泛在電力物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下新一代智能電能表技術(shù)展望

陳小飛

摘 要 對于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)來說，最重要的組成部分之一就是全新的智能電能表，其除了具有基本的電力計量屬性外也要匹配電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展情況，智能電能表技術(shù)的發(fā)展情況直接影響著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展情況。本文簡要闡述泛在電力物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下新一代智能電表技術(shù)方向，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)人士有所幫助。

關(guān)鍵詞 泛在電力物聯(lián)網(wǎng);智能電能表;技術(shù)展望

引言

相對于傳統(tǒng)智能電網(wǎng)來說，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是建立在大數(shù)據(jù)、云計算、移動物聯(lián)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來，能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)、通信網(wǎng)中各種設(shè)備的數(shù)據(jù)互聯(lián)和共享，具有更加廣泛的應(yīng)用場景。而新一代智能電表作為電力物聯(lián)網(wǎng)中最重要的傳感設(shè)備之一也需要具有更高的要求，在具有基本計量功能的同時也要滿足物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下業(yè)務(wù)的具體要求，所以其技術(shù)路線的先進性是非常重要的，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下新一代智能電能表技術(shù)將呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展方向，對其進行探討對于推動泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展具有現(xiàn)實意義。

1 新一代智能電能表技術(shù)展望

1.1 模塊化、可編程電能表

智能電能表要發(fā)展為以智能芯片為核心，具有電功率計量計時、計費、與上位機通訊、用電管理等功能，其主要實現(xiàn)分時智能計費。主要是對電壓、電流等參數(shù)進行采集，并通過處理后輸入微處理器進行運算，最終實現(xiàn)電能準確計量以及控制顯示。例如可以通過STC89C52單片機作為微處理器，利用電壓以及電流傳感器對于用戶電壓電流進行采集，并在單片機中進行電價計算。同時，在其中設(shè)置時鐘芯片，能夠有效提升STC89C52的精確度以及靈敏度，提升系統(tǒng)的時效性。另外，可以通過AD7755芯片實施電能的計量，適用于計量各種三項、單項配置條件下的有功、無功、視在電能。該芯片利用有功增益寄存器寫入數(shù)據(jù)，能夠改變輸出產(chǎn)生的平均功率，有效降低了編程的復(fù)雜性。

總的來說，新一代智能電能表要具有正方向有功電能量和四象限無功電能量的計量功能，并可以據(jù)此設(shè)置組合有功和組合無功電能量;具有分時計量功能，有功、無功電能量可對尖、峰、平、谷等各時段電能量及總電能量進行累計、存儲;可在約定的時間間隔內(nèi)，測量單向或雙向最大需量，分時段最大需量及其出現(xiàn)的日期和時間的需量測量功能;日歷、計時、閏年可自動轉(zhuǎn)換的時鐘功能;費率和時段功能，它具有兩套可以任意編程的費率和時段，并可在設(shè)定的時間點啟用另一套費率和時段。

1.2 移動終端式電能表（手機電表）

移動終端式電能表通過基表進行電能的計量，并且可以通過手機APP實現(xiàn)其管理。若是需要對其功能進行升級，用戶可以簡單的在電力企業(yè)指定網(wǎng)絡(luò)下載最新應(yīng)用版本即可。移動終端式電能表可以實現(xiàn)不同協(xié)議的通信（例如RS485、無線、紅外、藍牙等等），能夠?qū)⑵浔憷慕尤氲郊彝ゾW(wǎng)關(guān)當中。用戶利用家庭網(wǎng)絡(luò)就可以從專業(yè)APP中查看自身所需數(shù)據(jù)，例如歷史電量情況、當前的負荷狀態(tài)等等。另外，需要將APP的功能和現(xiàn)階段電力企業(yè)網(wǎng)上繳費的APP進行功能性重組，要確保電力交易的準確性。

1.3 營銷主站式電表（主站電表）

在基表方面，營銷主站式電表和移動終端式電表大體相同，區(qū)別在于營銷主站電表基表可以和管理模塊通過串口SPI進行通信。以無線通信技術(shù)以及高速電力線載波為基礎(chǔ)，通過5G移動通信技術(shù)將大量的數(shù)據(jù)快速傳送給營銷主站進行大數(shù)據(jù)分析，這樣就增強了電能表、采集終端和營銷主站之間的聯(lián)系，三者之間形成了綜合性電表。對于主站電表來說，其上行接口利用無線網(wǎng)絡(luò)以及電力線載波和新一代營銷主站實施數(shù)據(jù)的通信。

為了能夠進一步提升數(shù)據(jù)采集終端的數(shù)據(jù)處理能力以及計算能力、加強營銷主站大數(shù)據(jù)的處理能力，需要建立起不同形式的營銷主站，包括分布式主站、區(qū)域性主站等，以此來確保營銷主站和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的實時交互。

1.4 電動汽車的有序充電

電動汽車有序充電可以實現(xiàn)低谷用電、高峰放電的有效用電方式，能夠大大提升電網(wǎng)設(shè)備利用率。用戶可以利用手機等移動終端和客戶端能源路由器進行連接，利用5G網(wǎng)絡(luò)和藍牙同時發(fā)送充電申請，客戶端能源路由器以及主站會根據(jù)實時邏輯設(shè)定充電計劃并發(fā)送給客戶端能源路由器?？蛻舳四茉绰酚善鲿裾铡跋鹊较忍幚怼钡幕驹瓌t實現(xiàn)有序充電。客戶端能源路由器可以利用RS485或者CAN通信方式對于充電樁進行輸出功率控制，從而實現(xiàn)電動車的有序充電，具體如圖1所示。

1.5“多表合一”信息采集業(yè)務(wù)

城市的公共服務(wù)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的有序進行是確保人們正常生產(chǎn)生活的基礎(chǔ)，例如供水、供電、供熱、供氣等?！岸啾砗弦弧钡男畔⒉杉夹g(shù)就是利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)平臺對于終端用戶不同類型數(shù)據(jù)（水電氣熱等）實施統(tǒng)一性采集以及傳輸。此技術(shù)的運用不但能夠?qū)崿F(xiàn)水電氣熱的智能化管理，能夠為智慧城市建設(shè)打好基礎(chǔ)，同時也可以滿足用戶對于自身計量數(shù)據(jù)采集以及傳輸準確性和可靠性的要求，能夠?qū)Ω鞣N資源進行一體化采集，能夠有效提升服務(wù)水平和效率。在實施多表合一方案建設(shè)過程中，主要是利用現(xiàn)有用電信息采集系統(tǒng)主站和信道，同時對于電能表通信模塊進行優(yōu)化升級，最終實現(xiàn)水表、電表、熱表以及氣表的數(shù)據(jù)采集，其基本系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示[1]。

2 新一代智能電能表的后續(xù)展望

隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)后續(xù)不斷發(fā)展，對于智能電能表進行必要的升級改造已經(jīng)成為急需解決的問題，需要建立起全面感知、廣泛互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)表計體系。國家電網(wǎng)公司正在積極開展新一代智能電能表為基礎(chǔ)的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，在2019年已經(jīng)完成了新一代智能電能表的樣機研發(fā)，同時計劃在2020年發(fā)布全新的智能電能表企業(yè)標準，以此為基礎(chǔ)推動泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展。

在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，新一代智能電能表需要加快升級改造，需要有效實現(xiàn)信息的共享，能夠?qū)崿F(xiàn)電力企業(yè)和終端客戶的雙向互動，提升用戶服務(wù)質(zhì)量。對于電力企業(yè)來說，要確保新一代智能電能表在不同環(huán)境中能夠安全穩(wěn)定運行，一旦發(fā)生異常問題電能表可以自主感知周圍環(huán)境變化，同時可以主動通知周邊與之相連的電能表并上報異常信息。另外，電能表需要遵照實際需要進行功能性擴展，并且保證操作的方便性。同時，電力用戶也可以利用掃碼等方式輕松實現(xiàn)用電，可以最大限度上發(fā)揮家庭能源路由器功能，一旦存在安全隱患就可以在線預(yù)警[2]。

3 結(jié)束語

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為今后一定時期最為主要的電力能源體系的發(fā)展方向，其中新一代智能電能表作為最主要的傳感設(shè)備，其技術(shù)發(fā)展情況直接影響著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。本文主要闡述了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下新一代智能電能表技術(shù)發(fā)展情況，能夠?qū)Ψ涸陔娏ξ锫?lián)網(wǎng)發(fā)展提供一定參考和幫助。

參考文獻

[1] 侯興哲，劉型志，鄭可，等.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下新一代智能電能表技術(shù)展望[J].電測與儀表，2019，（7）：15-17.

[2] 彭楚寧，羅冉冉，王曉東.新一代智能電能表支撐泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究[J].電測與儀表，2019，（8）：18-19.