智慧型電錶是智慧型電網（特別是智慧型配電網）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、分析最佳化和信息展現的基礎。智慧型電錶除了具備傳統電能表基本用電量的計量功能以外，為了適應智慧型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、防竊電功能等智慧型化的功能。
在智慧型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，並及時回響強化電力網路控制和管理。
基本介紹
- 中文名：智慧型電錶
- 外文名：Smart Meter
- 釋義：數據採集的基本設備
- 功能：原始電能數據採集、計量和傳輸
- 特點：可靠性高、準確性高、低功耗等
概念定義,工作原理,分類,功能特點,主要套用,帶來收益,
概念定義
早在20世紀90年代就出現了智慧型電錶(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，因此主要套用於大型用戶。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套用中。
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慧型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”則特指智慧型電錶；美國則習慣採用“advanced meter”的概念，但其實質是相同的。雖然“smart meter”翻譯為智慧型儀表或者智慧型表計，但主要是指智慧型電錶。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
歐洲智慧型表計聯盟(European Smart Metering Alliance，ESMA)通過描述電錶特性來定義智慧型電錶：
（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） 為智慧型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
智慧型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）實時或者準實時的抄表；
（3）詳細的負荷特性；
（4）電力斷電記錄；
（5）電能質量監測。
DRAM
美國需求回響和高級計量聯盟(Demand Response and Advanced Metering Coalition，DRAM)認為智慧型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
國內定義的智慧型儀表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，具有人機互動功能，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慧型電錶，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慧型電錶的概念中。
綜合各種定義，可以認為：智慧型電錶是以微處理器套用和網路通信技術為核心的智慧型化儀表，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、實時數據互動、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。以智慧型電錶為基礎構建的智慧型計量系統，能夠支持智慧型電網對負荷管理、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。
工作原理
智慧型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。智慧型電錶的基本原理為：依託A/D轉換器或者計量晶片對用戶電流、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。
電子式智慧型電錶的構成、工作原理與傳統的感應式電能表有著很大的差別。
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。而電子式智慧型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積體電路，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。
智慧型電錶的構成
通常我們把智慧型電錶計量一度電時A/D轉換器所發出的脈衝個數稱之為脈衝常數，對於智慧型電錶來說，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。
分類
智慧型電度表從結構上大致可分為機電一體式和全電子式兩大類。
機電一體式
機電一體式，即在原機械式電度表上附加一定的部件使其既完成所需功能，又降低造價且易於安裝，一般而言其設計方案是在不破壞現行計量表原有物理結構、不改變其國家計量標準的基礎上，加裝感測裝置變成在機械計度的同時亦有電脈衝輸出的智慧型表，使電子記數與機械記數同步，其計量精度一般不低於機械計度式計量表。這種設計方案採用原有感應式表的成熟技術，多用於老表改造。
全電子式
全電子式則從計量到數據處理都採用以積體電路為核心的電子器件從而取消了電錶上長期使用的機械部件與機電一體化電度表相比具有電錶體積減小，可靠性增加，更加精確，耗電減少，並且生產工藝大大改善，不必只在原有意義上的專業電度表廠生產等優越性，最終會取代帶有機械部件的計量表。
功能特點
（1）可靠性
精度長時間不變，無須輪校、無安裝及運輸影響等。
（2）準確度
寬量程、寬功率因數、啟動靈敏等。
（3）功能
可實行集中抄表、多費率、預付費、防竊電、滿足網際網路接入服務要求等功能。
（4）性價比
性價比高、可預留擴展功能，受原材料漲價影響小等。
（5）報警提示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；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。
單相智慧型電錶
（6）數據保護
數據保護採用全固態積體電路技術，斷電後數據可保持10年以上。
（7）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。
（8）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。
（9）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。
（10）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。
（11）過壓保護
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。
主要套用
（1）結算和帳務
通過智慧型電錶能夠實現準確、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。
電能質量
（2）配網狀態估計
配網側的潮流分布信息不準確，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
採用智慧型電錶能實時監測電能質量和供電狀況，從而及時、準確地回響用戶投訴，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
智慧型電錶採集的水、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、節能降耗以及最佳化電網規劃和調度等。
（5）電力需求側回響
需求側回響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
通過將智慧型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
通過智慧型電錶提供的信息，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。在智慧型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、帶回購的電力契約、現貨價格電力契約等。
（9）智慧型家庭
智慧型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。
智慧型家庭
（10）預防維護和故障分析
智慧型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，智慧型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；對表計的定期訪問；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
通過智慧型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
智慧型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
智慧型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套用提供了技術條件。
帶來收益
（1）能源用戶的收益
智慧型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
建立在智慧型電錶基礎之上的智慧型計量系統能夠為計量、結算、用戶服務、狀態估計、故障管理、電能質量等商業套用提供簡單、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
