采用新型电能表方案应对节能和防窃电挑战

尽管我们一直在节能方面做着不懈的努力，但未来25年间世界电力总装机容量预计仍将增加3,000吉瓦(GW)。可靠的电力供应对于发达国家和新兴发展中国家而言，都是必不可少的保证。世界各国的政策制定者、法规认证机构和电力企业的责任是：在确保电力供应的同时，尽可能降低电力对全球气候系统的影响。

我们可以通过提高发电和配电效率以及倡导消费者更有效地使用电能，来降低碳的排放量。通过电力投资来达到节能的目的是一个强有力的论点。据估计，非峰值期间节省一度电的平均费用约为2.6美分/千瓦时，而非峰值期间的电价为3.9美分/千瓦时。换言之，节省一度电要比增加装机容量来提供一度电节省33%的费用。消费者实际上并不是要购买电能。他们购买的是热能、光能或动能。现代技术的应用可以将当前用于发电、进而提供各类服务的燃料消耗量降低三分之一，甚至是一半之多。

采用新型电能表来实现节能

电能表可以通过采用先进的技术来显著提高节能。电能表虽然看起来极其普通，但每个用户都要安装一台，而且它们都属于连续耗电装置。IEC1036规定电能表的带载功耗为2W。如果某个国家安装有3,000万台电能表，则必须提供60多兆瓦(MW)的连续电力，这样才能满足所有电能表的电力需求。而这相当于30,000多个家庭的总耗电量。

世界各地的电力企业正在实施一项耗资数十亿美元的计划：使用先进的具有自动抄表(AMR)功能的电子式电能表来替换传统的机电式电能表。AMR技术不仅避免了入户抄表的麻烦，而且还可以为供电商和用户提供更准确的用电状况信息。这些精密电能表中的电子线路可以以非常低的电压进行工作，工作电压只有几伏而已。因此，110 – 230伏的输入电压必须降低到这一非常低的水平才能使此类电能表正常工作，但并不会造成功率浪费。美国公司Power Integrations Inc.(PI)已经开发出了一款名为LinkSwitch-XT的功率控制器芯片，其功率转换效率在此应用中可以高达78%以上。与按照IEC1036标准制造的传统电源相比，这一效率可以节省1W的功率。

采用PI芯片的电子式电能表不仅具有自动抄表(AMR)的优势，而且其使用寿命预计可超过15年，期间节省的电费约为20至30美元，恰好等于整台电能表的费用！

安装电子式电能表的另一个原因是其具有防窃电功能。

窃电使电力企业蒙受经济损失

窃电是指通过某种方式绕过电能表或使其失效，从而达到逃避支付电费的目的。在有些国家，例如印度、墨西哥、西班牙和塞尔维亚等国，窃电已成为非常严重的问题。情况的确如此，据为830,000个用户供电的塞尔维亚最大的配电公司EPS-JP”Elektrovojvodina”估计，他们5%的电力被通过篡改电能表的方式非法盗用，直接经济损失达1600万美元。

防窃电

传统的机电式电能表是利用安全封条和磁性标签来预防窃电行为的。通过这些措施可以发现用户是否私拆电能表，或是否使用强磁来干扰电能表工作。不过，由于使用自动抄表系统后可能会长时间不用现场检查电能表，所以必须利用电子方式来检测窃电行为。但很快发现，只需要用一块良好的旧式强磁，就可以使现代电子式电能表中的复杂电子线路完全失效。它们这么容易被“攻破”的原因是：电子式电能表中的电子器件需要使用低压内部电源。而内部电源中的变压器采用的是铁芯。当外部存在磁铁干扰时，磁场便会集中于变压器并造成磁场过载，从而停止电源供应。一旦失去了电源，电子线路便会停止工作，因而无法检测出任何窃电行为。

PI电源具有防窃电功能

现在，PI的EcoSmart技术能够提供防窃电解决方案。采用PI的LinkSwitch-XT控制器芯片的电源使用的是压粉铁芯，而不是传统的铁氧体磁芯，电源本身具有极高的防窃电性能。由于压粉铁芯对外部磁场的抗干扰能力更强，因此电源即使在存在强磁干扰的情况下也能继续正常工作。当然，实现这一安全性能并不是毫无代价的，在该防窃电设计中，电源工作效率约为60%，而最高能效设计的工作效率则为78%。效率下降会使电能表的总功耗达到1.35W左右，但仍符合IEC 1036标准2W的要求。以塞尔维亚的那家电力企业为例，如果他们因窃电而遭受的经济损失为5%的话，那么这相当于每个用户使用50W的电力（假设每个住宅平均耗电1kW）。采用防窃电源后，电能表将多消耗350mW的电力，但可能会节省50W的窃电，这绝对是划算的！

LinkSwitch-XT非常经济和可靠。压粉铁芯绕组需要较少的铜，因而可节省材料成本，此外，LinkSwitch-XT中用于连接主电源的元件可以承受700V的电压，使其具备对雷击和其它各种浪涌的防护能力。

电力企业在节能方面的作用

现在完全有可能制造出功耗为1瓦左右、具备防窃电功能以及完整的AMR功能，同时不会大量增加成本的电能表。IEC1036的2W功耗标准还有大幅改进的空间，这势必会在世界范围内带来更大的功耗节省。目前，全世界单相电能表的安装率为每年5000万台。如果都采用真正节能的新型电能表，每天的功耗节省就可以达到5,000 kWh之多！

要使环境保护工作取得实质性进展，需要各方同心协力，共同合作。电能表制造商现在可以用能效更高的新设计来替代旧的产品型号。如果电力企业能够多加重视节能标准的制定话，这一进程便可得以加速实现。双方都将成为赢家，因为电能表制造商可以根据新设计生产出更多的产品，电力企业可以通过功率节省有效实现电能表的“免费”安装。当然，最大的赢家将是我们所有的人。

参考文献

1. Steve Kromer, Chair of the Efficiency Valuation Organization (EVO).

2. Andrew Warren, Director of the Association for the Conservation of Energy

3. LinkSwitch-XT Family LNK362-364 energy efficient, low power offline switcher IC. Power Integrations Inc.

4. Nada Radovanovic –BSEE, Division manager of planning and new technologies, EPS-JP"Elektrovojvodina"

5. Power Integrations Inc. Design Idea DI-141

16 May 2007 Draft 1. R Ambrose

12 June 2007 Comments Doug Bailey

27 June 2007 Rev 1. R Ambrose

2 July 2007 Rav 2. R Ambrose

本文由Power Integrations公司供稿