智能電錶
智能電網數據採集的基本設備之一
智能電錶是智能電網（特別是智能配電網）數據採集的基本設備之一，承擔著原始電能數據採集、計量和傳輸的任務，是實現信息集成、分析優化和信息展現的基礎。智能電錶除了具備傳統電能表基本用電量的計量功能以外，為了適應智能電網和新能源的使用它還具有雙向多種費率計量功能、用戶端控制功能、多種數據傳輸模式的雙向數據通信功能、防竊電功能等智能化的功能。
在智能電錶基礎上構建的高級量測體系(advanced metering infrastructure，AMI)、自動抄表(automatic meter reading，AMR)系統能為用戶提供更加詳細的用電信息，使用戶可以更好地管理他們的用電量，以達到節省電費和減少溫室氣體排放的目標；電力零售商可以根據用戶的需求靈活地制定分時電價，推動電力市場價格體系的改革；配電公司能夠更加迅速地檢測故障，並及時響應強化電力網路控制和管理。
作為經濟刺激計劃的一部分，國家電網在2009年7月確定了智能電網的發展規劃。2009-2011年為規劃試點階段，重點完成堅強智能電網的整體規劃，開展關鍵性、基礎性、共用性技術研究，進行技術和應用試點;2012-2015年為全面建設階段，加快特高壓電網和城鄉配電網建設，初步形成智能電網運行控制和互動服務體系;2016-2020年為引領提升階段，全面建成統一的“堅強智能電網”。
2009年8月和2010年2月，國家電網公司先後啟動了第一批9項和第二批12項試點工程。這些試點工程的開展為“十二五”期間堅強智能電網的全面建設，打下了良好基礎。
根據規劃，“十二五”期間，國家電網公司電網智能化投資的總額為2861.1億元，年均投資為572.2億元，較“十一五”250億元的年均投資大幅翻番，涉及到發電、輸電、變電、配電、用電及調度等六個環節。隨著智能電網建設的展開，智能化投資將明顯增加，二次設備投資佔比將由不足5%提升至12%-15%。
中國智能電網進入了全面建設階段，對智能電錶產生了巨大的市場需求。
目前國家電網已經連續多年對智能電錶進行招投標採購。2012年，國家電網對智能電錶的招標量達到7588.69萬隻，完成了規劃量的138%，同比增長12.17%。這種增長主要源於政府從2012年4月開始大規模投資基礎設施建設，以及全國7月份全面實施階梯電價制度。預計智能電錶採購活動將保持增長勢頭，未來三年安裝速度將加快。
早在20世紀90年代就出現了智能電錶(smart meter)的概念。1993年靜止式電錶剛剛出現時，其價格是機電式電錶的10~20倍，因此主要應用於大型用戶。之後隨著具有遠程通信能力的電錶數量的增加，亟需開發新的系統來實現抄表和數據管理。在這樣的系統中，計量數據開始向配網自動化等系統開放，但這些系統還無法有效利用相關數據。同樣地，預付費電錶的實時能耗數據也很少被用於能量管理或節能措施等應用中。
隨著技術的進步，批量生產的靜止式電錶能以很低的成本獲得強大的數據處理和存儲能力，從而促使小型用戶電錶的智能化水平得到大幅提升，靜止式電錶也逐步取代了傳統的機電式電錶。
對於“smart meter”的理解，國際上還沒有統一的概念，也沒有統一的國際標準。歐洲通常採用“smart meter”的概念，而“smart electric meter”則特指智能電錶；美國則習慣採用“advanced meter”的概念，但其實質是相同的。雖然“smart meter”翻譯為智能儀錶或者智能表計，但主要是指智能電錶。國際上不同的組織、研究機構和企業都結合相應的功能要求給出了“smart meter”的不同定義。
ESMA
歐洲智能表計聯盟(European Smart Metering Alliance，ESMA)通過描述電錶特性來定義智能電錶：
（1）對計量數據的自動處理、傳輸、管理和使用；
（2）電錶的自動化管理；
（3）電錶之間的雙向通信；
（4）為智能計量系統內的相關參與者(包括能源消費者)提供及時和有價值的能耗信息；
（5）支持改善能源利用效率和能源管理系統(發電、輸電、配電、用電)的服務。
南非Eskom 電力公司
智能電錶與傳統電錶相比能夠提供更多的消費信息，並能隨時將這些信息通過特定的網路傳送到本地伺服器中，以達到計量和計費管理的目的。此外還包括：
（1）融合了多種先進技術；
（2）實時或者准實時的抄表；
（3）詳細的負荷特性；
（4）電力斷電記錄；
（5）電能質量監測。
DRAM
美國需求響應和高級計量聯盟(Demand Response and Advanced Metering Coalition，DRAM)認為智能電錶應能實現以下功能：
（1）計量不同時間段內的能源使用數據，包括每小時的或者權威部門制定的時間段；
（2）允許電力消費者、電力公司和服務機構以各種形式的電價進行電力交易；
（3）提供其他數據和功能以提高電力服務質量及解決服務中的問題。
國內
國內定義的智能儀錶是以微處理器為核心的，可存儲測量信息並能對測量結果進行實時分析、綜合和做出各種判斷能力的儀器。它一般具有自動測量功能、強大的數據處理能力、進行自動調零和單位換算功能，能進行簡單的故障提示，具有人機交互功能，配備有操作面板和顯示器，具有一定的人工智慧。通常將採用微處理器的電子式多功能電能表定義為智能電錶，還將通信功能(載波、GPRS、ZigBee 等)、多用戶計量、特定用戶(如電力機車)計量等特徵引入到智能電錶的概念中。
綜合各種定義，可以認為：智能電錶是以微處理器應用和網路通信技術為核心的智能化儀錶，具有自動計量/測量、數據處理、雙向通信和功能擴展等能力，能夠實現雙向計量、遠程/本地通信、實時數據交互、多種電價計費、遠程斷供電、電能質量監測、水氣熱表抄讀、與用戶互動等功能。以智能電錶為基礎構建的智能計量系統，能夠支持智能電網對負荷管理、分散式電源接入、能源效率、電網調度、電力市場交易和減少排放等方面的要求。
智能電錶是基於現代通信技術、計算機技術、測量技術，對電能信息數據開展採集、分析、管理的先進計量裝置。智能電錶的基本原理為：依託A/D轉換器或者計量晶元對用戶電流、電壓開展實時採集，經由CPU開展分析處理，實現正反向、峰谷或者四象限電能的計算，進一步將電量等內容經由通信、顯示等方式予以輸出。
電子式智能電錶的構成、工作原理與傳統的感應式電能表有著很大的差別。
智能電錶的構成
感應式電錶主要是由鋁盤、電流電壓線圈、永磁鐵等元件構成其工作原理主要是通過電流線圈與可動鉛盤中感應的渦流相互作用進行計量的。而電子式智能電錶主要是由電子元器件構成，其工作原理是先通過對用戶供電電壓和電流的實時採樣，再採用專用的電能表集成電路，對採樣電壓和電流信號進行處理，並轉換成與電能成正比的脈衝輸出，最後通過單片機進行處理、控制把脈衝顯示為用電量並輸出。
通常我們把智能電錶計量一度電時A/D轉換器所發出的脈衝個數稱之為脈衝常數，對於智能電錶來說，這是一個比較重要的常數，因為A/D轉換器在單位時間內所發出脈衝數個的多少將直接決定著該表計量的準確度。
單相智能電錶
介紹
單相本地費控智能電錶
2外形美觀、體積小、重量輕、安裝方便。
3準確度高：全電子式設計，內置進口專用晶元，精度不受頻率、溫度、電壓，高次諧波影響。
4長壽命：採用SMT技術，優化的電路設計，整機出廠后無需調整電路。
5功耗低：採用低功耗設計，降低電網線損。
6預購電量；IC卡傳遞數據，實現數據回讀，包括：回讀總電量，剩餘電量，表內累積購電量，總購電次數等信息。
7儲存表常數、初始值、用戶住址、姓名等信息。
8超負荷報警斷電、剩餘電量報警，提醒用戶及時購電。
9技術參數：
採用長壽命基表，延長使用周期
精度等級為2級
電流量程；
5（20）A 5（30）A 10（40）A 20（80）A
功耗：≤1W
主要技術指標
1、採用AD7755晶元，穩定準確，性能可靠
2、準確度等級：1.0級，符合GB/T17215-1998、IEC1036-1996
3、電流規格： 5(20)A，5(30)A，10(40)A，20(80)A
4、額定電壓：AC220V
5、額定頻率：50Hz
6、起動電流：0.4%Ib
7、功耗：≤1W
8、環境工作條件：-20℃～+55℃，相對濕度不超過85%（溫度+25℃）
9、抗電磁干擾能力強，可在惡劣電力環境下運行
10、強化工藝控制，獨特工藝保證，高可靠性設計
三相智能電錶
分三相四線和三相三線兩種，用於有功電能的計量場合，由用戶交費購電輸入表中，電錶才能供電。一戶一表一卡，卡互不通用，憑卡用電，具有預收電費、自動抄表、防竊電、卡中電量用完后自動拉閘斷電等功能。同時，用戶的購電信息實行微機管理，方便地進行查詢、統計、收費及列印票據等。
產品採用了最先進的IC卡技術和SMT工藝以及專用電能計量晶元和單片微型計算機為核心部件的全電子設備，各項技術指標符合GB/T18460的技術要求。
主要功能
1、預付費功能：預收電費，剩餘電量為零時自動拉閘斷電。
2、合閘拉閘方式：內附開關和外附控電開關兩種規格。
三相智能電錶
4、顯示功能：雙顯示，計度器顯示累計用電量，LED顯示器顯示剩餘電量及其它信息。
5、能夠檢測出普通電錶無法檢測的流量（例如插座、接線板等等）。準確計費。
6、智能調價模式可以針對用電過多的用戶進行智能調價，以達到節能減排的作用。
技術指標
1、準確度等級：1.0級，基本誤差、起動、潛動符合國標要求。
2、電流規格：2.5(10)A 5(20)A 10(40)A 20(80)A 30(120)A
3、電錶常數：1600imp/kWh 800imp/kWh
4、功耗<1.0W
5、非接觸式（射頻）IC卡專利技術：採用世界上最先進的射頻IC卡及基站技術，全密封、非接觸，防潮、防水、防攻擊、防竊電、抗磁、抗干擾性能好。
6、數據表決糾錯技術：表內每個數據存放在五處，若萬一數據出錯，則另外幾處可對其進行糾錯，從而作到數據絕對可靠，萬無一失。
1、不需要人工抄表，有利於現代化管理。IC卡電錶的使用避免人工抄表上門收費給客戶帶來的諸多不便，且歷史購電數據均可以保存，便於客戶查詢。
2、充分體現了電力的商品屬性。實行先買電後用電，客戶可以根據自己的實際需要有計劃地購電、用電，不會因欠費而發生滯納金，增加不必要的開支。
3、解決了收費難的問題。能很好地解決零散居民客戶、臨時用電客戶、經常欠費客戶的收費問題。
4、IC卡電錶具有多種防竊電功能，起動電流小、無潛動、寬負荷、低功耗，誤 差曲線平直、長期運行時穩定性好，外形美觀、體積小、重量輕、安裝方便。準確度高：全電子式設計，內置進口專用晶元，精度不受頻率、溫度、電壓 高次諧波影響。
5、長壽命：採用SMT技術，優化的電路設計，整機出廠后無需調整電路。
6、功耗低：採用低功耗設計，降低電網線損。
7、預購電量;IC卡傳遞數據，實現數據回讀，包括：回讀總電量，剩餘電量，表內累積購電量，總購電次數等信息。
8、儲存表常數、初始值、用戶住址、姓名等信息。
9、超負荷報警斷電、剩餘電量報警，提醒用戶及時購電。
單相智能電錶
主要功能特點：
1、報警功能：當剩餘電量小於報警電量時，電錶常顯剩餘電量提醒用戶購電
2、數據保護：數據保護採用全固態集成電路技術，斷電后數據可保持10年以上
3、電量提示：當表中剩餘電量等於報警電量時，跳閘斷電一次，用戶需插入IC卡，可恢復供電，用戶此時應及時購電。
4、自動斷電：當電能表中剩餘電量為零時，電能表自動跳閘，中斷供電，用戶此時應及時購電。
5、回寫功能：電能卡可將用戶的累計用電量、剩餘電量、過零電量回寫到售電系統中便於管理部門的統計管理。
6、用戶抽檢功能：售電軟體可提供數據抽檢用電量並根據要求提供優先抽檢的用戶序列
7、電量查詢：插入IC卡依次顯示總購電量、購電次數、上次購電量、累計用電量、剩餘電量
8、防竊電功能：一表一卡不可複製，邏輯加密。有效防止技術性竊電。
9、過壓保護功能：當實際用電負荷超過設定值時，電錶自動斷電，插入用戶卡，恢復供電。
10、低功耗：採用最新設計和SMT先進生產工藝。
預付費型智能單相代碼表
通過智能電錶能夠實現準確、實時的費用結算信息處理，簡化了過去帳務處理上的複雜流程。在電力市場環境下，調度人員能更及時、便捷地轉換能源零售商，未來甚至能實現全自動切換。同時用戶也能獲得更加準確、及時的能耗信息和帳務信息。
（2）配網狀態估計
配網側的潮流分佈信息不準確，主要是因為該信息是根據網路模型、負載估計值以及變電站高壓側的測量信息綜合處理得到的。通過在用戶側增加測量節點，將獲得更加準確的負載和網損信息，從而避免電力設備過負載和電能質量惡化。通過將大量測量數據進行整合，可實現未知狀態的預估和測量數據準確性的校核。
（3）電能質量和供電可靠性監控
採用智能電錶能實時監測電能質量和供電狀況，從而及時、準確地響應用戶投訴，並提前採取措施預防電能質量問題的發生。傳統的電能質量分析方式在實時性和有效性上都存在差距。
（4）負荷分析、建模和預測
智能電錶採集的水、氣、熱能耗數據可以用來進行負荷分析和預測，通過將上述信息與負荷特性、時間變化等進行綜合分析，可估算和預測出總的能耗和峰值需求。這些信息將為用戶、能源零售商和配網調度人員提供便利，促進合理用電、節能降耗以及優化電網規劃和調度等。
（5）電力需求側響應
需求側響應意味著通過電價來控制用戶的負荷及分散式發電。它包括價格控制和負荷直接控制。價格控制大體上包括分時電價、實時電價和緊急峰值電價，來分別滿足常規用電、短期用電和高峰時期用電的需求。直接負荷控制則通常由網路調度員根據網路狀況通過遠程命令來實現負載的接入和斷開。
（6）能效監控和管理
通過將智能電錶提供的能耗信息反饋給用戶，能促使用戶減少能源消耗或者轉換能源利用方式。對於裝有分散式發電設備的家庭，還能為用戶提供合理的發電和用電方案，實現用戶利益的最大化。
（7）用戶能量管理
通過智能電錶提供的信息，可以在其上構建用戶能量管理系統，從而為不同用戶(居民用戶、商業用戶、工業用戶等)提供能量管理的服務，在滿足室內環境控制(溫度、濕度、照明等)的同時，儘可能減少能源消耗，實現減少排放的目標。
（8）節能
為用戶提供實時能耗數據，促進用戶調節用電習慣，並及時發現由設備故障等產生的能源消耗異常情況。在智能電錶所提供的技術基礎上，電力公司、設備供應商及其他市場參與者可以為用戶提供新的產品和服務，例如不同類型的分時網路電價、帶回購的電力合同、現貨價格電力合同等。
（9）智能家庭
智能家庭
智能家庭是指將家庭中不同裝置、機器和其他耗能設備聯接在一個網路中，並根據居民的需求和行為、戶外的溫度以及其他參數來進行控制。它可以實現供熱、報警、照明、通風等系統的互聯，從而實現家庭自動化和家電等設備的遠程控制等。
（10）預防維護和故障分析
智能電錶的測量功能有助於實現配網元器件、電能表以及用戶設備的預防維護，例如檢測出電力電子設備故障、接地故障等導致的電壓波形畸變、諧波、不平衡等現象。測量數據還能幫助電網和用戶分析電網元件故障和網損等。
（11）預付費
相對於傳統的預付費方式，智能電錶能提供成本更低，更加靈活和友好的預付費方式。
（12）電錶管理
表計管理包括：安裝表計的資產管理；表計信息資料庫的維護；對錶計的定期訪問；確保表計的正常安裝和運行；確認表計存儲的位置和用戶信息的正確性等。
（13）負荷遠程控制
通過智能電錶可實現負荷的整體聯接和斷開，也可以對部分用戶進行控制，從而配合調度部門實現功率控制；同時用戶也可以通過可控開關實現特定負荷的遠程控制。
（14）非法用電檢測
智能電錶能檢測出表箱開啟、接線的變動、表計軟體的更新等事件，從而及時發現竊電現象。對於竊電高發區，通過將總表的數據和其下所有表計數據進行比對，也可以及時發現潛在的竊電行為。
（15）其他
智能電錶能為用戶提供電網故障、停電、電能質量、能耗、能效信息和推薦用電方案等增值服務，提高了能源市場競爭和效率，並為頻率、電壓和無功功率控制等應用提供了技術條件。
（1）能源用戶的收益
智能電錶能為用戶提供更加準確及時的賬務信息；利用準確的用電記錄使用戶更好地參與到電力市場中，並通過彈性的用電需求而獲益；對用戶能耗信息的反饋以及能量自動化系統；通過更好的電能質量和故障管理來增強人身和設備安全性等。
（2）電力公司的收益
建立在智能電錶基礎之上的智能計量系統能夠為計量、結算、用戶服務、狀態估計、故障管理、電能質量等商業應用提供簡單、高效的解決方案。從配網的電能質量、潮流和故障監控以及負荷管理等方面都能獲益。通過該系統能夠及時發現並解決存在的問題，提高停電管理和用戶服務的效率，避免臨時性過負載造成低壓配變的損壞，以及為EMS等系統提供能耗數據等。
（3）電力市場的收益
通過採用可控的分散式能源將為電力市場提供新的零售產品，增加了市場價格快速變化的靈活性，從而增強了電力市場的競爭性和功能應用的可靠性。由於提高了對價格峰值的反應能力和降低了極高價格峰值，減少了電力供應商的市場風險。基於智能計量數據和用戶數據等資料庫的數據挖掘技術可以幫助電力零售商更好地理解客戶需求，從而提供更有針對性的產品。負荷可預測性的提高也進一步減少了零售商的成本和風險。
（4）社會和環境方面的收益
智能計量系統具有提高能源供應商和最終用戶能源效率的潛力。及時準確的能耗數據反饋將使用戶、家庭自動化系統和供應商能作出快速反應並將精力集中在最高效的措施上。除了直接的節能效果之外，大量的小型可控能源的接入也促進了可再生能源和熱電聯產等高效發電方式的推廣。
（5）水、汽、熱等方面應用的收益
通過智能電錶可以為水、汽、熱等計量表計的通信提供電力供應，並共享遠程通信通道從而降低通信成本。將各種能源形式的測量數據匯總後也有助於分析和提高整體的能源利用效率。
紅外波段中900nm-1000nm是紅外通信常用的波段，而940nm是用的最多的波段，發射裝置將二進位信號高頻調製后通過紅外線發射管IR333發射出去，被紅外線接收器PT333接收，再解調為原來的信息。這就是紅外通信的過程。其中調製方式有脈寬調製（通過改變脈衝寬度調製信號PWM）和脈時調製（通過改變脈衝串口之間時間間隔調製信號PPM）兩種，我們採用PPM脈時調節方式。
紅外線發射是利用單片機SSU7301的串列數據發送口TXD(P3.1)控制驅動三極體BG1進行二進位數據“0”和“1”的傳輸(數據由串列發送緩衝器SBUF中送出)，以及利用P3.4口控制驅動三極體BG2進行高頻38.4kHz調製（高頻驅動信號由定時器/計數器T0的方式2自動重裝模式產生），從而可靠地實現了紅外發射管D1在傳輸數據“0”時進行高頻紅外發射和數據“1”時被截止的發射功能。狀態關係見表1。
採用51系列單片機，億光生產超毅電子供應的紅外接收器和紅外發射管，以及單片機串列口、2個定時器/計數器可以有效地實現紅外通信功能。
智能電錶上裝的都是紅外介面，也是智能電能表中使用最為普遍的通信方式，能夠有效的實現抄表、編程、校時、數據管理等功能，擁有可靠、直觀、簡便、廉價的各種優點。
1.智能電錶的產業體系更加完善
智能電錶屬於高科技產品，所以智能電錶的生產必須實現一體化，這樣才能夠全方位地對智能電錶產業進行控制和管理。智能電錶產業主要包括以下幾個生產環節：智能電錶結構和功能的設計、智能電錶的專業化製造、智能電錶產業化的推廣、智能電錶的售後維護、新技術的開發等，這些生產環節必須要進行合理化的管理，要結合其他產業的相關經驗進行經營管理。在智能電錶晶元的研發方面，要運用當前先進的技術，最好能夠形成核心技術價值，這樣才能使智能電錶產業具有長遠利益。
2.功能設置模塊化
智能電能表的功能設置必須支持可更新或可寫入的理念，所以需以功能設置模塊化為原則，不斷完善智能電能表的功能設置。在實際運用中根據智能電網運行情況，遠程設置或修改智能電錶的功能和方案，且要求所有功能均為獨立線程，互不干擾與影響，以確保穩定性與安全性，即無需更換整表，又消除了新技術推行的障礙。
3.介面一體化
電能表的檢測工作一直是繁雜的人力工種，而智能電能表必須改變現有的電能表檢測模式，去實現智能化和自動化的檢測方式。筆者認為智能電能表的弱電介面種類太多，在檢測過程需頻繁切換，導致了檢測勞動強度大、資源佔用多、管理成本高、效率低下等問題，而且繁多的介面設置也不能保證電氣安全的可靠性，繼而影響到電能計量的準確性。
智能電網或高級量測體系的發展對智能電能表提出了越來越多的要求，大家可以看到這些要求是符合時代發展的趨勢，也對智能電能表的"智能"效應產生深遠影響。隨著新一批電能表輪換的開展，智能電能表的普及只是時間問題。既然是智能電能表，那麼連同其細節也應該展現智能化，而現有的數據處理、模塊設計、檢測方式、介面類型還不足以滿足對未來智能電能表的應用需求。未來的智能電能表無論從外形，還是使用，亦或是功能都應具備信息化、自動化、智能化等性能特徵，以便為智能電能表的普及提供更快捷的途徑。
4.需求增加
中國智能電網進入全面建設階段，對智能電錶產生了巨大的市場需求。截至2011年底，全國共約有41199萬戶家庭。
預計到2015年全國共約有45199萬戶家庭，如每戶都需安裝智能電錶，到2015年全國累計需安裝5.11億隻智能電錶，其中更換需求為0.59億隻。
2011年，國家電網公司經營區域大約有3.4億戶家庭。如全覆蓋，國家電網公司至2015年需累計招標4.2億隻智能電錶。
其中，城市家庭需安裝1.89億隻智能電錶，農村家庭需安裝2.31億隻智能電錶。
截至2012年底，國家電網公司已累計招標智能電錶1.84億隻。
預計到2013年與智能電網配套使用的智能電能表安裝數量將達到7.6億隻，到2020年智能電網將覆蓋全世界80%的人口。大規模的全球性智能電網建設將帶來智能電能表更廣闊的市場需求，也為中國智能電能表生產企業出口產品創造了良好的市場條件。
有專家預計，未來幾年智能電錶的強勁增長態勢還將延續，而中國智能電錶出口量也將持續上升。中國智能電錶在東南亞和中東等地出口表現最為突出，南美也將成為出口新的增長地區。
萬用電能表
基本信息
- 中文名
- 智能電錶
- 外文名
- Smart Meter
- 用途
- 原始電能數據採集、計量和傳輸
- 特性
- 未來節能型智能電網
- 釋義
- 數據採集的基本設備
- 特點
- 可靠性高、準確性高、低功耗等