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，覆蓋范圍極廣，在能源互聯網的建設過程中被賦予了新的使命及任務，新一代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，國際法制計量組織（OIML）頒布的《R46有功電能表國際建議》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，新一代智能電能表的發展需充分考慮國際標準的先進思想，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

架構設計的新一代智能電能表功能特點

1.結構設計

新一代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。

計量模組是新一代智能電能表的核心，承擔著法制計量的基本功能，保存了所有法制相關的電能、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。

管理模組是新一代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。

擴展模組是新一代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。新一代智能電能表的外觀結構設計如下圖所示。

外觀

新一代智能電能表外觀結構設計

2.功能特點

新一代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

新一代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

新一代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

新一代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

新一代智能電能表能夠在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

新一代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

新一代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

新一代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

新一代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、手機充電等最基本的需求情況下，為用戶繳費充電預留充足的時間，體現國網公司優質服務的理念。

（9）可靠性提升

新一代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

新一代智能電能表

新一代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，可與其他專業設備協同配合，支撐如下應用場景：

（1）居民家庭智慧用能

新一代智能電能表通過配置非介入式負荷辨識模組，采集用戶總進線處的電壓、電流、時間等數據，配合具備隨器計量功能的智能家電、智能插座等新產品，依托大數據算法實現對家電負荷類型和狀態分析，為居民家庭提供用能統計分析、家電需求響應、電氣故障預警等增值服務，提高居民家庭用能水平。

（2）電動汽車及分布式能源服務

新一代智能電能表通過配置有序充電模組，能夠實現對臺區各能源設施、用能設備和電動汽車實時狀態的采集、感知和控制。新一代智能電能表與臺區管理單元及系統主站共同實現規模化電動汽車有序充電和分布式能源的消納，實現全網的負荷調度，滿足臺區側源網荷儲協同服務的需求，為客戶提供優質用能服務。

（3）社區多能服務

新一代智能電能表不僅能夠實現電氣信息的采集，更能通過增加不同類型的通信模組實現熱、水、氣表的數據采集，實現社區范圍內電、熱、水、氣交互耦合與協同控制，在保證社區用能舒適性的前提下，達到最優經濟用能，同時促進社區清潔能源消納。

新一代智能電能表能夠滿足各類交互式用能設備的廣泛接入，實現綜合能源一體化采集、狀態感知、實時監視和協調控制，達成源網荷儲協同服務。新一代智能電能表在未來的應用落地將支持國家電網公司向“建設具有中國特色國際領先的能源互聯網企業”的戰略目標邁進。

趙婷

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，主要參與新一代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專利，曾獲中國電科院技術服務二等獎、三等獎。
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