一文秒懂“智能电能表”

核心提示：智能电能表作为智能电网营销业务、用电信息和能源分配的末端设备，覆盖范围广，在能源互联网的建设过程中被赋予了新的使命及任务，智能电能表在满足基础的计量功能外，更需要满足智能设备的灵活接入，实现设备数据的感知、采集和控制，不断适应能源互联网的建设需求与人民群众日益多样的服务需求。

当前智能电能表无法满足未来能源互联网末端应用需求

智能电能表是智能电网末端的重要组成部分，目前已接入4.9亿智能电能表，覆盖率达到99%以上。此外，智能电能表的非计量功能已经在配网运维管理、客户体验提升、服务国家能源战略转型升级等多个方面提供了强有力的数据支撑。随着能源互联网对信息感知的深度、广度和密度提出的更高要求，智能电能表的问题也逐渐显现出来。

另外，法制计量组织（OIML）颁布的《R46有功电能表建议》对电能表的技术及性能提出了新的要求与思路。电能表在当下及未来被赋予了新的使命及任务，智能电能表的发展需充分考虑标准的思想，在满足基础的计量功能外，更需要借助其点多面广、与用户联系紧密的应用特点，拓展表计能源互联网的特征属性，为电力公司与用户友好互动、协助用户进行有效的能源管理以及提升台区设备和综合负荷的状态感知提供帮助。

基于计量模组、管理模组、扩展模组架构设计的智能电能表功能特点
1.结构设计
智能电能表主要由计量模组、管理模组以及扩展模组三个部分构成：

计量模组是智能电能表的核心，承担着法制计量的基本功能，保存了法制相关的电能、时间等原始数据，不仅为国家量值溯源和计量数据追溯提供法制依据，还为其他模组的数据应用和业务实现提供基础数据。

管理模组是智能电能表的管理中心，采用可插拔式设计，通过标准化接口与计量模组、扩展模组建立连接，除具备营销业务所要求的基本功能外，还负责其它模组的数据分发和管理工作。同时管理模组上加载轻量级操作系统，并部署多元化应用APP，能够实现功能灵活配置、满足升级需求。

扩展模组是智能电能表实现灵活、可扩展的主要体现形式，用户可根据不同业务场景在电能表上选配不同的功能扩展模组，通过模组进一步拓展表计的通信、控制、计算、监测等功能。智能电能表的外观结构设计如下图所示。

2.功能特点
智能电能表在顶层设计时兼顾了安全性、可靠性、扩展性以及经济性，具备如下功能特点：

(1)分布式、大容量存储
智能电能表每个独立的模组都分配相应的存储空间，保存关键性的法制计量数据；另外，表计能够存储长达1年的分钟级电量，可以满足法制计量数据的溯源和其他业务对电能表数据采集频度的差异化需求，支撑电力市场现货交易的灵活电价机制。

(2)多元化高效通信
智能电能表管理模组标配低功耗蓝牙，能同时与采集器、手持设备、用户手机等外部设备进行数据交互，满足运维、检测、费控、人机交互等不同业务应用需求。扩展模组标配HPLC通信，并可通过标准化的接口满足RS485、LoRa、M-Bus、NB-IoT、CAN等主流物联网通信方式的接入。

(3)智能化显示
智能电能表采用点阵式液晶，能够个性化定制显示字体的大小、显示的内容，能够方便地生成二维码供运维人员和用户扫描、查询信息，满足能源互联网人机交互的发展需求。

(4)宽范围精准计量
智能电能表能够在20mA～100A的负载电流范围内准确计量，满足电动汽车等大功率、宽范围负载的计量需求。同时表计具备谐波电能计量及监测功能，为未来电网谐波治理、电能质量参与贸易结算提供计量依据。

(5)异常感知监测
智能电能表可通过在接线端子内部放置热敏电阻，实现在运表计端子温度的在线监测，避免因电能表故障和人为原因造成的火灾事故。此外表计能够实现多种电网异常、电表异常、用电异常事件的主动上报，满足故障定位、运维抢修等需求。

(6)操作系统应用
智能电能表的管理模组搭载了统一的操作系统，通过标准化的驱动接口实现了表计软件与硬件的解耦合。操作系统的应用能够更高效地利用智能电能表硬件资源，更方便地管理功能性软件，更合理地实现功能的扩展应用。

(7)功能应用可扩展
智能电能表的硬件上配备3个功能扩展模组，采用标准化硬件接口来支持不同业务场景模组的选配；操作系统部署了多个应用APP，可通过APP软件灵活扩展多个功能，满足产品的快速迭代和升级需求，更好应对未来业务扩展带来的挑战。

(8)柔性负荷控制
智能电能表可在电力用户欠费情况下不直接断电，而是通过对负载电流的限制，在只满足用户照明、手机充电等基本的需求情况下，为用户缴费充电预留充足的时间，体现国网公司服务的理念。

(9)可靠性提升
智能电能表采用电池可更换式设计，并与表内新增的超级电容配合，有效保证时钟供电的可靠性；通过产品设计的优化及制造工艺的提升，表计的寿命延长至15年，提高现场运行可靠性。

支撑用户侧多应用场景的智能电能表
智能电能表的设计理念与能源互联网的建设思路高度契合，可与其他设备协同配合，中国电力科学研究院计量研究所工程师。从事计量技术及计量设备的研究工作，主要参与智能电能表的技术研究及标准制定工作，在相关领域发表多篇论文和，曾获中国电科院技术服务二等奖、三等奖.