一文秒懂“智能電能表”

核心提示：智能電能表作為智能電網營銷業務、用電信息和能源分配的末端設備，覆蓋范圍廣，在能源互聯網的建設過程中被賦予了新的使命及任務，智能電能表在滿足基礎的計量功能外，更需要滿足智能設備的靈活接入，實現設備數據的感知、采集和控制，不斷適應能源互聯網的建設需求與人民群眾日益多樣的服務需求。

當前智能電能表無法滿足未來能源互聯網末端應用需求

智能電能表是智能電網末端的重要組成部分，目前已接入4.9億智能電能表，覆蓋率達到99%以上。此外，智能電能表的非計量功能已經在配網運維管理、客戶體驗提升、服務國家能源戰略轉型升級等多個方面提供了強有力的數據支撐。隨著能源互聯網對信息感知的深度、廣度和密度提出的更高要求，智能電能表的問題也逐漸顯現出來。

另外，法制計量組織（OIML）頒布的《R46有功電能表建議》對電能表的技術及性能提出了新的要求與思路。電能表在當下及未來被賦予了新的使命及任務，智能電能表的發展需充分考慮標準的思想，在滿足基礎的計量功能外，更需要借助其點多面廣、與用戶聯系緊密的應用特點，拓展表計能源互聯網的特征屬性，為電力公司與用戶友好互動、協助用戶進行有效的能源管理以及提升臺區設備和綜合負荷的狀態感知提供幫助。

基于計量模組、管理模組、擴展模組架構設計的智能電能表功能特點
1.結構設計
智能電能表主要由計量模組、管理模組以及擴展模組三個部分構成：

計量模組是智能電能表的核心，承擔著法制計量的基本功能，保存了法制相關的電能、時間等原始數據，不僅為國家量值溯源和計量數據追溯提供法制依據，還為其他模組的數據應用和業務實現提供基礎數據。

管理模組是智能電能表的管理中心，采用可插拔式設計，通過標準化接口與計量模組、擴展模組建立連接，除具備營銷業務所要求的基本功能外，還負責其它模組的數據分發和管理工作。同時管理模組上加載輕量級操作系統，并部署多元化應用APP，能夠實現功能靈活配置、滿足升級需求。

擴展模組是智能電能表實現靈活、可擴展的主要體現形式，用戶可根據不同業務場景在電能表上選配不同的功能擴展模組，通過模組進一步拓展表計的通信、控制、計算、監測等功能。智能電能表的外觀結構設計如下圖所示。

2.功能特點
智能電能表在頂層設計時兼顧了安全性、可靠性、擴展性以及經濟性，具備如下功能特點：

(1)分布式、大容量存儲
智能電能表每個獨立的模組都分配相應的存儲空間，保存關鍵性的法制計量數據；另外，表計能夠存儲長達1年的分鐘級電量，可以滿足法制計量數據的溯源和其他業務對電能表數據采集頻度的差異化需求，支撐電力市場現貨交易的靈活電價機制。

(2)多元化高效通信
智能電能表管理模組標配低功耗藍牙，能同時與采集器、手持設備、用戶手機等外部設備進行數據交互，滿足運維、檢測、費控、人機交互等不同業務應用需求。擴展模組標配HPLC通信，并可通過標準化的接口滿足RS485、LoRa、M-Bus、NB-IoT、CAN等主流物聯網通信方式的接入。

(3)智能化顯示
智能電能表采用點陣式液晶，能夠個性化定制顯示字體的大小、顯示的內容，能夠方便地生成二維碼供運維人員和用戶掃描、查詢信息，滿足能源互聯網人機交互的發展需求。

(4)寬范圍精準計量
智能電能表能夠在20mA～100A的負載電流范圍內準確計量，滿足電動汽車等大功率、寬范圍負載的計量需求。同時表計具備諧波電能計量及監測功能，為未來電網諧波治理、電能質量參與貿易結算提供計量依據。

(5)異常感知監測
智能電能表可通過在接線端子內部放置熱敏電阻，實現在運表計端子溫度的在線監測，避免因電能表故障和人為原因造成的火災事故。此外表計能夠實現多種電網異常、電表異常、用電異常事件的主動上報，滿足故障定位、運維搶修等需求。

(6)操作系統應用
智能電能表的管理模組搭載了統一的操作系統，通過標準化的驅動接口實現了表計軟件與硬件的解耦合。操作系統的應用能夠更高效地利用智能電能表硬件資源，更方便地管理功能性軟件，更合理地實現功能的擴展應用。

(7)功能應用可擴展
智能電能表的硬件上配備3個功能擴展模組，采用標準化硬件接口來支持不同業務場景模組的選配；操作系統部署了多個應用APP，可通過APP軟件靈活擴展多個功能，滿足產品的快速迭代和升級需求，更好應對未來業務擴展帶來的挑戰。

(8)柔性負荷控制
智能電能表可在電力用戶欠費情況下不直接斷電，而是通過對負載電流的限制，在只滿足用戶照明、手機充電等基本的需求情況下，為用戶繳費充電預留充足的時間，體現國網公司服務的理念。

(9)可靠性提升
智能電能表采用電池可更換式設計，并與表內新增的超級電容配合，有效保證時鐘供電的可靠性；通過產品設計的優化及制造工藝的提升，表計的壽命延長至15年，提高現場運行可靠性。

支撐用戶側多應用場景的智能電能表
智能電能表的設計理念與能源互聯網的建設思路高度契合，可與其他設備協同配合，中國電力科學研究院計量研究所工程師。從事計量技術及計量設備的研究工作，主要參與智能電能表的技術研究及標準制定工作，在相關領域發表多篇論文和，曾獲中國電科院技術服務二等獎、三等獎.