摘要：在智能电能表普及的现在，我们在认识到智能电能表给人们带来方便的同时也要明确科技是把双刃剑。我们能做的就是认真做好电能表的检测工作，排除安全隐患，保证质量，为智能电能表应用的繁荣发展奠定基础。鉴于此，本文主要分析基于智能电表量测的三相四线制配网抗差估计。
关键词：智能电表；量测；三相四线制
1、智能电能表与老式电能表对比分析
其一，智能电能表采用数字技术并内置智能芯片，因此比老式电能表功能更加强大。计量的精度较高，而且具备自动扣费以及余额报警等功能，目前已经实现了电价的实时查询。在信息储存与传输方面，不仅实现远程传输，其过程也更加安全。智能电表在配电网中的使用，使人为错误的发生概率及其影响最小化，有效打击了用户的窃电行为。现阶段国家大力推广的智能化电网建设，旨在以先进的测量技术和传感技术的优势提升电网的安全性与可靠性，防止人工抄录电表纰漏的出现。然而要实现这一目标，除推广智能电表外，还需提高智能电表的采集质量。
其二，智能电表的使用能够实现分时计量电费，对阶梯电价的推广有着非常重要的意义。对于用户来说，使用相同电能却花最少的钱，通过智能电表的液晶显示屏即可查看历史用电量和电价等相关信息，准确掌握自家用电量和电费。用户可在用电波峰时关闭部分电器，达到节电的目的，也可根据自身需求制定合理的用电计划。对于电力企业相关管理人员来说，借助智能电表，通过电脑技术即可实现远程抄表，有效提升相关人员的工作效率。
其三，智能电表的使用还可培养用户的节电意识。很多用户并不注意用电细节，如充电后手机充电器依然留在插座、电视机长期处于待机状态等，这些细小的用电量都会被智能电能表记录下来，日积月累形成一笔不可忽视的电费支出，
老式电表远远达不到这种精确度。因此对于电力企业而言，只有提高智能电表的采集质量，准确反映居民的用电数据，才能够真正实现培养用户节电意识的目标。
2、三相四线制配网节点注入电流方程
三相四线制配网节点注入电流方程是本文所提状态估计方法的建模基础。三相四线制配电系统任意两端点的等值网络如图1所示。
图1三相四线制配电系统等值网络模型
图1中包含abc三相线和中性线。i和j为端点编号；tiI、tjI和tiU、tjU（t∈B1，
B1表示端点内a、b、c相和中性点n的电气节点集合，即B1={a，b，c，n}）分别是端点i、j中电气节点t的注入电流相量和电压相量；tijI是端点i和j间t相支路的电流相量；ttijZ为端点i和j间支路ij的t相线路自阻抗；端点i（或j）内虚线表示该端点各电气节点之间的并联支路导纳；支路ij内虚线表示该支路段各电气节点间的互感导纳；Zng（i）和Zng（j）分别表示端点i和j中性点接地阻抗，图中忽略了各相线路对地导纳支路。
在三相四线制配网中，端点i的三相节点和中性点的注入电流方程为：
（1）
式中：BP表示端点中a、b和c三相的电气节点集合，即BP={a，b，c}；?i为包含端点i且与端点i直接相连端点的集合。
3、基于智能电表量测的三相四线制配网抗差估计
3.1、校表和电量累加方案
（1）计量硬件设计方案
硬件的设计方案由一个MCU即G80F903A和三路计量芯片ATT7021C来实现｡MCU有三路外面脉冲管脚，可以接收三路外部的脉冲信号，分别由主程序的三个钟断来处理三相的脉冲信号｡
（2）计量软件设计方案
软件的设计方案上是通过中断数脉冲个数的方式实现电量的累加｡1）三相校表方案｡①根据经验值，得出三相的初始校准值：Ba、Bb、Bc；②通过校表软件把Ba、Bb、Bc的值写到表内部的存储单元，用校表台体分别测出A、B、C三相的误差EA、EB、EC；③新Ba=Ba×（1+EA），新Bb=Bb×（1+EB），新Bc=Bc×（1+EC）；④新的Ba、Bb、Bc再通过校表软件写到表内部的存储单元，即可校准A、B、C三相的误差｡2）电量累加方案｡实际高频脉冲数分别为Ba、Bb、Bc｡为了实现三相脉冲的累加，三相实际数到的脉冲数为Ca、Cb、Cc｡1个脉冲当量=X[Ca/Ba+Cb/Bb+Cc/Bc]=X[Ca（Bb×Bc）+Cb（Ba×Bc）+Cc（Bb×Bc）]/（Ba×Bb×Bc）｡其中，X为脉冲系数｡所以在A相数到Ba个Bb×Bc高频脉冲数的时候，实际出一个脉冲，同理另外两相也是累加到Ba×Bb×Bc个脉冲时候，出一个脉冲｡这样就实现了三相脉冲的累加功能｡
3.2、高精度的实现方案
（1）高精度硬件设计方案
全温度范围的补偿电路如图2所示。
图2温度补偿器
高精度的实现方案通过图８的硬件电路和软件的实际算法结合起来实现。
（3）高精度软件设计方案
软件全温度和小信号补偿具体算法：
1）针对1%Ib、Un的小信号和温度补偿的方案｡台子设置条件：1%Ib（额定电流），额定电压Un｡把温度分为110个点，分别是-40~70℃，每隔1度一个点｡针对每个温度点分别执行：①用仿真器测试出测量出热敏电阻在这个温度点下的模数转换后的值Ti；②连续测试10遍，求出Ti的平均值TEMPi；③在1%Ib、Un的情况下，测试中未写入补偿值得误差E1；④利用公式算出在此条件下的补偿值Compi，具体的补偿公式为Compi=补偿后希望达到的误差值（0.05×TEMPi×65535/8）/（E1×255）；⑤算出的值写到CPU里面的校准值寄存器，则这个温度点的校准完成；⑥针对每个温度点，都需要写入一个特定的Compi的值｡一共需要写入110个补偿值｡
2）台子设置条件｡把台体分别设置为Un条件下，另外的小信号点（2%Ib、3%Ib、4%Ib、5%Ib、6%Ib、7%Ib、8%Ib、9%Ib、10%Ib）9种条件下，均执行以上的6个步骤。
总之，智能电表是建立在传统电表的基础上，将其与现代计算机技术与通讯技术相结合的产物，并将自动处理技术、数据采集及测量技术等相融合，对用户用电情况及用电数据进行实时监控和记录，并自动统计和扣费。在不同季节里还可以随着天气环境变化来对用电进行优化与调整，减少供电企业的电力资源，提高供电企业工作效率。智能电表的出现大大减少了人为抄表或收费的现象，不会出现拖欠电费的事情，在信息化社会中发挥着重要的作用和影响。但通过观察与实践发现，智能电表的故障发生率较高，为此电力企业还需要加大对计量人员及智能电表故障处理人员的业务技能培训，实现对智能电网的建设目标。
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论文作者:陈云
论文发表刊物:《电力设备》2018年第11期
论文发表时间:2018/8/2
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