智能電表一百多年變遷之路

感應(yīng)式電能表獨(dú)行天下電能表的發(fā)展，至今已經(jīng)有一百多年的歷史。早在十九世紀(jì)后期，意大利物理學(xué)教授費(fèi)拉里斯發(fā)表了關(guān)于旋轉(zhuǎn)電磁場(chǎng)可以驅(qū)動(dòng)通盤旋轉(zhuǎn)的論文，給感應(yīng)式電能表的產(chǎn)生奠定了理論基礎(chǔ)。1889年，德國人布勒泰制作了無單獨(dú)電流鐵心的感應(yīng)系電能表。1890年，帶電流鐵心的感應(yīng)系電能表出現(xiàn)了。到19世紀(jì)末，電能表逐步改由永久磁鐵產(chǎn)生制動(dòng)力矩，以降低轉(zhuǎn)動(dòng)元件的旋轉(zhuǎn)速度;計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)得以改進(jìn);銅制的圓盤由鋁材所取代。由此開始，感應(yīng)式電能表開始進(jìn)入了電能計(jì)量領(lǐng)域，并且在工頻的電能計(jì)量領(lǐng)域發(fā)揮了巨大作用。

在后續(xù)的發(fā)展中，人們發(fā)現(xiàn)感應(yīng)式電能表的使用壽命與轉(zhuǎn)動(dòng)元件的選用有極大關(guān)系，根據(jù)原有制造機(jī)械式計(jì)時(shí)表的經(jīng)驗(yàn)，感應(yīng)式電能表逐漸使用了單寶石軸承或雙寶石軸承來延緩其轉(zhuǎn)動(dòng)部件的磨損。后來聰明的人們又根據(jù)同性相斥、異性相吸的簡(jiǎn)單磁力學(xué)原理研制出磁力軸承，利用磁推及磁懸力進(jìn)一步減少感應(yīng)式表轉(zhuǎn)動(dòng)部件的磨損，從而制造出使用壽命更長的感應(yīng)式電能表來。

經(jīng)過一百多年的不斷改進(jìn)與完善，感應(yīng)式電能表逐漸成為制造工藝成熟、生產(chǎn)加工簡(jiǎn)便、性能穩(wěn)定可靠的電能計(jì)量產(chǎn)品。

功能需求引發(fā)“機(jī)電革命

第二次世界大戰(zhàn)之后，歐洲遭受了很大的破壞，在戰(zhàn)后重建過程中，各地區(qū)的電費(fèi)很難如期收取，這不僅給電力公司的經(jīng)營者帶來巨大損失，也不利于當(dāng)?shù)仉娏緮U(kuò)大生產(chǎn)，應(yīng)付重建過程帶來的能源緊張。為了改善收取電費(fèi)的問題，人們想到了采用先付費(fèi)，后用電的購電模式。然而為了支持這種營銷模式，必須有一種新式的具有預(yù)先付費(fèi)功能的電能表才能真正地實(shí)現(xiàn)這一設(shè)想。

不久，這種電能表就在歐洲問世了。這種現(xiàn)代預(yù)付費(fèi)電能表的雛形表，是由機(jī)械和電子兩部分組成的。電子部分要完成預(yù)付費(fèi)的儲(chǔ)存及扣除，無費(fèi)用后自動(dòng)跳閘斷電等功能，機(jī)械部分與原有的感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)基本相同，完成電能計(jì)量功能，只是對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤部分做了簡(jiǎn)單改動(dòng)以方便電子部件對(duì)其計(jì)量的電能作記錄。這種電能表在相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)發(fā)揮了很大的作用，但是這種電能表只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單功能，而且性能不很可靠，隨著電力部門對(duì)電能表功能要求的日益擴(kuò)展及電子行業(yè)的飛速發(fā)展，機(jī)電式電能表逐漸退出了歷史舞臺(tái)。

電子大軍后來居上

上世紀(jì)七十年代開始，電子技術(shù)開始應(yīng)用到電能計(jì)量中來，但是由于早期的電子技術(shù)并不成熟，最初的電子式電能表只是被應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)室作為標(biāo)準(zhǔn)電能表，價(jià)格昂貴，容易受外界環(huán)境干擾，不能廣泛推廣。到上世紀(jì)八十年代中后期，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的電子式電能表開始出現(xiàn)了。它沒有傳統(tǒng)電能表上的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，因而又被稱為靜止式電能表或固態(tài)電能表。在使用過程中人們逐漸發(fā)現(xiàn)，靜止式電能表重量輕、計(jì)量精度不受安裝影響、較耐受磕碰，有很多感應(yīng)式電能表不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，但是還是由于成本問題，使其推廣速度較慢。

隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，靜止式電能表的生產(chǎn)成本逐漸降低，可實(shí)現(xiàn)的功能越來越豐富，制造精度也越來越高，靜止式電能表的優(yōu)勢(shì)越來越明顯。目前靜止式電能表的銷量已占到電能表總銷量的50%以上，并且有繼續(xù)上升的趨勢(shì)。

現(xiàn)代化催生智能電能表

長期以來，我國生產(chǎn)的交流電度表均為感應(yīng)式機(jī)械電度表，幾十年來不得不采用人工抄讀電表的原始方式。但作為用電管理最重要也是最基礎(chǔ)的用電數(shù)據(jù)仍采用原始落后的人工抄收的方法，不但勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，而且還存在抄表不到位等問題，對(duì)竊電的防治更無從談起。

在社會(huì)走向信息化、網(wǎng)絡(luò)化，電力系統(tǒng)大踏步現(xiàn)代化的今天，手工抄表更是與無人值班等高度的自動(dòng)化形成了鮮明對(duì)比，成為制約供電系統(tǒng)現(xiàn)代化管理的一大障礙。就系統(tǒng)的完整性而言，電力系統(tǒng)從發(fā)電、配電、傳輸一直到區(qū)域變電所已基本實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理，而唯獨(dú)用戶終端沒有和網(wǎng)絡(luò)連接上，造成了系統(tǒng)的不完整，直接或間接地影響了系統(tǒng)潛能的發(fā)揮。正是由于以上背景，智能電能表應(yīng)運(yùn)而生。所謂智能電能表，就是應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，通信技術(shù)等，形成以智能芯片(如CPU)為核心，具有電功率計(jì)量計(jì)時(shí)、記費(fèi)、與上位機(jī)通信、用電管理等功能的電能表。