智能计量技术

1、基本内容智 能 计 量 技 术 宁波三星电气股份有限公司2011年11月17日09:21:09 三. 智能电能表新技术 二. 智能计量技术发展 一. 智能电网的认知交 流 内 容电网面临的挑战 进入21世纪，随着全球资源、环境压力的不断增大，用户对电能可靠性和质量要求不断提升，电力行业正面临前所未有的挑战和机遇。技术标准进步设备老化智能计量需求响应环保压力成本上升电力需求增长09:21:09用户的需求便宜的电能可靠的电能高质的电能智能电网09:21:09电力公司的需求数字化电网信息化企业智能化运营精细化管理智能电网09:21:09可持续发展的需求节能减排提高能源效率开发新能源智能电网09:21

2、:09科学技术进步是基础智 能 电 网基础技术产业发展电子计算机通讯分布电源蓄能技术智能设备09:21:09智能电网的特征8开放提供电源及用户接入的智能化管理，既适应大电源接入，也适应分布式电源，特别是可再生能源的接入，实现“即插即用”，无扰接入、有序退出。安全更好地对人为或自然发生的扰动作出辨识与反应，在自然灾害、外力破坏和计算机攻击等不同情况下保证人身、设备、电网的安全。高效采用先进的实时监测、在线控制技术和需求侧引导，实现电网的优化运行、电力设施检修智能化管理和削峰填谷，增强电网输送能力，延长设备使用年限，提高能源利用效率。清洁支持风能、太阳能等可再生能源的大规模应用，为用户提供更丰富的

3、清洁能源。自愈通过对电网的实时监测、在线分析预测及自动控制，及时发现故障隐患，快速诊断、隔离、消除故障，自我恢复，避免发生大面积停电，提高电网运行的可靠性。09:21:09用户的感受实现智能电网的关键技术智能计量技术传感与通信技术分析与辅助决策技术 可视化展现与操作2022/8/151009:21:09 三. 智能电能表新技术 二. 智能计量技术发展 一. 智能电网的认知交 流 内 容用户增强对自身电力消耗的认知、提高用电透明度、优化电力消费;供应方实现计量计费一体化、降低运营管理成本。智能计量改变生活09:21:09 智能计量现状-欧洲 欧洲更关注分布式电网（微网）的建设，关注AMI的稳定性

4、、实时性09:21:09西班牙2018年，所有机械式电表都要换成智能电表，要能实现有功/无功计量、最大需量测量、用电负荷特性采集、电源管理、分时计费、远程抄表、远程断/供电、远程编程等功能。法国提出了3 个里程碑式的计划：到2012年，所有安装的电表都必须是智能电表；到2014 年底，50%的电表必须与AMM 系统相连；到2016年底，95%的电表必须与AMM 系统相连。意大利：2011年3500万户电表装完，全面实施系统。09:21:09鼓励消费者高度参与的互动性。适应所有的电源种类和电能储存方式。支持新产品、新服务的开发。提供适应数字经济发展需求的电能质量。提高电网营运效率。通过自动检测、

5、控制和修复来预防系统事故故障。全国1.5亿只电表，已装超过2000万只智能电表。09:21:09 智能计量现状-美国2010年3月“加强智能电网建设”被写入2010年政府工作报告，标志着中国智能电网进入快速发展阶段。2009年5月国家电网公司提出了坚强智能电网发展战略，全面推进智能电网建设工作。2009年国网启动智能电表，发布12个电表标准和24个采集系统标准。2010年至今，国网智能表已经累计招标1.2亿只左右，并实现信息采集及费控功， 至2015年安装智能电表2.3亿只。09:21:09 智能计量现状-中国 国网智能计量发展-技术方向以信息化(SG186)为核心的智能电表实施计划；实时双向

6、高速通信技术的研究（光纤、宽带载波、无线）；计量体系可靠性研究（评估、试验、认证、统计）；电科院正在进行电能表防强磁等研究；各网省更关注防窃电技术；数据安全及费控功能。09:21:09历史第一代智能表第二代智能表感应式电能表普通电子表部分功能表手动抄表为主双向电能计量；费控功能；分时、阶梯计量；自动抄表（AMR）为主；双向电能计量；监控、监测；费控功能；分时、阶梯计量；综合通信，双向互动；电能表的发展 智能电表作为智能电网神经末梢，为智能电网成为广域机器人提供感知数据，为实现多指标自趋优的智能电网提供数据支撑。09:21:092012年2008年2006年 智能电表是智能电网进入实际性发展的标

7、志，它能使客户做出“最聪明的”电力决策，进而增加客户用电的灵活性。智能电表是将百姓带入全民节能减排战役的重要技术变革。提高电网的可靠性减少电网的高峰负荷接入可再生能源智能电表从整个能源价值的角度帮助用户按最经济的方式使用电能。多项电能优质指标复费率及阶梯电价多种计量模式 高级计量架构(AMI)是实现智能电网的“信息化、数字化、自动化、互动化”的坚实基础，是实现智能用电的关键技术，成为未来家庭区域网络(HAN)的组成部分。AMI成为智能计量技术核心09:21:09 智能电表最大的特点就是交互。更加便捷和人性化的信息交互要求芯片的信息处理能力更强。智能电表要满足先进计量体系(AMI)，必将走模块化

8、、网络化及系统化的方向。09:21:09 只需通过更换部分功能模块就可以实现电能表的升级换代； 由于功能的模块化和结构的标准化，使得供用电管理部门在选购电 能表时不必依赖某一电能表厂家产品； 通过远程升级或更换模块的方法，提高可维护性并节省维护费用。模块化09:21:09模块化满足不同用户需求ATT7022B计量模块通讯模块载波模块显示模块电源模块AD7858ARDSP485芯片红外其他省份国网陕西地电变压器+7805变压器+DC/DC开关电源09:21:09 网络化可以实现将各种场合的电能数据进行实时采样和存储，并经通信网络的传输，将信息输送到用电信息管理系统中，通过数据共享和分析，实现供用

9、电管理部门对异地用电信息的实时测量和监控。网络化09:21:09系统化是综合利用成熟的计算机技术和电力系统自动化技术，在数据管理平台实现海量用电数据的有效分析、处理与管理。 在网络化和系统化的推动下，用电信息管理系统可以向着分布性和开放性的方向发展，使得用电信息管理功能的扩展更加灵活，性能不断提高，使用更加简便。系统化09:21:09智能电表的应用是实现智能家居的基础条件，利用先进的计算机技术、网络通讯技术将智能电表与家庭能源网络相结合，实现：1、让生活更便捷。可以实现自动抄表和自动转账交费等功能。2、让生活更低碳。可以接入小型家庭风力发电、屋顶光伏发电、储能等装置， 从而提高清洁能源消费比重

10、，减少城市污染。3、让生活更经济。可以帮助用户合理选择用电方式，节约用能，有效降低用 能费用支出。如：智能电表支持分时电价、阶梯电价等电价政策的执行。智能计量与智能家居的融合09:21:09智能电表融合高速通信实现增值服务09:21:0909:21:09 三. 智能电能表新技术 二. 智能计量技术发展 一. 智能电网的认知交 流 内 容智能电表新技术高精度计量新型电能计量计算技术冲击负荷电能计量谐波分析与计量新方法无功电能计量满足AMI功能要求多数据采集双向计量停电检测与智能家电接口通信功能窄带无线窄带PLC宽带无线: Wimax; Mcwill宽带PLC光纤通信规约DL/T 645IEC 6

11、205609:21:09智能电表新的技术 宽量程计量技术 低功耗节能设计 电能表SOC技术 电能表嵌入式通信接口 居民表防窃电技术 电能表长寿命可靠性设计 谐波、高压计量等研究 数字化电能表技术 DLMS/COSEM协议09:21:09宽量程计量技术 随着计量芯片（5000：1动态范围）和传感器技术的突破，目前已经可以实现100倍以上宽量程表计，如：1(100)A 表计。我公司的1（100）A 100倍量程表计。09:21:0909:21:09 开关电源及DC/DC模块的应用，把电源效率提升到85% ； 低功耗芯片应用，3V系统逐步替代5V系统； 电路设计时充分考虑节能降耗。低功耗节能设计 以

12、上技术的使用，使单相表基表（不含通信模块）的功耗低于1.0W。09:21:09分立元件集成电路 I C 系 统 芯 片System On A Chip(简称SOC)核心芯片SOC技术09:21:09SOC 的优点：降低开发及生产难度、提高系统可靠性。液晶驱动MCU时钟芯片计量芯片四合一方案SOC芯片普通方案09:21:09传统低速通信接口：红外、RS485、电力载波、窄带无线未来高速通信接口：宽带无线、GPRS/CDMA、光纤综合通信技术给电表带来了革命性发展09:21:09塑料光纤在智能表通信系统的应用快速安装：POF能够很容易地通过狭小的穿线管；容易连接：POF不用抛光液能达到很好的连接效

13、果， 连接时不需专用的 设备；低廉成本：由于具备以上两个优点，所以采用POF做传输介质的网络接入 系统，其造价要比石英光纤接入系统低很多；坚固耐用：POF光缆比石英光缆更加柔软耐用，弯曲半径也小。09:21:09POF塑料光纤的优点：双纤型POF技术性能：芯径1mm ，外径2.2mm ，百米百兆应用现状： 目前国外已经在抄表系统尝试应用；国内正在研究低成本的光电头，技术成熟后，可能会替代传统RS485及载波接口。09:21:09EPON光纤解决最后1公里问题EPON优势：规模成本低、高带宽、基于IP标准、成熟可靠09:21:09 未来光纤到户将使智能表进入高速可靠通信时代，为智能家居及智能计量

14、提供强大的支撑。电力光纤是指采用光纤复合低压电缆，将光纤随低压电力线敷设，实现到表到户，配合无源光网络技术，承载用电信息采集、智能用电双向交互、“三网融合”等业务。09:21:09电力光纤是三网融合的技术支撑窃电与电表防窃电技术单相居民表一火一地方式窃电短接火线窃电 电流反向窃电断零线方式窃电强交流磁场窃电开盖窃电（防撬铅封）09:21:09=i=1NNi(GiWiQiEi)元器件数量工作环境系数工作应力系数通用失效率通用质量系数S基于元器件应力法的可靠性预计模型09:21:09可靠性及长寿命研究可靠性设计原则09:21:09可靠性设计原则09:21:09数字化电能表技术 数字量信号输入，采用DSP处理技术，符合IEC61850-9-1、IEC61850-9-2标准规范标准的智能电表，适用于新型智能化变电站电能计量。09:21:09DLMS/COSEM通信协议DL/T