智能計量技術(shù)

1、基本內(nèi)容智 能 計 量 技 術(shù) 寧波三星電氣股份有限公司2011年11月17日09:21:09 三. 智能電能表新技術(shù) 二. 智能計量技術(shù)發(fā)展 一. 智能電網(wǎng)的認(rèn)知交 流 內(nèi) 容電網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn) 進入21世紀(jì)，隨著全球資源、環(huán)境壓力的不斷增大，用戶對電能可靠性和質(zhì)量要求不斷提升，電力行業(yè)正面臨前所未有的挑戰(zhàn)和機遇。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進步設(shè)備老化智能計量需求響應(yīng)環(huán)保壓力成本上升電力需求增長09:21:09用戶的需求便宜的電能可靠的電能高質(zhì)的電能智能電網(wǎng)09:21:09電力公司的需求數(shù)字化電網(wǎng)信息化企業(yè)智能化運營精細化管理智能電網(wǎng)09:21:09可持續(xù)發(fā)展的需求節(jié)能減排提高能源效率開發(fā)新能源智能電網(wǎng)09:21

2、:09科學(xué)技術(shù)進步是基礎(chǔ)智 能 電 網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展電子計算機通訊分布電源蓄能技術(shù)智能設(shè)備09:21:09智能電網(wǎng)的特征8開放提供電源及用戶接入的智能化管理，既適應(yīng)大電源接入，也適應(yīng)分布式電源，特別是可再生能源的接入，實現(xiàn)“即插即用”，無擾接入、有序退出。安全更好地對人為或自然發(fā)生的擾動作出辨識與反應(yīng)，在自然災(zāi)害、外力破壞和計算機攻擊等不同情況下保證人身、設(shè)備、電網(wǎng)的安全。高效采用先進的實時監(jiān)測、在線控制技術(shù)和需求側(cè)引導(dǎo)，實現(xiàn)電網(wǎng)的優(yōu)化運行、電力設(shè)施檢修智能化管理和削峰填谷，增強電網(wǎng)輸送能力，延長設(shè)備使用年限，提高能源利用效率。清潔支持風(fēng)能、太陽能等可再生能源的大規(guī)模應(yīng)用，為用戶提供更豐富的

3、清潔能源。自愈通過對電網(wǎng)的實時監(jiān)測、在線分析預(yù)測及自動控制，及時發(fā)現(xiàn)故障隱患，快速診斷、隔離、消除故障，自我恢復(fù)，避免發(fā)生大面積停電，提高電網(wǎng)運行的可靠性。09:21:09用戶的感受實現(xiàn)智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)智能計量技術(shù)傳感與通信技術(shù)分析與輔助決策技術(shù) 可視化展現(xiàn)與操作2022/8/151009:21:09 三. 智能電能表新技術(shù) 二. 智能計量技術(shù)發(fā)展 一. 智能電網(wǎng)的認(rèn)知交 流 內(nèi) 容用戶增強對自身電力消耗的認(rèn)知、提高用電透明度、優(yōu)化電力消費;供應(yīng)方實現(xiàn)計量計費一體化、降低運營管理成本。智能計量改變生活09:21:09 智能計量現(xiàn)狀-歐洲 歐洲更關(guān)注分布式電網(wǎng)（微網(wǎng)）的建設(shè)，關(guān)注AMI的穩(wěn)定性

4、、實時性09:21:09西班牙2018年，所有機械式電表都要換成智能電表，要能實現(xiàn)有功/無功計量、最大需量測量、用電負(fù)荷特性采集、電源管理、分時計費、遠程抄表、遠程斷/供電、遠程編程等功能。法國提出了3 個里程碑式的計劃：到2012年，所有安裝的電表都必須是智能電表；到2014 年底，50%的電表必須與AMM 系統(tǒng)相連；到2016年底，95%的電表必須與AMM 系統(tǒng)相連。意大利：2011年3500萬戶電表裝完，全面實施系統(tǒng)。09:21:09鼓勵消費者高度參與的互動性。適應(yīng)所有的電源種類和電能儲存方式。支持新產(chǎn)品、新服務(wù)的開發(fā)。提供適應(yīng)數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展需求的電能質(zhì)量。提高電網(wǎng)營運效率。通過自動檢測、

5、控制和修復(fù)來預(yù)防系統(tǒng)事故故障。全國1.5億只電表，已裝超過2000萬只智能電表。09:21:09 智能計量現(xiàn)狀-美國2010年3月“加強智能電網(wǎng)建設(shè)”被寫入2010年政府工作報告，標(biāo)志著中國智能電網(wǎng)進入快速發(fā)展階段。2009年5月國家電網(wǎng)公司提出了堅強智能電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略，全面推進智能電網(wǎng)建設(shè)工作。2009年國網(wǎng)啟動智能電表，發(fā)布12個電表標(biāo)準(zhǔn)和24個采集系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。2010年至今，國網(wǎng)智能表已經(jīng)累計招標(biāo)1.2億只左右，并實現(xiàn)信息采集及費控功， 至2015年安裝智能電表2.3億只。09:21:09 智能計量現(xiàn)狀-中國 國網(wǎng)智能計量發(fā)展-技術(shù)方向以信息化(SG186)為核心的智能電表實施計劃；實時雙向

6、高速通信技術(shù)的研究（光纖、寬帶載波、無線）；計量體系可靠性研究（評估、試驗、認(rèn)證、統(tǒng)計）；電科院正在進行電能表防強磁等研究；各網(wǎng)省更關(guān)注防竊電技術(shù)；數(shù)據(jù)安全及費控功能。09:21:09歷史第一代智能表第二代智能表感應(yīng)式電能表普通電子表部分功能表手動抄表為主雙向電能計量；費控功能；分時、階梯計量；自動抄表（AMR）為主；雙向電能計量；監(jiān)控、監(jiān)測；費控功能；分時、階梯計量；綜合通信，雙向互動；電能表的發(fā)展 智能電表作為智能電網(wǎng)神經(jīng)末梢，為智能電網(wǎng)成為廣域機器人提供感知數(shù)據(jù)，為實現(xiàn)多指標(biāo)自趨優(yōu)的智能電網(wǎng)提供數(shù)據(jù)支撐。09:21:092012年2008年2006年 智能電表是智能電網(wǎng)進入實際性發(fā)展的標(biāo)

7、志，它能使客戶做出“最聰明的”電力決策，進而增加客戶用電的靈活性。智能電表是將百姓帶入全民節(jié)能減排戰(zhàn)役的重要技術(shù)變革。提高電網(wǎng)的可靠性減少電網(wǎng)的高峰負(fù)荷接入可再生能源智能電表從整個能源價值的角度幫助用戶按最經(jīng)濟的方式使用電能。多項電能優(yōu)質(zhì)指標(biāo)復(fù)費率及階梯電價多種計量模式 高級計量架構(gòu)(AMI)是實現(xiàn)智能電網(wǎng)的“信息化、數(shù)字化、自動化、互動化”的堅實基礎(chǔ)，是實現(xiàn)智能用電的關(guān)鍵技術(shù)，成為未來家庭區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(HAN)的組成部分。AMI成為智能計量技術(shù)核心09:21:09 智能電表最大的特點就是交互。更加便捷和人性化的信息交互要求芯片的信息處理能力更強。智能電表要滿足先進計量體系(AMI)，必將走模塊化

8、、網(wǎng)絡(luò)化及系統(tǒng)化的方向。09:21:09 只需通過更換部分功能模塊就可以實現(xiàn)電能表的升級換代； 由于功能的模塊化和結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化，使得供用電管理部門在選購電 能表時不必依賴某一電能表廠家產(chǎn)品； 通過遠程升級或更換模塊的方法，提高可維護性并節(jié)省維護費用。模塊化09:21:09模塊化滿足不同用戶需求ATT7022B計量模塊通訊模塊載波模塊顯示模塊電源模塊AD7858ARDSP485芯片紅外其他省份國網(wǎng)陜西地電變壓器+7805變壓器+DC/DC開關(guān)電源09:21:09 網(wǎng)絡(luò)化可以實現(xiàn)將各種場合的電能數(shù)據(jù)進行實時采樣和存儲，并經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸，將信息輸送到用電信息管理系統(tǒng)中，通過數(shù)據(jù)共享和分析，實現(xiàn)供用

9、電管理部門對異地用電信息的實時測量和監(jiān)控。網(wǎng)絡(luò)化09:21:09系統(tǒng)化是綜合利用成熟的計算機技術(shù)和電力系統(tǒng)自動化技術(shù)，在數(shù)據(jù)管理平臺實現(xiàn)海量用電數(shù)據(jù)的有效分析、處理與管理。 在網(wǎng)絡(luò)化和系統(tǒng)化的推動下，用電信息管理系統(tǒng)可以向著分布性和開放性的方向發(fā)展，使得用電信息管理功能的擴展更加靈活，性能不斷提高，使用更加簡便。系統(tǒng)化09:21:09智能電表的應(yīng)用是實現(xiàn)智能家居的基礎(chǔ)條件，利用先進的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)將智能電表與家庭能源網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，實現(xiàn)：1、讓生活更便捷?？梢詫崿F(xiàn)自動抄表和自動轉(zhuǎn)賬交費等功能。2、讓生活更低碳。可以接入小型家庭風(fēng)力發(fā)電、屋頂光伏發(fā)電、儲能等裝置， 從而提高清潔能源消費比重

10、，減少城市污染。3、讓生活更經(jīng)濟?？梢詭椭脩艉侠磉x擇用電方式，節(jié)約用能，有效降低用 能費用支出。如：智能電表支持分時電價、階梯電價等電價政策的執(zhí)行。智能計量與智能家居的融合09:21:09智能電表融合高速通信實現(xiàn)增值服務(wù)09:21:0909:21:09 三. 智能電能表新技術(shù) 二. 智能計量技術(shù)發(fā)展 一. 智能電網(wǎng)的認(rèn)知交 流 內(nèi) 容智能電表新技術(shù)高精度計量新型電能計量計算技術(shù)沖擊負(fù)荷電能計量諧波分析與計量新方法無功電能計量滿足AMI功能要求多數(shù)據(jù)采集雙向計量停電檢測與智能家電接口通信功能窄帶無線窄帶PLC寬帶無線: Wimax; Mcwill寬帶PLC光纖通信規(guī)約DL/T 645IEC 6

11、205609:21:09智能電表新的技術(shù) 寬量程計量技術(shù) 低功耗節(jié)能設(shè)計 電能表SOC技術(shù) 電能表嵌入式通信接口 居民表防竊電技術(shù) 電能表長壽命可靠性設(shè)計 諧波、高壓計量等研究 數(shù)字化電能表技術(shù) DLMS/COSEM協(xié)議09:21:09寬量程計量技術(shù) 隨著計量芯片（5000：1動態(tài)范圍）和傳感器技術(shù)的突破，目前已經(jīng)可以實現(xiàn)100倍以上寬量程表計，如：1(100)A 表計。我公司的1（100）A 100倍量程表計。09:21:0909:21:09 開關(guān)電源及DC/DC模塊的應(yīng)用，把電源效率提升到85% ； 低功耗芯片應(yīng)用，3V系統(tǒng)逐步替代5V系統(tǒng)； 電路設(shè)計時充分考慮節(jié)能降耗。低功耗節(jié)能設(shè)計 以

12、上技術(shù)的使用，使單相表基表（不含通信模塊）的功耗低于1.0W。09:21:09分立元件集成電路 I C 系 統(tǒng) 芯 片System On A Chip(簡稱SOC)核心芯片SOC技術(shù)09:21:09SOC 的優(yōu)點：降低開發(fā)及生產(chǎn)難度、提高系統(tǒng)可靠性。液晶驅(qū)動MCU時鐘芯片計量芯片四合一方案SOC芯片普通方案09:21:09傳統(tǒng)低速通信接口：紅外、RS485、電力載波、窄帶無線未來高速通信接口：寬帶無線、GPRS/CDMA、光纖綜合通信技術(shù)給電表帶來了革命性發(fā)展09:21:09塑料光纖在智能表通信系統(tǒng)的應(yīng)用快速安裝：POF能夠很容易地通過狹小的穿線管；容易連接：POF不用拋光液能達到很好的連接效

13、果， 連接時不需專用的 設(shè)備；低廉成本：由于具備以上兩個優(yōu)點，所以采用POF做傳輸介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)接入 系統(tǒng)，其造價要比石英光纖接入系統(tǒng)低很多；堅固耐用：POF光纜比石英光纜更加柔軟耐用，彎曲半徑也小。09:21:09POF塑料光纖的優(yōu)點：雙纖型POF技術(shù)性能：芯徑1mm ，外徑2.2mm ，百米百兆應(yīng)用現(xiàn)狀： 目前國外已經(jīng)在抄表系統(tǒng)嘗試應(yīng)用；國內(nèi)正在研究低成本的光電頭，技術(shù)成熟后，可能會替代傳統(tǒng)RS485及載波接口。09:21:09EPON光纖解決最后1公里問題EPON優(yōu)勢：規(guī)模成本低、高帶寬、基于IP標(biāo)準(zhǔn)、成熟可靠09:21:09 未來光纖到戶將使智能表進入高速可靠通信時代，為智能家居及智能計量

14、提供強大的支撐。電力光纖是指采用光纖復(fù)合低壓電纜，將光纖隨低壓電力線敷設(shè)，實現(xiàn)到表到戶，配合無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，承載用電信息采集、智能用電雙向交互、“三網(wǎng)融合”等業(yè)務(wù)。09:21:09電力光纖是三網(wǎng)融合的技術(shù)支撐竊電與電表防竊電技術(shù)單相居民表一火一地方式竊電短接火線竊電 電流反向竊電斷零線方式竊電強交流磁場竊電開蓋竊電（防撬鉛封）09:21:09=i=1NNi(GiWiQiEi)元器件數(shù)量工作環(huán)境系數(shù)工作應(yīng)力系數(shù)通用失效率通用質(zhì)量系數(shù)S基于元器件應(yīng)力法的可靠性預(yù)計模型09:21:09可靠性及長壽命研究可靠性設(shè)計原則09:21:09可靠性設(shè)計原則09:21:09數(shù)字化電能表技術(shù) 數(shù)字量信號輸入，采用DSP處理技術(shù)，符合IEC61850-9-1、IEC61850-9-2標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的智能電表，適用于新型智能化變電站電能計量。09:21:09DLMS/COSEM通信協(xié)議DL/T