進口三相多功能表是關(guān)口計量的主導(dǎo)產(chǎn)品，電能表技術(shù)指標、功能、通信方式不一。今后要按照國內(nèi)電力市場的需求，設(shè)計統(tǒng)一標準、技術(shù)先進的計量產(chǎn)品。
·30萬千瓦及以上發(fā)電機的上網(wǎng)電量計量，需要0.1級電表
·關(guān)口表誤差穩(wěn)定性、可靠性指標量化
·完整的0-360°計量特性
·具有諧波有功、無功、視在電能計量功能
·常用功能：具有運行和備用兩套費率、三種需量（最大需量、最小需量、積累需量）、正弦和諧波下的兩種功率因數(shù)計算、大容量負荷曲線記錄
·對基本誤差曲線的要求
誤差帶寬
有功、無功計量下限負荷相同
防潛動功率限值
批量關(guān)口表的實際誤差要求
?、请娙菔絇T用于計費，是無奈的選擇
·電容式PT的誤差特性不穩(wěn)定，多種因素引起附加誤差
·變電站設(shè)計要為PT現(xiàn)場測試創(chuàng)造基本條件
·關(guān)注電子式PT應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展
?、萈T二次壓降
·現(xiàn)行PT二次壓降限值過寬
·為實時監(jiān)測 PT二次壓降，需要開發(fā)新的測量技術(shù)
·動態(tài)PT二次壓降補償器限用引發(fā)爭議
?、申P(guān)口表遠程監(jiān)測技術(shù)
⑹關(guān)口表在電能計量自動化系統(tǒng)中的拓展應(yīng)用
·新一代關(guān)口表應(yīng)直接提供與最終電量結(jié)算有關(guān)的全部靜態(tài)、動態(tài)和事件記錄三類數(shù)據(jù)
·電能計量自動化系統(tǒng)的應(yīng)用需求（略）
·關(guān)口表與系統(tǒng)主站要建立雙方向、透明的傳輸通道。電能量遠方終端（ERTU）和系統(tǒng)主站，無必要重復(fù)開發(fā)關(guān)口表已具有的功能
·關(guān)口表電能數(shù)據(jù)組網(wǎng)，提到議事日程
注：315千伏安及以上的大工業(yè)戶、100千伏安及以上的商業(yè)、非工業(yè)、普通工業(yè)戶，均要按照新出臺的電價政策和相應(yīng)計量技術(shù)要求，電力負荷的實際情況，進行電能計量裝置設(shè)計改進。
三、構(gòu)建電能計量系統(tǒng)，推進電網(wǎng)經(jīng)濟技術(shù)管理變革
《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》DL/T448-2000經(jīng)過多年的實踐，對推動電力系統(tǒng)電能計量管理工作起到導(dǎo)向作用。今后，隨著電網(wǎng)經(jīng)濟技術(shù)管理的不斷深化，電能計量管理如何發(fā)展，已經(jīng)引起多方面的關(guān)注。
1、電能計量管理的發(fā)展目標
為電力營銷提供公正、合理、可靠的計量保證
為電網(wǎng)經(jīng)濟運行提供實時、準確、可靠的電能數(shù)據(jù)
為此，要構(gòu)建面向電網(wǎng)的電能計量系統(tǒng)
2、電能計量管理的發(fā)展任務(wù)
⑴計量器具安裝：電表、互感器要裝足，計量方式合理可靠，計量功能要符合電力負荷實際情況
·電能表、互感器準確等級要適應(yīng)計量容量擴大的需要
·主、副表擴展應(yīng)用到用電大戶
·按系統(tǒng)接地情況，選用四線或三線電表
·電表具有以上敘述過的兩套費率、三種需量、兩種功率因數(shù)計算
·PT、CT二次回路設(shè)計要規(guī)范
·采用防竊電基礎(chǔ)技術(shù)措施
·用電大戶、中等容量戶、居民用電小區(qū)的電表，要具有諧波電壓、電流總含量和諧波污染程度的監(jiān)測功能
?、聘纳婆c提高運行電能表的整體計量特性
·計量新技術(shù)電表經(jīng)試用后批量推廣應(yīng)用：
0.1級電表
諧波有功潮流計量與分析
21位A／D負荷動態(tài)范圍2000：1的三相SOC單芯片
物理條件改變后的自適應(yīng)計量
具有Hilbert數(shù)字濾波器的諧波無功計量方式
開放式通信協(xié)議
IEEE1459-2000標準的應(yīng)用
電能質(zhì)量計量
·早期電能表按品質(zhì)抽檢結(jié)果批量更新，需要制定一個電表更新?lián)Q代技術(shù)規(guī)劃
·電表在線監(jiān)測或數(shù)據(jù)組網(wǎng)
關(guān)口表遠程監(jiān)測
大用戶電表數(shù)據(jù)組網(wǎng)
低壓三相表和居民表現(xiàn)場抽檢
積極創(chuàng)造條件，實施PT在線檢測或停電檢測
·制定電能表品質(zhì)評價標準和測試方法
·建設(shè)實用、完整的電能計量工作標準體系，進口急需而國內(nèi)缺門的國際新型計量標準設(shè)備，滿足在線電表計量溯源的需求
?、歉倪M與完善線損計量與防竊電基礎(chǔ)技術(shù)，為改革線損技術(shù)管理提供技術(shù)支持
·電量具有時標
·電量波動軟件
·電量異常主動上報
·線損、變損采用電子式計量技術(shù)
·實時遠程自動抄表
·電網(wǎng)接點、母線、線路電能平衡計量
?、葮?gòu)建電能計量系統(tǒng)
·要規(guī)劃低壓電網(wǎng)用戶遠程管理與自動抄表系統(tǒng)的發(fā)展
·基于GPRS公用通信網(wǎng)的電能計量集成化系統(tǒng)
·基于光纖通信技術(shù)的關(guān)口表遠程抄表系統(tǒng)
·電網(wǎng)總電量數(shù)據(jù)組網(wǎng)
·電網(wǎng)總電量偏差的實時計量與計算
每套計量裝置的綜合誤差計算
每個計量點由綜合誤差引起的誤差電量計算
總的誤差電量，由每個計量點的誤差電量累加計算
改進電能計量裝置，保證總電量與真值的偏差趨于零
1.在現(xiàn)代大容量電網(wǎng)上，百萬千瓦級發(fā)電機并網(wǎng)，百萬伏級電網(wǎng)開工建設(shè)；
電力體制改革逐步到位，發(fā)電廠與電網(wǎng)分開；
多年電力緊張，國家出臺新的電價政策和用電需求側(cè)管理辦法
為電力營銷提供公正、合理、可靠的計量保證；
2.全國城市、農(nóng)村電網(wǎng)改造之后，電網(wǎng)強化線損管理、變電站經(jīng)濟管理、配電變壓器運行管理；
3.全國一戶一表工程結(jié)束之后，本地與遠程自動抄表提到議事日程；
多方面關(guān)注電能質(zhì)量問題；
國際上推進低壓電網(wǎng)用戶遠程管理和家居網(wǎng)絡(luò)化工程的經(jīng)驗；
國際、國內(nèi)IT產(chǎn)業(yè)的廠商，急于進入中國電子式電能表市場。
鑒于以上背景，近幾年的電子式電能表的新技術(shù)、新產(chǎn)品不斷推向市場，圍繞改進與完善電網(wǎng)經(jīng)濟技術(shù)管理，電能表應(yīng)用技術(shù)發(fā)展前景看好。
一、電能表應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的特征與走向
1、三相多功能電能表向多應(yīng)用領(lǐng)域拓展
近幾年，電力系統(tǒng)不斷擴展三相多功能表應(yīng)用領(lǐng)域，主要是：從用電計量計費擴大到配電變壓器、變電站的經(jīng)濟管理和用電需求側(cè)管理的計量；從用戶計費擴大到發(fā)電廠上網(wǎng)電量、跨省電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線交換電量的計費；從315千伏安及以上大工業(yè)用戶計費擴大到100千伏安及以上商業(yè)、非工業(yè)、普通工業(yè)戶的計費。以上三相多功能表應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，引起計量點總量估計由60萬個擴大到400萬個，三相多功能表應(yīng)用需求量連續(xù)多年走高，同時也明示今后應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展趨向：
?、烹姳矶嚅T類：由單一的計費產(chǎn)品發(fā)展到關(guān)口計量、配電變壓器計量、變電站計量、大工業(yè)戶計量、中等容量戶計量、用電需求側(cè)管理系統(tǒng)的終端6類產(chǎn)品，分別制訂產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范；
?、脐P(guān)口電能表，要發(fā)展高精度、高穩(wěn)定性、高可靠性、快速測量、0-360°計量技術(shù)，多通信方式和協(xié)議，經(jīng)國際、國內(nèi)同類電表的比較，提出量化指標和測試方法；
?、怯嬞M用三相多功能表要計量準確、簡單可靠、講求實用，逐步發(fā)展三相SOC單芯片，開發(fā)具有諧波電壓、電流總含量和諧波污染程度的測量技術(shù)，研究溫度、電壓、頻率、相位改變的自適應(yīng)計量;
⑷早期三相多功能表需要更新?lián)Q代，要通過調(diào)查研究，提出新一代電表技術(shù)規(guī)范;
?、呻娏W(wǎng)損耗計量與防竊電基礎(chǔ)技術(shù)；
⑹⑺⑻⑼⑽⑾研究制訂三相多功能表質(zhì)量評價標準與測試方法，提高運行電能表的整體技術(shù)品質(zhì)。
2、單相多費率表在部分?。ㄊ校┏蔀槊裼秒姳淼闹鲗?dǎo)計量產(chǎn)品
2001以來，部分?。ㄊ校┫嗬^實行居民峰谷電價，據(jù)初步統(tǒng)計，全國共裝用單相多費率表950萬臺，經(jīng)過多年運行，已積累起初步經(jīng)驗：
⑴LCD顯示成為主流：
?、茣r鐘采用溫度自動補償電路
⑶單相多費率表設(shè)計方案多樣化
?、确栏`電技術(shù)
?、晌磥響?yīng)用技術(shù)的走向：目前部分省市的居民用電峰谷電價政策是由地方主管部門提出。在這些地區(qū)，單相多費率表成為民用電能表的主流。今后，單相多費率表的應(yīng)用技術(shù)發(fā)展，一是，取決于國家是否出臺居民用電峰谷電價政策；二是，在推廣用電需求測管理過程中，單相多費率表將作為節(jié)電措施擴大應(yīng)用。目前，電力系統(tǒng)需要規(guī)范單相多費率表的技術(shù)條件、設(shè)計方案和通信協(xié)議。
3、單相預(yù)付費電能表再起風波
?、艑蜗囝A(yù)付費表提出的質(zhì)疑
·單相預(yù)付費表的負荷開關(guān)有時拒絕動作；
·IC卡座質(zhì)量不過關(guān)；
·預(yù)購電量進入單相預(yù)付費表的計算方式，容易引起囤積電量，調(diào)整電價時，發(fā)生搶購電量的現(xiàn)象；
·預(yù)付費制度實施后，不需要定期抄表，減少用電管理，容易發(fā)生竊電和違章用電情況；
?、莆磥響?yīng)用技術(shù)的走向
·采用預(yù)購電量的金額和現(xiàn)行電價進入單相預(yù)付費表的計算方式
·調(diào)整電價時，通過遠程電能計量自動化系統(tǒng)，向用戶的單相預(yù)付費表加載新的電價。
4、無線式電能計量自動化系統(tǒng)在發(fā)展中引發(fā)技術(shù)爭議
?、烹娏ω摵晒芾硐到y(tǒng)建設(shè)的不同技術(shù)設(shè)計方案
·基于電力系統(tǒng)專用230MHz通信網(wǎng)的電力負荷管理系統(tǒng)
·基于公用GPRS通信網(wǎng)的新一代電力負荷管理系統(tǒng)
·通信信道傳輸模式的比較方法（略）
?、苹诠肎PRS通信網(wǎng)的配電變壓器遠程監(jiān)測控制系統(tǒng)
?、腔诠肎PRS通信網(wǎng)的變電站電能量采集與管理系統(tǒng)
?、然诠肎PRS通信網(wǎng)的在線電能表運行管理系統(tǒng)
⑸基于GPRS通信技術(shù)的電能計量終端系列產(chǎn)品，包括：配變監(jiān)測終端、電力負荷管理終端、變電站電能數(shù)據(jù)采集子站、具有無線通信功能的三相多功能表。以上終端系列產(chǎn)品可實現(xiàn)自動數(shù)據(jù)抄收，信息、故障主動上報，實時巡監(jiān)終端參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)竊電行為。
?、饰磥響?yīng)用技術(shù)的走向
基于公用GPRS通信網(wǎng)的電能計量自動化系統(tǒng)，門類多，各有技術(shù)特點，需要整合一個統(tǒng)一的發(fā)展平臺。目前，重點改進實時性與安全性：按傳輸數(shù)據(jù)重要程度，選用GPRS服務(wù)質(zhì)量等級與收費標準；注入GPRS通信網(wǎng)，宜選用專用通道；改進GPRS模塊的安全策略；引入遠程傳輸數(shù)據(jù)安全認證機制等。更重要的改進是：電力負荷控制需要群控信號，在GPRS公用網(wǎng)上能否不排隊，給出一個專用信道，需要與GPRS公用網(wǎng)主管部門進行技術(shù)經(jīng)濟談判。從長遠看，即使過幾年電力不緊張，GPRS系統(tǒng)用于在線電表運行監(jiān)測管理、配電變壓器和變電站電能表的遠程抄表、居民用電遠程抄表，很有拓展空間。
5、具有諧波電能計量功能的三相多功能表入網(wǎng)試用，主要有：
高端關(guān)口表：具有諧波/基波有功電能計量功能
三相諧波有功表
三相基波有功、無功表
未來應(yīng)用技術(shù)的走向
·諧波有功、無功、視在功率電能計量實用化產(chǎn)品，用以改進電力營銷管理中的功率因數(shù)計算方法，為提高冶煉企業(yè)、電氣化鐵路、采用整流設(shè)備企業(yè)的電能計量準確度，做技術(shù)上的準備；
·諧波有功功率潮流判別、分析方法和電能質(zhì)量實時監(jiān)測產(chǎn)品，推進電能質(zhì)量市場的建立與法制化管理；
·對電壓具有正弦波，電流諧波含量很高的各類用戶，包括居民用電小區(qū)，開發(fā)應(yīng)用諧波污染程度和電壓、電流諧波總含量的測量儀表；
注：諧波污染程度暫定義為：非基波視在電能/基波視在電能
·需要說明：諧波功率電能計量產(chǎn)品入網(wǎng)試用，是個起步不久的新課題，盡管諧波無功功率定義的爭議依舊存在，計量新產(chǎn)品的推出，又引發(fā)新的技術(shù)爭議，但是諧波功率計量應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展趨向，將更貼近電力負荷實際和電能質(zhì)量法制化管理的需求。
6、電子式電能表具有應(yīng)用技術(shù)開發(fā)的明顯優(yōu)勢
電子式三相多功能表和三相多費率表，占應(yīng)用總量95％
電子式三相有功表，占應(yīng)用總量的60％
電子式單相有功表，占應(yīng)用總量的40％
以上簡要敘述電能表應(yīng)用技術(shù)發(fā)展情況，同時也提出了電能表應(yīng)用技術(shù)性能如何確定與評價的問題。長期以來，電能表是在試驗室條件，就是標準溫度20℃，穩(wěn)態(tài)、正弦電力負荷下測定，已經(jīng)不適應(yīng)非線性負荷增多，電網(wǎng)電磁環(huán)境惡化和電子式計量技術(shù)發(fā)展的情況。目前，電能計量應(yīng)用技術(shù)面臨的困惑是：
?、烹娔苡嬃垦b置由電能表，PT、CT和PT二次回路構(gòu)成。高壓電網(wǎng)電能量的計量準確度如何算法
?、拼笞谟脩舻臎_擊負荷電能計量技術(shù)；諧波源用戶采用諧波表還是基波表
?、侵行∮脩艉途用裼眯^(qū)，電壓正弦波，電流波形畸變嚴重，用什么計量規(guī)范予以抑制
?、入娔鼙碓诂F(xiàn)場非參比條件下工作，如何自適應(yīng)準確計量
?、蛇\行電能表整體計量性能擴展的基本措施
電網(wǎng)總電量與真值的偏差如何算法
二、關(guān)注電能計量技術(shù)熱點
1、三相多功能表新產(chǎn)品
?、旁诰€電能計量準確度超過IEC標準
·有功電能計量誤差：0.1％；
·視在電能計量誤差：0.3％；
?、泼嫦蛳到y(tǒng)設(shè)計、長壽命計量
·采用開放式通信協(xié)議IEC62056—61/62/53/46/42：抄表、費率、負荷控制數(shù)據(jù)交換
·繼承關(guān)口表的長壽命技術(shù)設(shè)計；
?、蔷哂谢ヂ?lián)網(wǎng)通信、實時測量功能
·高速率計量：采樣速率256點/周波，記錄周期最短為10毫秒；
·電能質(zhì)量測量：63次諧波、電壓閃變、故障錄波78微秒的瞬變；
·自動發(fā)送E-mail報警信號、系統(tǒng)運行狀態(tài)刷新、數(shù)據(jù)記錄；
?、染哂写笕萘康呢摵汕€記錄功能
⑸具有簡單實用的諧波分析功能
?、什捎萌郤OC單芯片或三相有功、無功計量芯片的低端三相多功能表設(shè)計。
?、巳嚯娔苡嬃繉Ｓ眯酒?BR> ·精度優(yōu)于0.1％的三相SOC單芯片，21位2階∑-△A/D，負荷動態(tài)范圍2000：1；
·具有基波/諧波電能計量的三相多功能計量芯片；
·采用Hilbert數(shù)字濾波器計量諧波無功功率的三相計量芯片；
⑻正弦功率電能計量標準
·進口的高精度三相標準表，功率因數(shù)低于0.5（60°—90°）時，電能計量準確度為＋/－0.02％/功率因數(shù)；
·電力系統(tǒng)的正弦無功功率計量標準，擴展不確定度為75×10-6。
?、完P(guān)口表遠程校準系統(tǒng)
2、諧波功率電能計量技術(shù)難點的實用化探索
?、艣_擊負荷電能計量理論與算法
⑵基于IIR型Hilbert數(shù)字濾波器的諧波無功功率的測量與計量溯源
?、侵C波有功功率潮流分析方法，經(jīng)研究指出：FFT理論具有局限性
?、确钦麛?shù)次諧波和間諧波的有功電能計量
?、蛇M口的諧波功率電能計量標準
·三相0.01級標準表，具有諧波功率計量功能；諧波有功功率、諧波視在功率的計量傳遞標準；
·電能表自動校準系統(tǒng)，在任意波形諧波總含量30%以下，計量準確度為+/-0.005%—0.05%；
·電能功率標準源，提供七種非正弦信號的無功功率計算方法。
3、基于低壓電力線載波通信的自動抄表系統(tǒng)技術(shù)正在走出困境
?、艊鴥?nèi)，新技術(shù)開發(fā)應(yīng)用：
·一款采用BFSK調(diào)制的擴頻通信專用芯片的改進：嵌入模糊識別、模糊控制和現(xiàn)代信號處理技術(shù)；
·智能電表專用芯片中的擴頻通信單元：采用4QPSK直序擴頻，支持CDMA多址保密通信；
·低壓電力線載波SOC單芯片；
·基于Lon Works技術(shù)的低壓電力線載波抄表系統(tǒng)；
·智能控制網(wǎng)絡(luò)SOC單芯片；
·跨變壓器臺區(qū)的數(shù)據(jù)通信；
·新型電網(wǎng)干擾測試儀；
·低壓電力線載波通信網(wǎng)的拓撲中繼技術(shù)；
?、茋H上，意大利Enel的低壓電網(wǎng)用戶遠程管理和自動抄表系統(tǒng)的經(jīng)驗，可以借鑒：
·Enel系統(tǒng)的功能，包括：遠程抄表、用戶管理和潛在的增值服務(wù)交付功能，涉及近3000萬個用戶
·電子式電表：集成了測量系統(tǒng)，斷路器和配電網(wǎng)載波通信（采用FSK調(diào)制技術(shù)）功能
·引入測試設(shè)備公司進行現(xiàn)場實驗，再現(xiàn)電網(wǎng)存在噪音的典型環(huán)境；目前還在調(diào)整系統(tǒng)通信，測試洗衣機、電視機、烤爐等新型產(chǎn)品的系統(tǒng)部件
·Enel聯(lián)合IBM公司向全球的公用事業(yè)單位推出低壓電網(wǎng)用戶遠程管理與自動抄表系統(tǒng)
⑶高速PLC技術(shù)（略）
4、關(guān)口計量裝置設(shè)計改進
隨著電力體制改革的深化，跨區(qū)域、跨省電網(wǎng)進行大功率電力交換，公用和自備發(fā)電廠的發(fā)電量上網(wǎng)銷售，關(guān)口電能計量裝置在電力營銷管理上的地位十分突出。
⑴整機設(shè)計標準的探討
·現(xiàn)行設(shè)計技術(shù)規(guī)程：
《電測量及電能計量裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程》DL／T5137-2001和DL／T448-2000規(guī)定了關(guān)口計量裝置設(shè)計的部分要求
·三相多功能表標準
國際上，沒有統(tǒng)一的三相多功能表產(chǎn)品標準
DL／T614-1997需要修訂
國標《多功能表 特殊要求》正進入審定階段
·互感器標準
GB／T1207—1997電壓互感器（電磁式）
GB／T1208—1997電流互感器（電磁式）
IEC60044—7電子式電壓互感器
IEC60044—8電子式電流互感器
·通信協(xié)議
DL／T645—1997
IEC62056—61／62／53／46／42
·建議制定統(tǒng)一、完整的關(guān)口電能計量裝置設(shè)計標準
整機規(guī)定一個準確度等級
調(diào)整電能表、互感器和PT二次壓降的限值要求
提出整機綜合誤差動態(tài)計算方法和驗證試驗方法
關(guān)口表技術(shù)條件
互感器選型和二次負載測試記錄
PT二次壓降限值和實時監(jiān)測
?、脐P(guān)口電能表技術(shù)條件
目前，進口三相多功能表是關(guān)口計量的主導(dǎo)產(chǎn)品，電能表技術(shù)指標、功能、通信方式不一。今后要按照國內(nèi)電力市場的需求，設(shè)計統(tǒng)一標準、技術(shù)先進的計量產(chǎn)品。
·30萬千瓦及以上發(fā)電機的上網(wǎng)電量計量，需要0.1級電表
·關(guān)口表誤差穩(wěn)定性、可靠性指標量化
·完整的0-360°計量特性
·具有諧波有功、無功、視在電能計量功能
·常用功能：具有運行和備用兩套費率、三種需量（最大需量、最小需量、積累需量）、正弦和諧波下的兩種功率因數(shù)計算、大容量負荷曲線記錄
·對基本誤差曲線的要求
誤差帶寬
有功、無功計量下限負荷相同
防潛動功率限值
批量關(guān)口表的實際誤差要求
?、请娙菔絇T用于計費，是無奈的選擇
·電容式PT的誤差特性不穩(wěn)定，多種因素引起附加誤差
·變電站設(shè)計要為PT現(xiàn)場測試創(chuàng)造基本條件
·關(guān)注電子式PT應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展
?、萈T二次壓降
·現(xiàn)行PT二次壓降限值過寬
·為實時監(jiān)測 PT二次壓降，需要開發(fā)新的測量技術(shù)
·動態(tài)PT二次壓降補償器限用引發(fā)爭議
?、申P(guān)口表遠程監(jiān)測技術(shù)
⑹關(guān)口表在電能計量自動化系統(tǒng)中的拓展應(yīng)用
·新一代關(guān)口表應(yīng)直接提供與最終電量結(jié)算有關(guān)的全部靜態(tài)、動態(tài)和事件記錄三類數(shù)據(jù)
·電能計量自動化系統(tǒng)的應(yīng)用需求（略）
·關(guān)口表與系統(tǒng)主站要建立雙方向、透明的傳輸通道。電能量遠方終端（ERTU）和系統(tǒng)主站，無必要重復(fù)開發(fā)關(guān)口表已具有的功能
·關(guān)口表電能數(shù)據(jù)組網(wǎng)，提到議事日程
注：315千伏安及以上的大工業(yè)戶、100千伏安及以上的商業(yè)、非工業(yè)、普通工業(yè)戶，均要按照新出臺的電價政策和相應(yīng)計量技術(shù)要求，電力負荷的實際情況，進行電能計量裝置設(shè)計改進。
三、構(gòu)建電能計量系統(tǒng)，推進電網(wǎng)經(jīng)濟技術(shù)管理變革
《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》DL/T448-2000經(jīng)過多年的實踐，對推動電力系統(tǒng)電能計量管理工作起到導(dǎo)向作用。今后，隨著電網(wǎng)經(jīng)濟技術(shù)管理的不斷深化，電能計量管理如何發(fā)展，已經(jīng)引起多方面的關(guān)注。
1、電能計量管理的發(fā)展目標
為電力營銷提供公正、合理、可靠的計量保證
為電網(wǎng)經(jīng)濟運行提供實時、準確、可靠的電能數(shù)據(jù)
為此，要構(gòu)建面向電網(wǎng)的電能計量系統(tǒng)
2、電能計量管理的發(fā)展任務(wù)
⑴計量器具安裝：電表、互感器要裝足，計量方式合理可靠，計量功能要符合電力負荷實際情況
·電能表、互感器準確等級要適應(yīng)計量容量擴大的需要
·主、副表擴展應(yīng)用到用電大戶
·按系統(tǒng)接地情況，選用四線或三線電表
·電表具有以上敘述過的兩套費率、三種需量、兩種功率因數(shù)計算
·PT、CT二次回路設(shè)計要規(guī)范
·采用防竊電基礎(chǔ)技術(shù)措施
·用電大戶、中等容量戶、居民用電小區(qū)的電表，要具有諧波電壓、電流總含量和諧波污染程度的監(jiān)測功能
?、聘纳婆c提高運行電能表的整體計量特性
·計量新技術(shù)電表經(jīng)試用后批量推廣應(yīng)用：
0.1級電表
諧波有功潮流計量與分析
21位A／D負荷動態(tài)范圍2000：1的三相SOC單芯片
物理條件改變后的自適應(yīng)計量
具有Hilbert數(shù)字濾波器的諧波無功計量方式
開放式通信協(xié)議
IEEE1459-2000標準的應(yīng)用
電能質(zhì)量計量
·早期電能表按品質(zhì)抽檢結(jié)果批量更新，需要制定一個電表更新?lián)Q代技術(shù)規(guī)劃
·電表在線監(jiān)測或數(shù)據(jù)組網(wǎng)
關(guān)口表遠程監(jiān)測
大用戶電表數(shù)據(jù)組網(wǎng)
低壓三相表和居民表現(xiàn)場抽檢
積極創(chuàng)造條件，實施PT在線檢測或停電檢測
·制定電能表品質(zhì)評價標準和測試方法
·建設(shè)實用、完整的電能計量工作標準體系，進口急需而國內(nèi)缺門的國際新型計量標準設(shè)備，滿足在線電表計量溯源的需求
?、歉倪M與完善線損計量與防竊電基礎(chǔ)技術(shù)，為改革線損技術(shù)管理提供技術(shù)支持
·電量具有時標
·電量波動軟件
·電量異常主動上報
·線損、變損采用電子式計量技術(shù)
·實時遠程自動抄表
·電網(wǎng)接點、母線、線路電能平衡計量
?、葮?gòu)建電能計量系統(tǒng)
·要規(guī)劃低壓電網(wǎng)用戶遠程管理與自動抄表系統(tǒng)的發(fā)展
·基于GPRS公用通信網(wǎng)的電能計量集成化系統(tǒng)
·基于光纖通信技術(shù)的關(guān)口表遠程抄表系統(tǒng)
·電網(wǎng)總電量數(shù)據(jù)組網(wǎng)
·電網(wǎng)總電量偏差的實時計量與計算
每套計量裝置的綜合誤差計算
每個計量點由綜合誤差引起的誤差電量計算
總的誤差電量，由每個計量點的誤差電量累加計算
改進電能計量裝置，保證總電量與真值的偏差趨于零
本文標簽：電能表應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展與電網(wǎng)經(jīng)濟技術(shù)管理
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