浅谈智能电表的应用

浅谈智能电表的应用

摘要：2019年年初，国家电网有限公司首次提出“三型两网”的新战略，从建设

智能电网这一张网到建设智能电网和泛在电力物联网两张网。构建万物互联的电

力物联网，是将电力用户及其设备、电网企业及其设备、发电企业及其设备、供

应商及其设备，以及人和物连接起来，产生共享数据。最重要、最紧迫的任务是

先期解决“泛在连接”、”全息感知”的问题，而智能电表作为“泛在连接”的节点，

是连接着国家基准、各级计量标准和千家万户的链条，肩负着向供电公司、发电

企业进行电能计量标准量值传递的重任，是电能量交互服务的重要载体。本文解

释了智能电表的概念，简述了智能电表对泛在电力物联网的重要意义，物联网对

智能电表的要求。

关键词：智能电表；物联网；意义；要求

一、引言

为贯彻落实中央、国务院“推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳安全高效

的能源体系”决策部署。2019年3月8日，国家电网有限公司首次提出了“三型两网”的新战略，即打造“枢纽型”、“平台型”和“共享型”企业，建设运营坚强智能电

网和泛在电力物联网。用国家电网董事长寇伟的原话定义是，泛在电力物联网就

是围绕电力系统各环节，充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通

信技术，实现电力系统各环节万物互联、人机交互，具有状态全面感知、信息高

效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。

针对泛在电力物联网建设内容，国家电网指出将重点落在数据共享、技术攻关、基础支撑、安全防护等多个方面。其中，至关重要的就是用电数据共享和基

础实施支撑，而能够实现这一场景的就是智能电网的各类终端，比如智能电表。

近几年来，智能电表和智慧云平台之间的深度融合，增进了电网、企业和用

户之间的密切性、互动性。为实现国网提出的“泛在电力物联网”，除特高压电网

之外，智能电表也成为实现这一重大战略转型的主要基调。目前，国网接入智能

电表等各类终端高达5.4亿台，但这与国网提出的“三型两网”战略目标仍存在不足。占国网系统接入终端设备总量的90％。智能电表量多、分布，与用户、电网

企业、发电企业、供应商的设备都距离相近，自然方便地进行”泛在连接”、”全息

感知”。同时，这些全息感知信息的上传通信系统是现成的，可以节省远程通信再投资。

二、智能电表的概念和现状

智能电表，是智能电网的终端，它已经不是传统意义上的电能表。除了具备

准确计量客户使用电能的功能外，为了适应智能电网和新能源的使用，它还具有

双向多种费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能、防窃电功能等智能化的功能，代表着未来节能型智能电网最终用户智能化终

端的发展方向。

而现行的国网智能电表空有其名，所谓的“智能”，实际上仅仅具有数据处理、实时监测、自动控制、信息交互等初级、基础性互动功能。真正的“智能”，是直

接支持各类互动业务，主要有双向电能计量及电网量测自动化功能、配电网与用

户之间用电信息的基础交互功能；是电能量交互服务的高级专业服务，为客户侧

分布式电源、储存装置、电动汽车等提供便捷的接入服务，实现包括双向计量计费、保护控制、智能调配在内的服务功能，支撑电能量的友好交互；是用能互动

服务的高级专业服务，包括用户用能设备管理与控制、用能诊断与优化策略、自

动需求响应等业务，为优化用户用能模式、实现供需优化平衡提供技术手段。

目前，尚无面向配电网与用户的高级互动/”智能”功能，就是说暂不具备与用户、各行各业设备进行泛在连接、双向通信的条件。在2009版国网智能电表企

业系列标准制订时，对智能电表高级互动/”智能”功能的定位有争议，最终导致与

国际智能电表发展的技术路线不同，国网智能电表设计出现高级互动/”智能”功能

的缺失。综上考虑，当下，国网立项加快开发智能电表”智能”功能，是推进泛在

电力物联网双向电力流贸易结算计量”泛在连接”、”全息感知”要求落地的最优选项。

三、智能电表对泛在电力物联网的意义

2018年，国网智能电表安装应用总量为4.7亿只。其中：A类大型专变用户254万只、B类中小型专变用户587万只、C类三相一般工商用户2784万只、D

类单相一般工商用户2138.5万只、E类居民用户、40631.5万只、F5类公配变考

核表600万只、F1--F4类电网关口计量/考核表5万只。以上国网经营区的A、B、C、D、E类用户，由国网智能电表双向通信及网关，经泛在连接的设备总量16.86亿台，为国网智能电表运行总量的3.58倍；这些用户设备，可参与调节电网有功

负荷约9：31亿kW，为2018年国网经营区最高用电负荷（8.1亿kW）的115%。

智能电表充当家庭“电管家”。通过网关直接采集、传输这些电力设备的电压、电流感知信息，与用户水表、气表输出信息。再由智能电表计算出这些用户电力

设备的功率、用电量。由用户智能用电交互终端进行这些用户电力设备的电压、

电流信息采集、电能量计量功能、功率计算，并采集水表、气表计量信息，再由

国网智能电表通过网关与用户智能用电交互终端进行双向电力流贸易结算计量及

水表、气表计量信息的互动功能。它拥有类似计算机的强大功能，记录用户每天、每时段的用电情况及习惯，配合移动终端、APP等，向用户发布、推送停电、调

价等相关信息，实现双向互动。它知晓每台电器每时刻的用电情况，结合智能家

居控制系统，不仅能够帮助找出高能耗的电器，还能够根据电价政策及人为需求

对家里电器的使用进行智能、合理、经济的规划，实现节能降耗。

2018年，为落实习总书记“把湄洲岛保护好”的重要嘱托，国网公司在福建省

设立综合能源试点，对湄洲妈祖祖庙设立了智能楼宇系统，对祖庙古建筑配电线

路检测、温湿度检测、消防检测等智能管理与控制，既利用文物保护，又让古建

筑焕发新貌。该项目通过安装智能电量仪、无线温湿度计、烟雾探测器、明火传

感器及服务器，其中智能电表作为核心设备，对配电线路的电流、电压等各项数

据进行检测、分析，快速研判短路等故障并进行分类处理。一旦发现隐患，通过

互联网将警报直接发送到各层级人员的移动终端、电脑，及时消除隐患，为祖庙

的用电安全构筑了一张安全系统高、智能化程度高的“天网”，有效防止电气火灾

的发生，保障用电安全。智能电表用智能化、精度高的“技防”替代了传统的“人防”，承担了泛在物联网中枢大脑的角色。

四、泛在电力物联网对智能电表的要求

而泛在电力物联网对智能电表“智能化”提出了更高的要求，泛在电力物联网

的综合能源服务、用电增值服务、新业态产业、智慧城市等非电力贸易结算的新

业务，需通过移动物联网（NB---IOT）等通信方式，进行泛在连接、信息交互、

交易及相关经费的处理。智能电表需作为通信网关、数据网关应用。作为通信网关，上行数据通信，本地数据通信，与水表、气表数据通信，与家庭智能显示单

元（IHD）或客户信息交互单元（CIU）数据通信，与家庭的第二回路继电器控制

设备的通信。作为数据网关，支持大容量数据存储，充分考虑水、电、气消费的