内容摘要
现代智能电能表是电能量结算的依据，保障法制计量的器具。保证电能表的准确度及可靠性是保证居民用电公平、电网收益合法的重要前提。
超级电容作为一种能源存储器件已在各个行业广泛应用，具有安全环保、可重复利用的优势和特点。在电能表中，超级电容作为时钟电池的后备能源，使表计停电后可靠运行，确保表计时钟误差可控。 本文以超级电容器在智能电能表上的应用为切入点，介绍超级电容的特点、原理及内部构成，评估超级电容器在表计运行中的可靠性。
关键词：电能表；超级电容；可靠性；储能
ABSTRACT
一气学院
Modern smart energy meter takesgreat responsibility to guaranteethelegal metrology as wel
l as to be the basis of energy calculation. Ensuring the accuracy and reliability of electricity meters ensures the fairness of citizen electricity consumption and the legitimacy of grid revenue.
As an energy device, supercapacitorhas the advantages and characteristics of safety, environment-friendliness and reusability, which have made it widely used in various industries.Super capacitor is used to be the backup for RTC battery when using in smart meters. It will powerthe RTC blockin case of power failure, to make the meter operate reliably and make the error of the clock controlled.
Based on the application of super capacitor in smart energy meter, this paper introduces the characteristics, principles and internal structures of super capacitor, and discusses the reliable operation scheme of its use in meter.
Keywords: smart energy meter, super capacitor, reliability, energy storage
0引言
智能电能表作为智能电网信息系统结构体系中最基本的采集设备，一般由测量单元、数据处理单元、通信单元、供电单元等组成, 具有电能量计量、数据处理、实时监测、自动控制、信息交互等功能[1]高梁红。
热熔胶封箱机时钟准确性作为评估电能表性能的重要指标之一，关系到冻结电量数据的准确性，随着我国阶梯电价和分时电价政策的推行，时钟偏差过大引发的冻结电量错误将导致阶梯计费错误，无法保证居民用电公平。
电能表挂网正常运行期间，时钟模块由电网提供能量驱动；电网维修或停电期间，电能表采用内置时钟电池供电以保障时钟模块正常运行。但在实际应用中因电池质量不过关、应用设计不合理造成的电池欠压问题偶有发生[2]，因此超级电容器作为区别于锂电池的可循环能源存储器件，被广泛应用于电子式电能表，作为后备能源，保障时钟模块的精度。
1超级电容简介
vobu1957年，通用电气公司一篇使用多孔碳电极的电解质电容器专利出现后，超级电容作为一种双电层电容器，开始被实际应用[3]。
超级电容是由两个隔开的绝缘多孔电极，和含有大量离子的电解液组成。其原理与普通电解电容不同，储能过程中只存在静电产生的离子迁移，不发生氧化还原反应。 1.1结构组成
超级电容一般由电极、电解液、隔膜及其他辅材构成。
电极作为超级电容最重要的部分，一般由集流体、活性材料、导电胶组成。集流体作为结构支撑活性材料，用于电子的输出，不与电解液发生化学反应，一般使用导电金属，最常用铝制造。
活性材料一般采用活性炭，用于吸附离子、储存能量，具有较大的比表面积，由木材基活性炭、椰壳基活性炭等构成。
导电胶用于改善活性炭的导电性能，便于将能量输送给集流体，目前为止，制造商一般采用炭黑作为超级电容的导电添加剂。
电解液也叫电解质，提供了双电层的阴阳离子，其性能直接影响超级电容的寿命，分为水
系电解液与有机电解液两类。其关键参数在于导电性、电化学稳定性、热稳定性和安全性。
隔膜具有离子穿透性，将正负电极隔开，以免存有离子的碳迁移发生短路，允许电解液的阴阳离子自由通过。隔膜一般是纤维类材质制成，形成了超级电容30%的阻抗[3]。
1.2工作原理
充电时，电极被施加电压，电解液中的阴阳离子受电极的静电作用通过隔膜，存储到活性炭致密的孔洞中。放电时，通过集流体上的电子从外侧回路迁移，达到输出电流的作用，放电后阴阳离子结合恢复到电解液状态。
图1 超级电容组成及工作原理
1.3应用特性
超级电容具有的优点包括：
（1）功率密度高，是普通电池的10~100倍，可达10kW/kg。可瞬间释放较大能量，充电速度也较快。
（2）循环寿命长，长时间工作容量不易衰减，满足电能表寿命要求。
（3）工作温度宽，普通电池低温下化学反应微弱，而超级电容一般可在-40℃~70℃温度范围内工作，满足电能表工作环境要求[4]。
电热恒温鼓风干燥机缺点主要有：电量控制
（1）端电压变化浮动大，由于超级电容存储的电能与端电压平方成正比，所以当释放能量时端电压相应减小，难以作为恒压源使用。
（2）能量密度低，储能靠物理方式，难以比拟化学电池。
2超级电容在电能表的应用
2.1应用电路
以国网单相智能电能表为例，电源系统一般采用线性变压器将市电变压整流，再经过LDO、DCDC等直流电压变换器件，供给单片机及其他功能模块。超级电容一般采用恒压串电阻充电，简化后的电路示意图如下：
