《智能电网中智能电表的应用》
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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.
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电能表和智能电表引用文献:
[1] 电能表和智能电表专科毕业论文范文 电能表和智能电表相关自考开题报告范文8000字
[2] 电能表和智能电表论文范本 电能表和智能电表有关硕士毕业论文范文2万字
[3] 电表毕业论文开题报告范文 关于电能表和智能电表研究生毕业论文范文2500字
