智能电能计量系统主要由智能电能表、互感器、高速通信网络、信息分析处理中心以及与之配套的管理系统组成，运用现代数字通信技术、计算机软硬件技术、电能计量等新技术，形成一个以数字信号传输、高度信息化、操控智能化的开放式计量系统，具有数据采集、远程抄表、用电异常信息报警、电能质量监测、线损分析和负荷监控管理等功能。供、用电双方都能通过这套系统随时了解用电情况，利用“峰平谷”的阶梯电价，制定、安排合理的用电方案，控制故障停电率，降低线路损耗，达到技术节能、增加经济效益的目的。
1 引言
根据国家电网智能化建设的规划，在未来10年里，将全面进行电网智能化改进工作。目前我们的工作还处于智能化的初级阶段，现阶段以如何利用现有的输配线路对电能计量装置进行合理改进；如何构建一个双向、互动的智能计量系统；如何实现各类软件应用和管理功能；如何提高电能计量装置的防窃性、安全性和远程控制能力为工作重点。其中最重要的是全面更换智能电表，智能电表担负着数据终端采集器的任务，可以记录实时用电情况，直接利用现有电压输电线路，以 GPRS 为主要通信载体，通过多种通信方式实现系统主站和现场终端之间的数据通信，实现大范围的集中管理。该文介绍了现阶段电网改进工作中，智能电能计量系统的组成和功能特点、如何运行和维护及可能出现的问题。
2 智能电能计量系统的组成
2.1 智能电能计量装置
2.1.1 智能计量装置的组成
智能计量装置是 “智能电网”中的重要组成部分，为实现“智能电网”的信息化、互动化、自动化、坚强化和智能化，提供强有力的测量、控制方面的数据支撑。由智能电表、互感器、二次回路接线组成。其结构原理见图1。
2.1.2 三种计量方式
高供高计：经高压电压互感器、高压电流互感器计量，倍率＝电压互感器变比×电流互感器变比；高供低计：经专用配电变压器的用户，只经低压电流互感器计量，倍率＝电流互感器变比；低供低计：接直通
图1 智能计量装置结构原理图（以三相四线高供高计为例）
2.1.3 智能电表
作为智能电网的终端采集器——智能电能表，应选择能进行GPRS 无线信息传输的功能完善的能实现供电公司与用户进行双向通信的高精度智能电表。
2.1.4 互感器
由于现阶段经济条件及技术的限制，目前还不能全面更换新型的智能互感器，检查现有的传统互感器，如果能满足计量要求的给以保留。
2.1.5 二次回路接线
在不更换现有线路的情况下检查二次回路接线是否满足计量的要求，如果不满足计量要求应进行更换。
2.1.6 智能电能计量装置的综合误差
应用综合误差的概念合理选配计量装置中的TA、TV、智能电能表，使它们合成的综合误差最小，达到提高计量准确性的目的。智能电能计量装置的综合误差可以用下式表示：
d h b
γ = Yb+Yh+Yd
式中Yb——智能电能表的相对误差；
Yh——互感器合成误差；
Yd ——电压互感器二次导线压降引起的误差。
在实际的计量装置中，除了智能电能表的误差 Yb可以在负荷点下将其误差调至误差最小，其他的计量置误差均与实际二次回路的运行参数有关。
根据电流、电压互感器的误差,合理组合配对,使互感器合成误差尽可能小。配对原则是尽可能配用电流互感器和电压互感器的比差符号相反,大小相等,角差符号相同,大小相等。这样,互感器的合成误差基本可以忽略,只需根据互感器二次压降误差配合电能表本身误差作调整,便可最大限度降低计量装置综合误差。
2.1.7 智能电能计量装置的全封闭管理
加强对智能计量的装置全封闭管理，杜绝无关人员的触动，保证用电的安全性、准确性。对于变电站计量的专柜专线用户，可采用对整个计量设施全封闭；对计量点设在用户处且计量方式为高供低计的用户，可改为高供高计的计量方式，将其计量装置从户内移至户外并安装在电线杆上；对低供低计带TA的用户的计量装置可采取在计量装置前一次进行全封闭；对直通用户可采取在表计前对线路等进行全封闭处理。
2.1.8 智能电能计量装置现场校验及验收
更换智能电表后应检查接线是否正确、牢靠，按要求进行封闭，做好送电的准备工作；送电后检查 GPRS无线通讯是否正常，确认接线是否正确，现场校验计量装置的综合误差并做好原始记录工作；经校验合格的电能计量装置由验收人员及时实施封印，并由运行人员或客户对铅封的完好签字认可；把电流、电压互感器合成误差、电压互感器二次回路压降误差、现场校验的综合误差通过计算形成数据表，在以后每次的周期校验时，都可以对照各项数据配合电能表进行调整，使计量综合误差达到最小；按规程规定做好电能表、互感器、周期检验和轮换工作；出具现场校准证书并妥善保管。
2.2 软件
系统管理软件以通讯为基础,以数据库为核心,提供数据处理、查询、统计、报表、备份等功能;采用分层的开发设计模式（前置机通讯层、数据处理层、应用分析层）, 灵活支持不同客户的要求。它包括厂站遥测系统、大客户负荷管理系统、配变计量、监测系统和低压集抄系统等多个子系统，有特殊格式报表, 权限控制等；持客户原有的管理系统,可与其它管理软件接口,提供数据接口和通讯接口,具有网络通讯功能,可随时查询有关信息。
2.3 系统通道
为了实现设备之间的信息交换，构建一个双向、互动的模式，采用两级通道完成该功能。第一级通道——终端采集器/ 集中器与主站之间的远程通道，智能电能表所采集的数字化计量信息将通过高速通信网络上传至主站信息分析处理中心，数据经分析整理后，再通过通信网络传送给供电公司相关管理部门和用电客户，终端至主站的通信部分采用模块化设计，当需要更改远程通道时， 不需要更换集中器设备， 只需更换通信模块；第二级通道——终端采集器/集中器与采集器的本地通道，本地通道网络中通信部分也是采用模块化设计， 具有通用的编程接口和电气物理接口。在采集器、智能电能表中，可根据所选的通信方式不同装配对应的标准通讯模块。目前，本地通道组网主要采用：RS485 、短距离无线方式或者混合方式。
2.4 主站管理系统
主站管理系统具有的大信息流量和高速信息处理能力，极大地提高了电能计量装置运行监测水平，将实现电能计量装置运行的全程实时监控，有效防止窃电行为、破坏计量设备行为的发生。对随时发生的计量设备故障和运行安全隐患可即时上传计量参数、故障现象等信息，方便计量人员及时准确的判断和处理设备故障和事故隐患。大幅提升计量人员的故障处理能力，降低计量设备故障率，提高电能计量可靠性和安全性。
3 智能电能计量系统的主要功能特点
3.1 电能计量功能
能分时段计量正、反向有功电能，并存储当前及1~12月数据；计量有功总电量、无功总电量，并存储当前及上月数据；分时计量最大需量并存储；可编程4 种费率，12 个时段，支持阶梯电价。
3.2 显示功能
普通用户，能通过查看与智能电表相连的计算机及电能信息显示屏或登录网站等方式，方便、安全、快捷地获知详细的用电信息，促使用户合理利用电能，参与负荷调节，享受 个性化的信息服务。
3.3 通讯功能（读取功能）
（1）具有远方 GPRS/CDMA/GSM、本地 RS232 、本地红外、本地 RS485 多种通讯方式，可同时多方通讯而互不干扰。
（2）通过无线 GPRS/CDMA/GSM网络与远方主站进行通信，支持永远在线及短信激活的工作模式。
（3）RS485 抄表接口可以实现对用户侧计量用智能电能表以 RS485 通讯的方式远程抄表。
3.4 负荷预测和控制功能
大用户可以向供电公司上传用户近期的用电计划，供电企业可以合理安排用户计划用电的容量、时间和各用户计划用电的顺序，以提高负荷预测的准确度，当负荷超过预先设定的上限时，系统会通过提供的跳闸端口实行跳闸动作，在跳闸前打开报警装置，并做相应的事件记录。
3.5 事件记录功能
具有失压、全失压、断相、失流、全失流、过压、欠压、过流、电压合格率、停来电、编程校时、遥控跳闸、功控跳闸、电控跳闸、剩余电量不足、预付费等事件的记录功能。
4 智能电能计量系统的运行及维护
4.1 数据巡查、采集
（1） 巡查通讯功能：当前无线通讯网络信号强度，通讯工作正常。 （2） 巡查、采集电量：提供有功、无功总电量及各费率电量。
（3） 巡查、采集电流、电压值：实时测量各项电压、电流及功率。
（4） 巡查异常记录：失压、断相、失流、过压、欠压、过流、电压合格率等记录。
（5） 巡查负荷控制：当负荷超过预先设定的上限时，电表会报警并通过提供的跳闸端口实行跳闸动作。
（6） 必要时还可巡查：三相平衡对称情况、母线电量平衡情况、线损网损数据、谐波监测数据等信息。
4.2 数据补抄
实现对表计缺数查询与数据补抄。通过对日、月冻结数据缺数查询，进行按采集进度、按固定时间两种方式进行数据补抄。
4.3 计量装置周期校准
在DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》中已明确规定：对于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类电能计量装置, 应按整个装置的综合误差进行考核，计量装置应按规程要求校准。
4.4 工作状况监测
（1） 终端运行工况监测：主要监测采集成功率、数据完整率 、采集进度查询、终端在线的情况确保
系统工作正常。
（2） 操作监测：系统自动记录操作员的各种重要操作（参数下发、控制下发、增删终端、增删电表、增删交采、终端采集方案等）的时间、内容、结果等信息，并能在值班日 志内自动显示或对历史日志进行自定义查询。
4.5 终端管理
系统可增加与修改计量点档案、终端档案、终端配置参数、终端运行参数、终端运行状态；系统可以对终端各类参数进行远程配置与修改，可对上线终端的所有参数进行随时召测；系统可以远程向终端下发参数、硬件复位命令，使终端参数自动复位或重启。
5 智能电能计量系统应用效果
5.1 简化账务结算
用户获得更加准确、及时的能耗信息和账务信息，自觉参与负荷调节，能准确、实时进行费用结算，简化了过去账务处理上的复杂流程。
5.2 优化分布式能源配置
供电企业通过智能电能计量系统对配电系统实时监测、控制和调节，掌握分布式电源与电网运行的相互影响，优化分布式能源配置，从而达到将电能以最经济与最安全的输配电方式输送给终端用户，提高电网运营的可靠性和能源利用效率。
5.3 提高负荷预测、线损预测的准确率
获得更加准确的负载和网损信息，从而避免电力设备过负载和电能质量恶化，减少电网备用容量，提高电网经济效益。
5.4 实现远程控制
系统在解除保电状态下，可以通过直接遥控终端用户，实现远方拉合闸； 或预先设置功率定值、电量定值、月购电量等分别实现功率控制、月电量控制、购电量控制。 遥控功能是配电运行管理系统中的一个重要组成部分，通过终端实现对用户被控开关的控制。
5.5 提供故障分析依据
实现异常状态的在线分析，动态跟踪和自动控制，提高供电可靠性，实现电网元器件、智能电能表以及用户设备的监测、预防、维护。当故障发生后可以通过查询异常用电记录，为故障分析提供可靠的实时数据。
5.6 计量损失估算
在计量点发生故障时，通过将大量测量数据进行整合，可估算故障期间的电量，提高计量的准确性。
5.7 全面智能化管理
系统能采集更多的电网实时运行数据(电压、电流和功率等)，对用电设备的状态、能耗进行智能监测与控制，从而掌握更加详细的用户负荷情况，自动编制和优化有序用电方案，自动实施，过程跟踪，自动监测和效果评估，达到需求侧智能化管理。
6 可能出现的差错及有待解决的问题
（1） 电能计量装置发生故障及差错的重点是互感器变比差错、电能表与互感器接线差错、倍率差错、电流互感器开路或匝间短路，电压互感器断熔丝或二次回路接触不良，雷击或过负荷烧表、烧互感器等。
（2） 无线数据传输存在着在建筑物对无线电信号的反射、吸收等作用下信号传输不稳定的问题,另外智能电表安装位置、空间抗扰等也对其稳定工作有较大影响,因此要考虑架设天线和安置电能表的位置。
（3） 计量人员的技术素质和管理能力需要相应提高，要能够胜任智能电能计量系统的操作、使用、维护和检定工作。人员培训急需进行。
7 结束语
我国于 2010 年中制定并公布了“智能电网”的发展计划和建设时间表，在未来10 年里，一个高度智能化、信息化的“智能电网”已呼之欲出。作为“智能电网”中的重要一环——智能电能计量系统，也将在这电力大变革中任重道远。如何应用先进的光电子技术和光纤传感技术实现高电压、大电流的测量，如何提高测量准确度，如何将智能电能计量系统从部分智能化转向全面智能化逐步推进将是我们未来工作的发展方向。
