居民阶梯电网计量技术论文

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1广西电网居民用电特性分析

经过多年改造，目前广西电网居民大部分已实现一户一表。只有部分单位大院、老旧住宅小区，以及执行居民电价的非居民用户（如学校等），还存在合表用电情况。在同一电价模式下，供电企业对这些客户采取统一管理模式，未区别对待。据统计，2011年底广西电网居民地市一户一表总数、县级一户一表总数、合表户数约占全网居民总数分别是28%、71%、1%，而对应的地市一户一表用电量、县级一户一表用电量、合表户用电量占居民用电总量的比重分别是59%、19%、22%。对比可知，地市级用户用电量主要是第2档及第3档，县级居民用户用电量多为第1档，合表户是存在潜在优质资源用户。2012年执行居民阶梯电价前，广西居民生活用电电价按丰、枯电价执行，其中丰水期（5月—10月）电价是0.45元/kWh，枯水期（1月—4月，11月—12月）电价是0.60元/kWh。图1为广西电网2011年居民月用电量分布（不含合表户）。从图1可以看出，夏季的用电量高于冬季，这主要是因为广西夏季炎热，空调使用率高导致用电量大幅增加。此外，夏季处于丰水期电价较低，丰水期时段的用电量占居民总用电量的56.4%，这说明广西电网公司在实现错避峰的同时也促进了居民电量消费增长。居民用户负荷具有高峰持续时间短、利用小时数低、负荷率低、季节性强、随意性强的特点，居民生活用电负荷占总负荷比重，总是大于用电量占总用电量的比重。随着经济增长和居民收入增加，未来居民用电量还有较大增长潜力。

2阶梯电价实施对计量支撑技术的影响及对策研究

2.1居民电能计量装置状况

目前，广西电网居民单相电能表主要是电子式电能表和机械式电能表（包含机电式电能表），截止2011年底，机械式及机电式电能表的用户比重较大，约占总数的67.3%，电子式电能表占总数的32.7%。

2.2对计量支撑技术的影响

2.2.1对电能计量装置的要求

由于不同用电量对应不同的电价，居民最先关注电能表计量是否准确、可靠，对单相电能表的性能提出了更高要求。单相电能表本身应具有月冻结功能及准确的时钟，即要求电能表在每月结算日零点准确冻结用户上个月的电量。由电能计量装置现状可知，占广西电网计量装置67.3%的机械式及机电式电能表只能计量用户当前电量且没有时钟，不具备任何时段冻结电量功能，在当前技术条件下无法完全准确地计算阶梯电量。32.7%的电子式电能表有一部分已经接入计量自动化系统和预付费售电系统，但2008年前安装的电子式电能表不具备表计月电量冻结功能，另外预付费式电能表是预售电量，不能统计月用电量，更不能基于电量而执行不同的电价和电费结算。因此完全满足阶梯电价实施要求的电能表只占一户一表用户的27%。

2.2.2对抄表结算的影响

目前广西电网除已经接入计量自动化系统的电能表外，其余电能表以人工抄录方式为主，大都按月或双月固定的抄表例日进行抄表。阶梯电价实施后，抄表日的提前或延后都有可能造成电量阶梯的跳变，存在较大电费差额和电费纠纷的风险，影响电网公司或用户的利益。对于具有冻结功能的电能表，计量自动化系统无法实现优先抄读电能表冻结电量，只能抄读集中器冻结的电能表当前电量。集中器冻结电量由于受通信环境、技术稳定性等影响，成功冻结电能表当前示度在时间上会有滞后，相比电能表自身冻结电量会有较大差别，影响了电费的精确计算，且未能充分利用电能表的冻结功能。目前抄表员到现场抄表均是抄录电能表当前电量，电费核算时采用的抄表时间是抄表员上装数据的时间，并以此计算计费周期。因抄表员抄表时间不统一造成电费计费周期不一致，影响阶梯电费结算。

2.3对策分析

针对阶梯电价实施对计量支撑技术的影响和要求，依据广西电网目前居民低压单相电能表种类、功能，从影响阶梯电价实施角度对各类单相表进行划分，并针对各类表计提出以下改进和应对措施。

2.3.1有冻结功能电子式电能表

此类表计已接入计量自动化系统，可实现月末零点电量的冻结，满足阶梯电价下用户对计量准确性的要求，重点做好以下技术支持：

1）测试并确保电能表的广播校时功能。抄读电能表的月冻结电量，必须保证电能表时钟准确性，因此需对此类电能表进行广播对时。由于各种原因，目前部分单相表时间无法进行广播对时，存在时间准确性不可控的状况。a.对当前运行单相表按种类、批次以及数量统计是否具备广播校时功能，主站系统自动对时钟误差在±5min内的电能表进行校时；b.在计量自动化系统实现两种对时模式：固定时刻对时和人工任意时刻对时；c.在计量自动化系统技术规范中约定对时时刻必须避开零点电量的冻结时刻，集中器对电能表默认对时时间设为每日02:00:00；d.对于现场时钟误差超出±5min的电能表，需现场核查并进行统计，以便统一调校或更换。

2）抄读电能表冻结电量。重点对月度冻结电量从电能表冻结生成、集中器采集和上传、主站接收及处理的全过程进行了技术跟踪和规则完善，在以下方面进行改进：a.制定集中器优先抄读冻结电量的机制，即集中器首先执行抄读电表冻结电量的命令；若电表不支持电量冻结，则集中器转为执行抄读电表实时数据并在集中器内进行冻结；b.为最大限度消除电表与集中器之间的时钟误差对冻结电量的影响，确定集中器在自身时钟到达零点并过10min后才向电表发出抄读冻结电量命令；c.对通信规约中定义对应数据帧，区分电能表是否有冻结功能。

2.3.2未能接入系统的无冻结功能电子式电能表

此类表计由于某些原因未能接入计量自动化系统，重点做好以下技术支持：

1）接入计量自动化系统。如具备接入计量自动化系统的条件，可优先接入系统，提高计量自动化覆盖率。

2）升级抄表手持终端（即抄表机）。对抄表机进行程序改造，使其具备可在现场抄读表计月度冻结电量功能；在营销管理信息系统中对具备月冻结功能的电能表增加标识，并将标识下发到手持终端，手持终端可根据标识自动切换抄表模式（抄读月冻结电量/抄读当前电量）。a.制定抄表机现场抄表机制。抄表机应按“月度冻结电量—日冻结电量—实时电量”的优先顺序进行现场抄表。b.改进抄表机在营销管理信息系统的上装模式，即对远程抄表缺漏的用户自动下装至手持终端，现场抄读后对上装数据扫描筛选，填补远程抄表遗漏的数据。

2.3.3已接入系统的无冻结功能电子式电能表

此类单相表无冻结功能，计量自动化系统只能在结算时间点抄读电能表当前电量，并在系统后台进行标识。为保证准确、及时地抄读当前电量，重点做好以下技术支持：

1）减少抄读时间。计量自动化主站和集中器在月末零点召测当前电量。集中器每完成300只单相表一次电量抄读时间控制在60min以内；改善表计、集中器通讯及设备条件。

2）提高抄读成功率。如集中器一次抄读的成功率不高，需要补抄数据，补抄的次数越多，所需时间越长，召测电量与零点电量的误差越大，对用户电费结算影响很大。应加大运维力度，对计量自动化系统各节点以及节点间各环节可能影响数据采集的原因进行排查和解决，包括各类计量装置、集中器、采集器和通讯连接线相关故障点，以及台区设备和线路老化、通信信号等造成的采集故障。并对故障原因和出现环节进行统计分析，对同类问题有针对性地解决，提高故障处理效率和成功率。

2.3.4其他电子式电能表和单相机械式电能表

对于无法接入计量自动化系统的无冻结功能电子式电能表和单相机械式电能表，改进和应对措施有：

1）确保抄表周期的一致性。此类表无法接入计量自动化系统，目前只能实行人工抄表。综合考虑成本和效率，可按供电企业抄表周期，科学合理地进行抄表日的分区域设定，但抄表周期误差尽量控制在一天以内，减少对用户电费结算的影响。

2）以经济实用为原则，加大此类表计轮换力度。地市及县级城镇区域的一户一表居民用户新装或到期轮换改造表计全部采用具备冻结功能和广播校时的电能表。对于县级农村区域客户，由于他们的电量绝大部分处于第1档电价，可配置长寿命的机械电能表。

2.3.5预付费电能表

2.3.5.1卡式预付费电能表

目前，卡式预付费电能表只能实现本地预付费，且只能进行单一电价的设置，无法进行阶梯单价的设置和按用电量自动切换阶梯单价，对此类电能表主要有3种解决方案：

1）购电量以年为执行周期。按购电量以年为周期执行阶梯电价，对当前系统和表计改造最小。比如，若按照第1档基本电价标准为150kWh/月，居民可按基本电价一次购买1年的总基本用电量1800kWh。如继续购买电量，则超过1800kWh的电量将按第2档、第3档的电价进行支付。

2）预付费售电系统后台结算。对预付费售电系统进行升级改造，增加阶梯电价管理功能，修改充值程序，增加电费电量的核对、退补功能。售电时按统一电价对用户所购电量预收电费，用户所购和装到表中的均是电量，表中不设电价；实际结算以每个月用户用电量的实际抄表数为准，由营销管理信息系统提供每月抄表数据给预付费售电系统，与预售电量进行比对，对用户预交电费多退少补，多交的费用结算到下月，退补电量给用户。

3）预付费电能表技术升级改造。对此类预付费电能表进行技术升级改造，满足阶梯电价的设置要求。根据不同的用电量，设定每个用电量段的不同电价，并按用电量自动切换阶梯电价，在本地实现阶梯电价预付费功能。

2.3.5.2远程预付费电能表

远程预付费电能表可通过远程控制预付费集中抄表系统在后台实现每月电量的抄读和阶梯电价电费的结算。阶梯电价实施对这类预付费表影响不大，主要工作是减少结算时间点抄读时间，提高抄读成功率，减少补抄次数。

3应用分析

3.1试点概况

针对阶梯电价实施后对计量支撑技术的影响及其对策分析，课题研究在南宁供电局开展试点应用。试点区域共116个台区，约25000户居民用户。在试点区域开展全系统广播校时、抄读月度冻结电量功能以及相关系统主站功能升级的研究和测试工作。

3.2应用情况

1）经过实验室测试、现场升级改造等技术措施，对研发和升级效果进行验证，试点区域实现了计量自动化系统准确抄读电表的月冻结电量，并作为阶梯电价电费结算的依据，其中采集成功率达到94.74%，采集正确率100%。

2）开展计量自动化系统和集中器升级，实现系统时钟召测、广播校时、抄读冻结电量与营销管理信息交换冻结电量数据等功能。

3）完成抄表机的升级，可在现场抄读电能表月度冻结电量。升级后的抄表机可作为自动化抄读月度冻结电量不成功时的补充手段，同时为未接入计量自动化系统的电能表月冻结电量的抄读和上装结算提供了技术保障。

4结语

本文基于对广西电网居民用电现状的分析，研究了阶梯电价实施后对电能计量装置、计量自动化等计量支撑技术的影响，提出了应对技术措施。重点对计量自动化全系统时间同步、电能表月冻结电量抄读等技术进行了研究和改进，并在南宁供电局进行了试点测试和运行，成效显著，实现了电能表月冻结电量作为电费结算的依据，有效提高了电能计量的准确性和及时性，为居民阶梯电价在广西的顺利实施提供了坚实的技术支撑。

作者：何艺周毅波李刚陈俊单位：广西电网公司电力科学研究院广西电网公司南宁供电局