摘 要
为了提高供电企业工作效率，针对智能电能表的接线方式、低功耗、小电量走字抑制、数据通信安全、抗干扰以及防窃电的设计问题进行总结，提升供配电系统的运行能力。
【关键词】智能电能表 设计问题 稳定安全
1 智能电能表简介
智能电能表应用计算机技术、通信技术，具有对多个电气参数进行计量、计费以及实现与上位机通信、用电管理等功能。智能电能表与传统电能表相比具有准确度、效率及安全性高的特点。智能电能表能实现连续、多种间隔的用电计量，远超传统电能表单一电能计量功能，由于智能电能表的多功能，使得其不仅具备电能计量、计费功能，还能实现系统自动化和智能化。因此，供电企业的变电所可用它实现实时计量与控制，配电系统终端用户可实现读取电能数据与调整用电时间。目前，国家对智能电能表的积极推广，为供电企业与电力用户带来了极大的方便。
2 智能电能表的几个设计问题
随着电力自动化进程的加快，给供电企业的稳定安全用电也带来了巨大的挑战，为了提高供电企业的工作效率，针对智能电能表的设计问题进行了以下总结。
2.1 接线方式设计
电能表的接线方式要在不同的使用环境下进行不同的设计，对35kV以上电压等级用户高压侧需要安装熔断器，35kV以下不需要增加隔离开关，对纯电力负荷用户采用三相三线制接线方式，对变电站中性点进行高压计量时需使用三相四线制接线方式，在高压线路中还需要安装失压仪以保证在计量装置出现故障后提供电量追补。
2.2 低功耗设计
在智能电能表电源电路设计方面，应当采用当今成熟的新技术和新工艺。设计所选用的线路图封装结构应尽量简化，并留有一定冗余量，还需要综合考虑元器件的可靠性和合理架构。而智能电能表采用工频变压器配合线性电源已接近AC/DC电源的功耗。
2.3 小电量走字抑制设计
（1）硬件设计优化。变压器设计可以从变压器的线圈绕制方式以及屏蔽等方面来优化，减小变压器的漏磁通。
（2）提高软件抗干扰能力。在受到工频磁场干扰时，电能表功率因数会不断变化，可以通过软件进行自动判断剔除：当电能表采样电流小于一定值（起动阀值）且功率因数反复变化，则认为电能表处于工频干扰状态，电能表起动相应的防潜措施。
（3）若要控制交变磁场干扰信号，在安装布线及电能表设计时可通过改进锰铜分流器设计、安装工艺和PCB布线等方面抑制该类干扰。
（4）安装环境设计。选择防工频磁场干扰的多用户电表箱，采用屏蔽结构有效防止强电磁干扰，避免用户间电能表采集相互影响，保证计量准确性。现场安装时应保证电能表与电能表、电能表与采集器之间的安装距离大于5 cm，电能表附近不要有其他用户大电流走线经过。
2.4 数据通信安全设计
（1）安装ESAM模块，ESAM中的加解密采用国密SM1算法，它内部集成有EEP-ROM，主要用于数据信息交换安全认证，同时对数据信息进行加解密处理，可以保证数据传输的安全性和完整性。
（2）在数据传输中，只有通过密码验证，数据读写操作才能进行。
（3）用密钥对要传输的数据进行加密处理再传输。对要传输的数据附加上校验码。由于在线路上密钥不进行传输，这样非法设备获取数据后即使篡改数据，必然也会使校验码错误，接收方则拒绝接收。
2.5 抗干扰设计
在硬件电路上采取措施，能解决由于电网电压波动导致智能电能表计量错误的问题，即对智能电能表的采取施密特电路结构，该结构能有效消除来自噪声和电压波动带来的影响，最大限度地减少其出现信号中断的可能，同时确保整个系统高效工作，为智能电能表运行的可靠性奠定基础。
2.6 防窃电设计
（1）采用自动抄表系统，对用户用电信息远程自动采集，自动将用户所用电费进行扣除，通过智能电能表反馈的信息数据完成对智能电网的管理。
（2）近几年国家采取阶梯电价供电方式，一些不法分子对电能表内部的编程器进行更改，从而改变了电能表内部不同时段对电量的统计数据。针对这种情况，可以将智能电能表中的编码器进行加密处理，安装数据安全模块，并完成密码程序，这样可以避免对智能电能表不同区段内的电量进行随意改变。
（3）对计量芯片进行通道的改变，使电压信号和电流信号发生改变，同时选择较大的量作为输入信号进行计量，这样可以在电网运行过程中密切监测电网线路的各项数据，并将电压、电流数据发送到系统平台，给技术人员提供分析依据。
3 结束语
智能电能表当前正得到广泛应用，积极应对电力系统如供需平衡、供电可靠性及电能质量等诸多挑战。智能电能表将极大扩充电网公司的信息采集系统，提升供配电系统的运行能力，为智能电网的建设打下坚实的基础。
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作者简介
王春光（1979-），硕士研究生学历。现供职于钢铁研究总院，从事工业领域计量信息咨询和工业计量杂志出版工作。
作者单位
钢铁研究总院 北京市 100081