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智能电能表在线监测方案研究

摘要：针对当前我国智能电能表缺乏有效监测手段和故障预警机制等问题，

提出一种智能电能表在线监测方案，该方案采用基于能量守恒定律的智能电能表

误差计算方法和云边协同的在线监测系统，能够实现智能电能表的实时在线监测，

并对潜在发生的故障进行预警。该方案的应用，能够有效减少人工现场作业，节

约了人力成本，提高了用户满意度。

关键词：智能电能表；在线监测；故障预警

1.引言

根据国家电网营销部统计，智能电能表故障事件中，由设备故障引起的案例

占80.5%，而在11种典型故障中，误差超差位列首位。当前各电力公司对智能电

能表的在线监测要求各有不同，但大都存在一些问题：如无法对智能电能表进行

实时误差监测，无法接收到个别智能电能表上传的数据，缺乏智能电能表误差超

差预警机制等等。

随着新一代智能电能表研制工作的稳步推进，管理芯计算能力的大幅提升，

以及云计算和边缘计算技术的发展。如何充分利用智能电能表内部资源，如何有

效利用云边结合技术为电力公司和电力用户服务，如何加强对智能电能表的在线

监测，提高故障预警能力，是未来的发展方向。

因此，研究一种包含误差项的智能电能表监测和预警系统，对智能电能表进

行实时在线监测，并对潜在发生的故障进行预警十分必要和迫切。

2.智能电能表监测方法

目前，国外电力计量发达的地区在智能电能表研究领域，关注智能电能表应

用的电子化、长寿命化、标准化、模块化、网络化和智能化。在智能电能表监测

领域，逐步从计划检修(ScheduleMaintenance,SM)和以可靠性为中心的检修

(ReliabilityCenteredMaintenance,RCM)转向状态检修(ConditionBased

Maintenance,CBM)。即在设备状态监测的基础上，根据监测和分析诊断的结果，

科学安排检修时间和项目的检修方式。它有三层含义：设备状态监测，设备诊断

和检修决策。状态监测是状态检修的基础，设备诊断是以状态监测为依据，综合

设备历史信息，利用神经网络、专家系统等技术来判断设备健康状况。

国内目前对智能电能表异常的在线监测主要采用事件记录判断法。即智能电

能表对于二次回路异常事件，如失压、断相、过流、逆相序等有一定的诊断和报

警功能。对于智能电能表自身的电池欠压、时钟故障、开表盖等异常事件也具备

主动上报功能。但是，现阶段对于智能电能表误差超差等异常事件还需要人工现

场检测或拆回检测才能发现，耗时费力。此外，对于无法回传数据的智能电能表

往往要采取人工现场抄表的方式，此项工作同样耗费巨大。

3.智能电能表误差远程监测技术

根据能量守恒定律，台区总表电能量=所有分表用电量之和+线路损耗+台区

其他损耗，可得：

Pyiii

式中，为台区分表总数，()为计量周期供电总表电能量，φ()为计量

ijεjεε

周期分表电能量，为分表的估计相对误差，为台区线损率，为

jy0

台区其他损耗

iy’i

在方程组中，φ()和()为已知量，共包括n=N个方程，当数量大于或

j

等于P+2时，可求解出未知量ε，ε，ε，从而得到台区各个电能表的工

jy0

作运行误差。当电能表工作运行误差计算结果超过规范要求值时，则判定电能表

工作运行误差超差。

4.智能电能表监测数据存储与访问技术

目前，包括智能电能表在线监测在内的很多领域，都开展了基于大数据的设

备全生命周期管理的研究，不仅能存储“熟数据”，而且需要展示监测数据的历

史趋势曲线，建立设备寿命周期状态数据库。这就需要对数量众多，类型多样的

设备进行持续、长期的监测，且数据的采样率高