泛在电力物联网环境下新一代智能电能表技术展望

陈小飞

摘 要 对于泛在电力物联网来说，最重要的组成部分之一就是全新的智能电能表，其除了具有基本的电力计量属性外也要匹配电力物联网的发展情况，智能电能表技术的发展情况直接影响着泛在电力物联网的发展情况。本文简要阐述泛在电力物联网环境下新一代智能电表技术方向，希望能够对相关人士有所帮助。

关键词 泛在电力物联网;智能电能表;技术展望

引言

相对于传统智能电网来说，泛在电力物联网是建立在大数据、云计算、移动物联技术基础上发展而来，能够实现互联网、传感网、通信网中各种设备的数据互联和共享，具有更加广泛的应用场景。而新一代智能电表作为电力物联网中最重要的传感设备之一也需要具有更高的要求，在具有基本计量功能的同时也要满足物联网环境下业务的具体要求，所以其技术路线的先进性是非常重要的，泛在电力物联网环境下新一代智能电能表技术将呈现出多元化的发展方向，对其进行探讨对于推动泛在电力物联网的发展具有现实意义。

1 新一代智能电能表技术展望

1.1 模块化、可编程电能表

智能电能表要发展为以智能芯片为核心，具有电功率计量计时、计费、与上位机通讯、用电管理等功能，其主要实现分时智能计费。主要是对电压、电流等参数进行采集，并通过处理后输入微处理器进行运算，最终实现电能准确计量以及控制显示。例如可以通过STC89C52单片机作为微处理器，利用电压以及电流传感器对于用户电压电流进行采集，并在单片机中进行电价计算。同时，在其中设置时钟芯片，能够有效提升STC89C52的精确度以及灵敏度，提升系统的时效性。另外，可以通过AD7755芯片实施电能的计量，适用于计量各种三项、单项配置条件下的有功、无功、视在电能。该芯片利用有功增益寄存器写入数据，能够改变输出产生的平均功率，有效降低了编程的复杂性。

总的来说，新一代智能电能表要具有正方向有功电能量和四象限无功电能量的计量功能，并可以据此设置组合有功和组合无功电能量;具有分时计量功能，有功、无功电能量可对尖、峰、平、谷等各时段电能量及总电能量进行累计、存储;可在约定的时间间隔内，测量单向或双向最大需量，分时段最大需量及其出现的日期和时间的需量测量功能;日历、计时、闰年可自动转换的时钟功能;费率和时段功能，它具有两套可以任意编程的费率和时段，并可在设定的时间点启用另一套费率和时段。

1.2 移动终端式电能表（手机电表）

移动终端式电能表通过基表进行电能的计量，并且可以通过手机APP实现其管理。若是需要对其功能进行升级，用户可以简单的在电力企业指定网络下载最新应用版本即可。移动终端式电能表可以实现不同协议的通信（例如RS485、无线、红外、蓝牙等等），能够将其便利的接入到家庭网关当中。用户利用家庭网络就可以从专业APP中查看自身所需数据，例如历史电量情况、当前的负荷状态等等。另外，需要将APP的功能和现阶段电力企业网上缴费的APP进行功能性重组，要确保电力交易的准确性。

1.3 营销主站式电表（主站电表）

在基表方面，营销主站式电表和移动终端式电表大体相同，区别在于营销主站电表基表可以和管理模块通过串口SPI进行通信。以无线通信技术以及高速电力线载波为基础，通过5G移动通信技术将大量的数据快速传送给营销主站进行大数据分析，这样就增强了电能表、采集终端和营销主站之间的联系，三者之间形成了综合性电表。对于主站电表来说，其上行接口利用无线网络以及电力线载波和新一代营销主站实施数据的通信。

为了能够进一步提升数据采集终端的数据处理能力以及计算能力、加强营销主站大数据的处理能力，需要建立起不同形式的营销主站，包括分布式主站、区域性主站等，以此来确保营销主站和泛在电力物联网数据的实时交互。

1.4 电动汽车的有序充电

电动汽车有序充电可以实现低谷用电、高峰放电的有效用电方式，能够大大提升电网设备利用率。用户可以利用手机等移动终端和客户端能源路由器进行连接，利用5G网络和蓝牙同时发送充电申请，客户端能源路由器以及主站会根据实时逻辑设定充电计划并发送给客户端能源路由器。客户端能源路由器会遵照“先到先处理”的基本原则实现有序充电。客户端能源路由器可以利用RS485或者CAN通信方式对于充电桩进行输出功率控制，从而实现电动车的有序充电，具体如图1所示。

1.5“多表合一”信息采集业务

城市的公共服务和基础设施建设的有序进行是确保人们正常生产生活的基础，例如供水、供电、供热、供气等。“多表合一”的信息采集技术就是利用互联网、大数据、云计算、物联网平台对于终端用户不同类型数据（水电气热等）实施统一性采集以及传输。此技术的运用不但能够实现水电气热的智能化管理，能够为智慧城市建设打好基础，同时也可以满足用户对于自身计量数据采集以及传输准确性和可靠性的要求，能够对各种资源进行一体化采集，能够有效提升服务水平和效率。在实施多表合一方案建设过程中，主要是利用现有用电信息采集系统主站和信道，同时对于电能表通信模块进行优化升级，最终实现水表、电表、热表以及气表的数据采集，其基本系统架构如图2所示[1]。

2 新一代智能电能表的后续展望

随着泛在电力物联网后续不断发展，对于智能电能表进行必要的升级改造已经成为急需解决的问题，需要建立起全面感知、广泛互联的网络架构表计体系。国家电网公司正在积极开展新一代智能电能表为基础的泛在电力物联网建设，在2019年已经完成了新一代智能电能表的样机研发，同时计划在2020年发布全新的智能电能表企业标准，以此为基础推动泛在电力物联网的快速发展。

在泛在电力物联网环境下，新一代智能电能表需要加快升级改造，需要有效实现信息的共享，能够实现电力企业和终端客户的双向互动，提升用户服务质量。对于电力企业来说，要确保新一代智能电能表在不同环境中能够安全稳定运行，一旦发生异常问题电能表可以自主感知周围环境变化，同时可以主动通知周边与之相连的电能表并上报异常信息。另外，电能表需要遵照实际需要进行功能性扩展，并且保证操作的方便性。同时，电力用户也可以利用扫码等方式轻松实现用电，可以最大限度上发挥家庭能源路由器功能，一旦存在安全隱患就可以在线预警[2]。

3 结束语

泛在电力物联网已经成为今后一定时期最为主要的电力能源体系的发展方向，其中新一代智能电能表作为最主要的传感设备，其技术发展情况直接影响着泛在电力物联网的发展。本文主要阐述了泛在电力物联网环境下新一代智能电能表技术发展情况，能够对泛在电力物联网发展提供一定参考和帮助。

参考文献

[1] 侯兴哲，刘型志，郑可，等.泛在电力物联网环境下新一代智能电能表技术展望[J].电测与仪表，2019，（7）：15-17.

[2] 彭楚宁，罗冉冉，王晓东.新一代智能电能表支撑泛在电力物联网技术研究[J].电测与仪表，2019，（8）：18-19.