電能表已有超過100年的歷史。從感應式電能表到電子式電能表，進入21世紀后，更是進入了智能電能表時代。智能電能表除了具有電力客戶和電力公司電能計量計費的傳統(tǒng)功能之外，也是用電信息溝通和供電服務交互的有效工具，是智能電網(wǎng)和智能用電的基礎。本版今起開設“認識智能電能表”系列報道。讓我們一起來了解、熟悉智能電能表的發(fā)展歷程、生產(chǎn)過程、工作機理、實用功能，做到科學用電、節(jié)約用電。

什么是電能表？

電能表實現(xiàn)有功電能的測量，也稱千瓦時表、電度表、火表，電能表是專用計量器具，用于計量某一段時間內(nèi)的電量累積值，單位是千瓦時，俗稱度。

按準確度等級劃分，電能表可分為普通安裝式電能表(分為2，1，0.5S，0.2S級)，標準電能表(分為0.2，0.1，0.05，0.02級);按相數(shù)分類，電能表分為單相電能表、三相三線電能表和三相四線電能表;按工作原理分類，電能表分為感應式電能表和電子式電能表，電子式電能表又分為普通電子式電能表、多功能電能表和智能電能表等;按接入方式分類，電能表分為直接接入式和經(jīng)互感器接入式，直接接入式用于電壓220伏的場合，間接式用于電壓等級高、必須通過互感器接入的場合。

什么是感應式電能表？

感應式電能表也稱為機械式電能表。感應式電能表雖然種類、型號多，但基本結(jié)構(gòu)相似，都由測量機構(gòu)和輔助部件兩部分組成。測量機構(gòu)是電能表實現(xiàn)電能測量的核心部分，包括電磁驅(qū)動元件、轉(zhuǎn)動元件、制動元件、軸承和計度器等。電磁驅(qū)動元件包括電壓元件和電流元件，轉(zhuǎn)動元件由轉(zhuǎn)盤和轉(zhuǎn)軸組成，制動元件由永久磁鐵和調(diào)整裝置組成，軸承的質(zhì)量好壞對電能表的準確度和使用壽命有重要影響。輔助部件包括基架、底座、表蓋、銘牌等。

感應式電能表的工作原理是通過電壓元件和電流元件，將交變電壓、電流轉(zhuǎn)變?yōu)榇┻^轉(zhuǎn)盤的交變磁通，該磁通與其在轉(zhuǎn)盤中感應的電流相互作用，產(chǎn)生驅(qū)動力矩，使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動。制動元件產(chǎn)生的制動力矩，使轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動速度與被測電路的功率成正比。轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的圈數(shù)傳給計度器，計度器是電能表的指示部分。與單相感應式電能表相比，三相感應式電能表有兩組或三組電磁驅(qū)動元件，它們產(chǎn)生的電磁驅(qū)動力矩共同作用在一個轉(zhuǎn)動元件上，由一個計度器指示總電能量。

由于感應式電能表結(jié)構(gòu)簡單、安全耐用，又便于批量生產(chǎn)和維修，因此，得到了快速發(fā)展，在交流電能計量領域發(fā)揮了重要作用。但隨著用電量的迅速增長和逐漸加劇的能源供需矛盾，要求電能表具有更多功能，不僅能夠進行電能計量，也能夠應用于管理，感應式電能表顯得功能單一，難以適應現(xiàn)代電能管理要求。

什么是電子式電能表？

隨著微電子技術、信號處理技術和通信技術的發(fā)展，科技人員不斷尋求交流電能計量的新途徑。20世紀80年代初，國際上出現(xiàn)了全部由電子元器件組成的交流電能表。由于這類電能表沒有轉(zhuǎn)動元件，因此，IEC標準把它定義為靜止式電能表，以區(qū)別于感應式電能表，國內(nèi)稱它為電子式電能表。

電子式電能表結(jié)構(gòu)與感應式電能表類似，也是由測量機構(gòu)和輔助部件兩部分組成。測量機構(gòu)以電子電路為主，測量元件由乘法器、轉(zhuǎn)換器和計數(shù)器構(gòu)成;輔助部件與感應式相同。電子式電能表運用模擬或數(shù)字電路得到電壓和電流向量的乘積，然后通過數(shù)字電路對時間進行積分來實現(xiàn)電能計量功能。電能的測量完全靠電子線路和電子模塊來完成，計算結(jié)果和測量參數(shù)由軟件來控制完成，表現(xiàn)出了較大的靈活性。

20世紀80年代中后期，靜止式電能表(電子式電能表)在發(fā)達國家得到了迅速發(fā)展，相繼出現(xiàn)了一些壽命長、可靠性高、適合現(xiàn)場使用要求的表計，有的表計可以在很寬的電壓、電流范圍內(nèi)進行自動量程轉(zhuǎn)換。電子式電能表可以用一個計量單元同時實現(xiàn)有功電能、無功電能和視在電能的測量，另外，還可以方便地實現(xiàn)最大需量、預付費、復費率(分時)、通信等功能。電子式電能表的這些特點，推動了自動抄表技術的發(fā)展。我國于20世紀80年代初開始電子式電能表的研發(fā)，發(fā)展經(jīng)歷了機械時鐘、電子時鐘、微處理器分時開關及自主研發(fā)專用計量芯片等階段。

什么是智能電能表？

智能電能表是智能電網(wǎng)高級量測體系(AMI)的基礎元件之一，承擔電能數(shù)據(jù)采集、計量、傳輸和處理，支持智能電網(wǎng)對用電負荷管理、分布式能源計量、電網(wǎng)運行調(diào)度、電力市場交易和電能質(zhì)量監(jiān)測等方面要求。智能電能表具備綜合數(shù)據(jù)采集能力，包括電壓、電流、有功電量、無功電量、功率;支持預付費和遠程管理，支持遠程負荷控制;支持雙向通信，為未來家庭自動化網(wǎng)絡提供數(shù)據(jù)網(wǎng)關。

與傳統(tǒng)電子式電能表相比，智能電能表除了基本計量功能外，還具備如下功能特點：具有寬量程的電流、電壓等電氣參數(shù)測量功能，滿足不同現(xiàn)場環(huán)境的運行監(jiān)測需要。具有需量和分時、分段計量功能，滿足分時電價和階梯電價執(zhí)行需要。具備電能雙向計量功能，支持分布式能源用戶的接入。配置硬時鐘、約定試點數(shù)據(jù)存儲和凍結(jié)、停斷電等事件記錄、負荷記錄、停電抄表、事件報警等功能，滿足停斷電結(jié)算、計量差錯鑒定和糾紛處理。具有異常用電狀況在線監(jiān)測、診斷、報警及智能化處理功能，滿足計量裝置故障處理和在線監(jiān)測的需求。可實現(xiàn)遠程或本地費控功能，并通過信息安全認證措施，滿足欠費控制、防竊電、負荷管理等需要。具有多種通信接口，可實現(xiàn)用電信息采集、遠程參數(shù)設置、負荷控制、事件上報等數(shù)據(jù)交互功能。

本版內(nèi)容來源于國網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學研究院、中國電力科學研究院、國網(wǎng)上海市電力公司、江蘇林洋能源股份有限公司、《智能電能表》《中國電力百科全書》，戴鵬飛、張健、孫婷、羅冉冉、段曉萌、張東岳、肖爽、任娟娟等對本文有貢獻。