智能電表是智能電網(wǎng)（特別是智能配電網(wǎng)）數(shù)據(jù)采集的基本設(shè)備之一，承擔(dān)著原始電能數(shù)據(jù)采集、計(jì)量和傳輸?shù)娜蝿?wù)，是實(shí)現(xiàn)信息集成、分析優(yōu)化和信息展現(xiàn)的基礎(chǔ)。智能電表除了具備傳統(tǒng)電能表基本用電量的計(jì)量功能以外，為了適應(yīng)智能電網(wǎng)和新能源的使用它還具有雙向多種費(fèi)率計(jì)量功能、用戶端控制功能、多種數(shù)據(jù)傳輸模式的雙向數(shù)據(jù)通信功能、防竊電功能等智能化的功能。
在智能電表基礎(chǔ)上構(gòu)建的高級(jí)量測(cè)體系(advanced metering infrastructure，AMI)、自動(dòng)抄表(automatic meter reading，AMR)系統(tǒng)能為用戶提供更加詳細(xì)的用電信息，使用戶可以更好地管理他們的用電量，以達(dá)到節(jié)省電費(fèi)和減少溫室氣體排放的目標(biāo)；電力零售商可以根據(jù)用戶的需求靈活地制定分時(shí)電價(jià)，推動(dòng)電力市場(chǎng)價(jià)格體系的改革；配電公司能夠更加迅速地檢測(cè)故障，并及時(shí)響應(yīng)強(qiáng)化電力網(wǎng)絡(luò)控制和管理。
概念定義
早在20世紀(jì)90年代就出現(xiàn)了智能電表(smart meter)的概念。1993年靜止式電表剛剛出現(xiàn)時(shí)，其價(jià)格是機(jī)電式電表的10~20倍，因此主要應(yīng)用于大型用戶。之后隨著具有遠(yuǎn)程通信能力的電表數(shù)量的增加，亟需開(kāi)發(fā)新的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)抄表和數(shù)據(jù)管理。在這樣的系統(tǒng)中，計(jì)量數(shù)據(jù)開(kāi)始向配網(wǎng)自動(dòng)化等系統(tǒng)開(kāi)放，但這些系統(tǒng)還無(wú)法有效利用相關(guān)數(shù)據(jù)。同樣地，預(yù)付費(fèi)電表的實(shí)時(shí)能耗數(shù)據(jù)也很少被用于能量管理或節(jié)能措施等應(yīng)用中。
隨著技術(shù)的進(jìn)步，批量生產(chǎn)的靜止式電表能以很低的成本獲得強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)能力，從而促使小型用戶電表的智能化水平得到大幅提升，靜止式電表也逐步取代了傳統(tǒng)的機(jī)電式電表。
對(duì)于“smartmeter”的理解，國(guó)際上還沒(méi)有統(tǒng)一的概念，也沒(méi)有統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。歐洲通常采用“smart meter”的概念，而“smart electric meter”則特指智能電表；美國(guó)則習(xí)慣采用“advanced meter”的概念，但其實(shí)質(zhì)是相同的。雖然“smartmeter”翻譯為智能儀表或者智能表計(jì)，但主要是指智能電表。國(guó)際上不同的組織、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)都結(jié)合相應(yīng)的功能要求給出了“smart meter”的不同定義。
ESMA
歐洲智能表計(jì)聯(lián)盟(European Smart Metering Alliance，ESMA)通過(guò)描述電表特性來(lái)定義智能電表：
（1）對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)的自動(dòng)處理、傳輸、管理和使用；
（2）電表的自動(dòng)化管理；
（3）電表之間的雙向通信；
（4）為智能計(jì)量系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)參與者(包括能源消費(fèi)者)提供及時(shí)和有價(jià)值的能耗信息；
（5）支持改善能源利用效率和能源管理系統(tǒng)(發(fā)電、輸電、配電、用電)的服務(wù)。
南非Eskom電力公司
智能電表與傳統(tǒng)電表相比能夠提供更多的消費(fèi)信息，并能隨時(shí)將這些信息通過(guò)特定的網(wǎng)絡(luò)傳送到本地服務(wù)器中，以達(dá)到計(jì)量和計(jì)費(fèi)管理的目的。此外還包括：
（1）融合了多種先進(jìn)技術(shù)；
（2）實(shí)時(shí)或者準(zhǔn)實(shí)時(shí)的抄表；
（3）詳細(xì)的負(fù)荷特性；
（4）電力斷電記錄；
（5）電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)。
DRAM
美國(guó)需求響應(yīng)和高級(jí)計(jì)量聯(lián)盟(DemandResponseandAdvancedMeteringCoalition，DRAM)認(rèn)為智能電表應(yīng)能實(shí)現(xiàn)以下功能：
（1）計(jì)量不同時(shí)間段內(nèi)的能源使用數(shù)據(jù)，包括每小時(shí)的或者權(quán)威部門制定的時(shí)間段；
（2）允許電力消費(fèi)者、電力公司和服務(wù)機(jī)構(gòu)以各種形式的電價(jià)進(jìn)行電力交易；
（3）提供其他數(shù)據(jù)和功能以提高電力服務(wù)質(zhì)量及解決服務(wù)中的問(wèn)題。
國(guó)內(nèi)
國(guó)內(nèi)定義的智能儀表是以微處理器為核心的，可存儲(chǔ)測(cè)量信息并能對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)分析、綜合和做出各種判斷能力的儀器。它一般具有自動(dòng)測(cè)量功能、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力、進(jìn)行自動(dòng)調(diào)零和單位換算功能，能進(jìn)行簡(jiǎn)單的故障提示，具有人機(jī)交互功能，配備有操作面板和顯示器，具有一定的人工智能。通常將采用微處理器的電子式多功能電能表定義為智能電表，還將通信功能(載波、GPRS、ZigBee等)、多用戶計(jì)量、特定用戶(如電力機(jī)車)計(jì)量等特征引入到智能電表的概念中。
綜合各種定義，可以認(rèn)為：智能電表是以微處理器應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為核心的智能化儀表，具有自動(dòng)計(jì)量/測(cè)量、數(shù)據(jù)處理、雙向通信和功能擴(kuò)展等能力，能夠?qū)崿F(xiàn)雙向計(jì)量、遠(yuǎn)程/本地通信、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互、多種電價(jià)計(jì)費(fèi)、遠(yuǎn)程斷供電、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、水氣熱表抄讀、與用戶互動(dòng)等功能。以智能電表為基礎(chǔ)構(gòu)建的智能計(jì)量系統(tǒng)，能夠支持智能電網(wǎng)對(duì)負(fù)荷管理、分布式電源接入、能源效率、電網(wǎng)調(diào)度、電力市場(chǎng)交易和減少排放等方面的要求。
工作原理
智能電表是基于現(xiàn)代通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、測(cè)量技術(shù)，對(duì)電能信息數(shù)據(jù)開(kāi)展采集、分析、管理的先進(jìn)計(jì)量裝置。智能電表的基本原理為：依托A/D轉(zhuǎn)換器或者計(jì)量芯片對(duì)用戶電流、電壓開(kāi)展實(shí)時(shí)采集，經(jīng)由CPU開(kāi)展分析處理，實(shí)現(xiàn)正反向、峰谷或者四象限電能的計(jì)算，進(jìn)一步將電量等內(nèi)容經(jīng)由通信、顯示等方式予以輸出。
電子式智能電表的構(gòu)成、工作原理與傳統(tǒng)的感應(yīng)式電能表有著很大的差別。
智能電表的構(gòu)成：
感應(yīng)式電表主要是由鋁盤、電流電壓線圈、永磁鐵等元件構(gòu)成其工作原理主要是通過(guò)電流線圈與可動(dòng)鉛盤中感應(yīng)的渦流相互作用進(jìn)行計(jì)量的。而電子式智能電表主要是由電子元器件構(gòu)成，其工作原理是先通過(guò)對(duì)用戶供電電壓和電流的實(shí)時(shí)采樣，再采用專用的電能表集成電路，對(duì)采樣得到的電壓信號(hào)和電流信號(hào)進(jìn)行處理，具體過(guò)程為：電壓信號(hào)與電流信號(hào)經(jīng)乘法器處理后，生成與二者乘積成正比的信號(hào)；該信號(hào)通過(guò)頻率變換生成計(jì)數(shù)脈沖，最終轉(zhuǎn)換為與電能成正比的脈沖輸出，最后通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行處理、控制把脈沖顯示為用電量并輸出。
通常把智能電表計(jì)量一度電時(shí)A/D轉(zhuǎn)換器所發(fā)出的脈沖個(gè)數(shù)稱之為脈沖常數(shù)，對(duì)于智能電表來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)比較重要的常數(shù)，因?yàn)锳/D轉(zhuǎn)換器在單位時(shí)間內(nèi)所發(fā)出脈沖數(shù)個(gè)的多少將直接決定著該表計(jì)量的準(zhǔn)確度。
分類
智能電度表從結(jié)構(gòu)上大致可分為機(jī)電一體式和全電子式兩大類。
機(jī)電一體式
機(jī)電一體式，即在原機(jī)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(jià)且易于安裝，一般而言其設(shè)計(jì)方案是在不破壞現(xiàn)行計(jì)量表原有物理結(jié)構(gòu)、不改變其國(guó)家計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，加裝傳感裝置變成在機(jī)械計(jì)度的同時(shí)亦有電脈沖輸出的智能表，使電子記數(shù)與機(jī)械記數(shù)同步，其計(jì)量精度一般不低于機(jī)械計(jì)度式計(jì)量表。這種設(shè)計(jì)方案采用原有感應(yīng)式表的成熟技術(shù)，多用于老表改造。
全電子式
全電子式則從計(jì)量到數(shù)據(jù)處理都采用以集成電路為核心的電子器件從而取消了電表上長(zhǎng)期使用的機(jī)械部件與機(jī)電一體化電度表相比具有電表體積減小，可靠性增加，更加精確，耗電減少，并且生產(chǎn)工藝大大改善，不必只在原有意義上的專業(yè)電度表廠生產(chǎn)等優(yōu)越性，最終會(huì)取代帶有機(jī)械部件的計(jì)量表。
功能特點(diǎn)
（1）可靠性
精度長(zhǎng)時(shí)間不變，無(wú)須輪校、無(wú)安裝及運(yùn)輸影響等。
（2）準(zhǔn)確度
寬量程、寬功率因數(shù)、啟動(dòng)靈敏等。（3）功能
可實(shí)行集中抄表、多費(fèi)率、預(yù)付費(fèi)、防竊電、滿足互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)要求等功能。
（4）性價(jià)比
性價(jià)比高、可預(yù)留擴(kuò)展功能，受原材料漲價(jià)影響小等。
（5）報(bào)警提示當(dāng)剩余電量小于報(bào)警電量時(shí)，電表常顯剩余電量提醒用戶購(gòu)電；當(dāng)表中剩余電量等于報(bào)警電量時(shí)，跳閘斷電一次，用戶需插入IC卡，可恢復(fù)供電，用戶此時(shí)應(yīng)及時(shí)購(gòu)電。
（6）數(shù)據(jù)保護(hù)
數(shù)據(jù)保護(hù)采用全固態(tài)集成電路技術(shù)，斷電后數(shù)據(jù)可保持10年以上。
（7）自動(dòng)斷電
當(dāng)電能表中剩余電量為零時(shí)，電能表自動(dòng)跳閘，中斷供電，用戶此時(shí)應(yīng)及時(shí)購(gòu)電。
（8）回寫(xiě)功能
電能卡可將用戶的累計(jì)用電量、剩余電量、過(guò)零電量回寫(xiě)到售電系統(tǒng)中便于管理部門的統(tǒng)計(jì)管理。
（9）用戶抽檢功能
售電軟件可提供數(shù)據(jù)抽檢用電量并根據(jù)要求提供優(yōu)先抽檢的用戶序列。
（10）電量查詢
插入IC卡依次顯示總購(gòu)電量、購(gòu)電次數(shù)、上次購(gòu)電量、累計(jì)用電量、剩余電量。
（11）過(guò)壓保護(hù)
當(dāng)實(shí)際用電負(fù)荷超過(guò)設(shè)定值時(shí)，電表自動(dòng)斷電，插入用戶卡，恢復(fù)供電。
主要應(yīng)用
（1）結(jié)算和帳務(wù)
通過(guò)智能電表能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的費(fèi)用結(jié)算信息處理，簡(jiǎn)化了過(guò)去帳務(wù)處理上的復(fù)雜流程。在電力市場(chǎng)環(huán)境下，調(diào)度人員能更及時(shí)、便捷地轉(zhuǎn)換能源零售商，未來(lái)甚至能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)切換。同時(shí)用戶也能獲得更加準(zhǔn)確、及時(shí)的能耗信息和帳務(wù)信息。
（2）配網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)
配網(wǎng)側(cè)的潮流分布信息不準(zhǔn)確，主要是因?yàn)樵撔畔⑹歉鶕?jù)網(wǎng)絡(luò)模型、負(fù)載估計(jì)值以及變電站高壓側(cè)的測(cè)量信息綜合處理得到的。通過(guò)在用戶側(cè)增加測(cè)量節(jié)點(diǎn)，將獲得更加準(zhǔn)確的負(fù)載和網(wǎng)損信息，從而避免電力設(shè)備過(guò)負(fù)載和電能質(zhì)量惡化。通過(guò)將大量測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，可實(shí)現(xiàn)未知狀態(tài)的預(yù)估和測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的校核。
（3）電能質(zhì)量和供電可靠性監(jiān)控
采用智能電表能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電能質(zhì)量和供電狀況，從而及時(shí)、準(zhǔn)確地響應(yīng)用戶投訴，并提前采取措施預(yù)防電能質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生。傳統(tǒng)的電能質(zhì)量分析方式在實(shí)時(shí)性和有效性上都存在差距。（4）負(fù)荷分析、建模和預(yù)測(cè)
智能電表采集的水、氣、熱能耗數(shù)據(jù)可以用來(lái)進(jìn)行負(fù)荷分析和預(yù)測(cè)，通過(guò)將上述信息與負(fù)荷特性、時(shí)間變化等進(jìn)行綜合分析，可估算和預(yù)測(cè)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(wǎng)調(diào)度人員提供便利，促進(jìn)合理用電、節(jié)能降耗以及優(yōu)化電網(wǎng)規(guī)劃和調(diào)度等。
（5）電力需求側(cè)響應(yīng)
需求側(cè)響應(yīng)意味著通過(guò)電價(jià)來(lái)控制用戶的負(fù)荷及分布式發(fā)電。它包括價(jià)格控制和負(fù)荷直接控制。價(jià)格控制大體上包括分時(shí)電價(jià)、實(shí)時(shí)電價(jià)和緊急峰值電價(jià)，來(lái)分別滿足常規(guī)用電、短期用電和高峰時(shí)期用電的需求。直接負(fù)荷控制則通常由網(wǎng)絡(luò)調(diào)度員根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況通過(guò)遠(yuǎn)程命令來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)載的接入和斷開(kāi)。
（6）能效監(jiān)控和管理
通過(guò)將智能電表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(zhuǎn)換能源利用方式。對(duì)于裝有分布式發(fā)電設(shè)備的家庭，還能為用戶提供合理的發(fā)電和用電方案，實(shí)現(xiàn)用戶利益的最大化。
（7）用戶能量管理
通過(guò)智能電表提供的信息，可以在其上構(gòu)建用戶能量管理系統(tǒng)，從而為不同用戶(居民用戶、商業(yè)用戶、工業(yè)用戶等)提供能量管理的服務(wù)，在滿足室內(nèi)環(huán)境控制(溫度、濕度、照明等)的同時(shí)，盡可能減少能源消耗，實(shí)現(xiàn)減少排放的目標(biāo)。（8）節(jié)能
為用戶提供實(shí)時(shí)能耗數(shù)據(jù)，促進(jìn)用戶調(diào)節(jié)用電習(xí)慣，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)由設(shè)備故障等產(chǎn)生的能源消耗異常情況。在智能電表所提供的技術(shù)基礎(chǔ)上，電力公司、設(shè)備供應(yīng)商及其他市場(chǎng)參與者可以為用戶提供新的產(chǎn)品和服務(wù)，例如不同類型的分時(shí)網(wǎng)絡(luò)電價(jià)、帶回購(gòu)的電力合同、現(xiàn)貨價(jià)格電力合同等。
（9）智能家庭
智能家庭是指將家庭中不同裝置、機(jī)器和其他耗能設(shè)備聯(lián)接在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，并根據(jù)居民的需求和行為、戶外的溫度以及其他參數(shù)來(lái)進(jìn)行控制。它可以實(shí)現(xiàn)供熱、報(bào)警、照明、通風(fēng)等系統(tǒng)的互聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)家庭自動(dòng)化和家電等設(shè)備的遠(yuǎn)程控制等。
（10）預(yù)防維護(hù)和故障分析
智能電表的測(cè)量功能有助于實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)元器件、電能表以及用戶設(shè)備的預(yù)防維護(hù)，例如檢測(cè)出電力電子設(shè)備故障、接地故障等導(dǎo)致的電壓波形畸變、諧波、不平衡等現(xiàn)象。測(cè)量數(shù)據(jù)還能幫助電網(wǎng)和用戶分析電網(wǎng)元件故障和網(wǎng)損等。
（11）預(yù)付費(fèi)
相對(duì)于傳統(tǒng)的預(yù)付費(fèi)方式，智能電表能提供成本更低，更加靈活和友好的預(yù)付費(fèi)方式。
（12）電表管理
表計(jì)管理包括：安裝表計(jì)的資產(chǎn)管理；表計(jì)信息數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)；對(duì)表計(jì)的定期訪問(wèn)；確保表計(jì)的正常安裝和運(yùn)行；確認(rèn)表計(jì)存儲(chǔ)的位置和用戶信息的正確性等。
（13）負(fù)荷遠(yuǎn)程控制
通過(guò)智能電表可實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的整體聯(lián)接和斷開(kāi)，也可以對(duì)部分用戶進(jìn)行控制，從而配合調(diào)度部門實(shí)現(xiàn)功率控制；同時(shí)用戶也可以通過(guò)可控開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)特定負(fù)荷的遠(yuǎn)程控制。
（14）非法用電檢測(cè)
智能電表能檢測(cè)出表箱開(kāi)啟、接線的變動(dòng)、表計(jì)軟件的更新等事件，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)竊電現(xiàn)象。對(duì)于竊電高發(fā)區(qū)，通過(guò)將總表的數(shù)據(jù)和其下所有表計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，也可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的竊電行為。
（15）其他
智能電表能為用戶提供電網(wǎng)故障、停電、電能質(zhì)量、能耗、能效信息和推薦用電方案等增值服務(wù)，提高了能源市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和效率，并為頻率、電壓和無(wú)功功率控制等應(yīng)用提供了技術(shù)條件。
帶來(lái)收益
（1）能源用戶的收益
智能電表能為用戶提供更加準(zhǔn)確及時(shí)的賬務(wù)信息；利用準(zhǔn)確的用電記錄使用戶更好地參與到電力市場(chǎng)中，并通過(guò)彈性的用電需求而獲益；對(duì)用戶能耗信息的反饋以及能量自動(dòng)化系統(tǒng)；通過(guò)更好的電能質(zhì)量和故障管理來(lái)增強(qiáng)人身和設(shè)備安全性等。
（2）電力公司的收益
建立在智能電表基礎(chǔ)之上的智能計(jì)量系統(tǒng)能夠?yàn)橛?jì)量、結(jié)算、用戶服務(wù)、狀態(tài)估計(jì)、故障管理、電能質(zhì)量等商業(yè)應(yīng)用提供簡(jiǎn)單、高效的解決方案。從配網(wǎng)的電能質(zhì)量、潮流和故障監(jiān)控以及負(fù)荷管理等方面都能獲益。通過(guò)該系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決存在的問(wèn)題，提高停電管理和用戶服務(wù)的效率，避免臨時(shí)性過(guò)負(fù)載造成低壓配變的損壞，以及為EMS等系統(tǒng)提供能耗數(shù)據(jù)等。
（3）電力市場(chǎng)的收益
通過(guò)采用可控的分布式能源將為電力市場(chǎng)提供新的零售產(chǎn)品，增加了市場(chǎng)價(jià)格快速變化的靈活性，從而增強(qiáng)了電力市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)性和功能應(yīng)用的可靠性。由于提高了對(duì)價(jià)格峰值的反應(yīng)能力和降低了極高價(jià)格峰值，減少了電力供應(yīng)商的市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。基于智能計(jì)量數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以幫助電力零售商更好地理解客戶需求，從而提供更有針對(duì)性的產(chǎn)品。負(fù)荷可預(yù)測(cè)性的提高也進(jìn)一步減少了零售商的成本和風(fēng)險(xiǎn)。
（4）社會(huì)和環(huán)境方面的收益
智能計(jì)量系統(tǒng)具有提高能源供應(yīng)商和最終用戶能源效率的潛力。及時(shí)準(zhǔn)確的能耗數(shù)據(jù)反饋將使用戶、家庭自動(dòng)化系統(tǒng)和供應(yīng)商能作出快速反應(yīng)并將精力集中在最高效的措施上。除了直接的節(jié)能效果之外，大量的小型可控能源的接入也促進(jìn)了可再生能源和熱電聯(lián)產(chǎn)等高效發(fā)電方式的推廣。
（5）水、汽、熱等方面應(yīng)用的收益
通過(guò)智能電表可以為水、汽、熱等計(jì)量表計(jì)的通信提供電力供應(yīng)，并共享遠(yuǎn)程通信信道從而降低通信成本。將各種能源形式的測(cè)量數(shù)據(jù)匯總后也有助于分析和提高整體的能源利用效率。
參考資料 >
隆基寧光：一只電表的智能化“旅程”.今日頭條.2025-07-28
淺談智能電表目前的現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展方向--《中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品》2011年22期.《中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品》2011年22期.2021-12-10
智能電網(wǎng)對(duì)智能電表的要求及產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議--《能源技術(shù)經(jīng)濟(jì)》2010年01期.《能源技術(shù)經(jīng)濟(jì)》2010年01期.2021-12-10
智能電表在智能電網(wǎng)中的作用與應(yīng)用趨勢(shì)研究--《科技資訊》2017年32期.《科技資訊》2017年32期.2021-12-10