早在20世纪90年代就出现了智能电表(smart meter)的概念。1993年静止式电表刚刚出现时,其价格是机电式电表的10~20倍,因此主要应用于大型用户。之后随着具有远程通信能力的电表数量的增加,亟需开发新的系统来实现抄表和数据管理。在这样的系统中,计量数据开始向配网自动化等系统开放,但这些系统还无法有效利用相关数据。同样地,预付费电表的实时能耗数据也很少被用于能量管理或节能措施等应用中。
随着技术的进步,批量生产的静止式电表能以很低的成本获得强大的数据处理和存储能力,从而促使小型用户电表的智能化水平得到大幅提升,静止式电表也逐步取代了传统的机电式电表。
对于“smart meter”的理解,国际上还没有统一的概念,也没有统一的国际标准。欧洲通常采用“smart meter”的概念,而“smart electric meter”则特指智能电表;美国则习惯采用“advanced meter”的概念,但其实质是相同的。虽然“smart meter”翻译为智能仪表或者智能表计,但主要是指智能电表。国际上不同的组织、研究机构和企业都结合相应的功能要求给出了“smart meter”的不同定义。
欧洲智能表计联盟(European Smart Metering Alliance,ESMA)通过描述电表特性来定义智能电表:
(1)对计量数据的自动处理、传输、管理和使用;
(2)电表的自动化管理;
(3) 电表之间的双向通信;
(4) 为智能计量系统内的相关参与者(包括能源消费者)提供及时和有价值的能耗信息;
(5)支持改善能源利用效率和能源管理系统(发电、输电、配电、用电)的服务。
智能电表与传统电表相比能够提供更多的消费信息,并能随时将这些信息通过特定的网络传送到本地服务器中,以达到计量和计费管理的目的。此外还包括:
(1)融合了多种先进技术;
(2)实时或者准实时的抄表;
(3)详细的负荷特性;
(4)电力断电记录;
(5)电能质量监测。
美国需求响应和高级计量联盟(Demand Response and Advanced Metering Coalition,DRAM)认为智能电表应能实现以下功能:
(1)计量不同时间段内的能源使用数据,包括每小时的或者权威部门制定的时间段;
(2)允许电力消费者、电力公司和服务机构以各种形式的电价进行电力交易;
(3)提供其他数据和功能以提高电力服务质量及解决服务中的问题。
国内定义的智能仪表是以微处理器为核心的,可存储测量信息并能对测量结果进行实时分析、综合和做出各种判断能力的仪器。它一般具有自动测量功能、强大的数据处理能力、进行自动调零和单位换算功能,能进行简单的故障提示,具有人机交互功能,配备有操作面板和显示器,具有一定的人工智能。通常将采用微处理器的电子式多功能电能表定义为智能电表,还将通信功能(载波、GPRS、ZigBee 等)、多用户计量、特定用户(如电力机车)计量等特征引入到智能电表的概念中。
综合各种定义,可以认为:智能电表是以微处理器应用和网络通信技术为核心的智能化仪表,具有自动计量/测量、数据处理、双向通信和功能扩展等能力,能够实现双向计量、远程/本地通信、实时数据交互、多种电价计费、远程断供电、电能质量监测、水气热表抄读、与用户互动等功能。以智能电表为基础构建的智能计量系统,能够支持智能电网对负荷管理、分布式电源接入、能源效率、电网调度、电力市场交易和减少排放等方面的要求。