智能电能表应用及发展趋势

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南非ＥＳＫＯＭ等【目及地区电力公司，抒能『Ｅ能袁的相 关标准州继发布或正在制定过程－Ｉ ｒ，朽电力公刮时 智能电能鞋的标准定义虽不尽棚Ｉｑ，但共Ｍ之处在
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１０易实现的用户能源管理思路
智能电能裹足随将ＩＵ＾『Ｈ场的发艟『ｎＪ同步发Ｊ幽定 粜帕．在屯力Ｉｌｉ场深入的地区，其１＃＾零瞥商会ｆＩ－ｚ｝ 小¨时段给出小Ｈ的也世价格，Ｊ日Ｋ在选择零售商 时，前要对自己的川电趋势进行ｍ确的侨汁才能得 到满足ｒｌ己需要的较优惠的供应商在这种前提下，
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９高数据安全殛物理防攻击安全
智能电能表由于其角色的重要性．同Ｈｔ新增了更 多的通信手段及应川功能，对于数据的安全性也相
应提升到ｒ＃膻的高度．如
Ｉ）肪止入侵篡改表计数据． ２）防止窃听通信数据： ３）在身份验证时要求支持１２８位的ＡＥＳ加密密
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陈凯
（杭州海兴电器有限公司，杭州・３１００１１）
摘要：介绍欧洲、澳洲及南非等国目前在智能电能表领域的应用、特点及发展趋势。通过介绍智能电能表在通 信技术、协议互联互通、需求侧管理、预付费、信息安全、用户节能管理等方面的应用及特点，尽量全面的展现近期 及未来的智能电能表的发展趋势。
关键词：ＤＬＭＳ；ＣＯＳＥＭ；ＩＨＤ、家庭智能显示单元；ＣＩＬＩ、客户信息交互单元；Ａｉｒ－Ｕｐｇｒａｄｅ、远程升级 １、引言 全球气候变暖、能源资源的减少等世界性难题日 益受到重视，可持续发展战略提高到重要的地位，由 此产生的社会对环境保护的要求，使得人们不得不更 加合理地利用能源。因此，智能电网是电力发展到今 天的必然，而智能电能表是智能电网中的焦点，也是 当今电力领域的最大论题之一。智能电表的“智能” 体现在：用户可实时了解用电信息甚至Ｃ０２排放量、 表计数据可本地和远程读取、能主动上报事件、表计 负荷控制远程可控、能采集其他仪表如气表和水表的 数据、能源可通过表计向电网供电等。 随着各地政府对智能电网的投资及有关法规颁 布，智能电能表将在全球市场大批量的安装。美国、 加拿大、欧洲、澳大利亚、南非等地的能源运输公司 将在未来的５到７年里安装数以千百万的智能电能 表，预计未来五年全球将有大约１．２６亿只智能电能 表的市场容量。 ２、智能电能表应用及特点
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智能电能亵ｌ通信介质｝主站鲐据中心Ｉ拄。｝
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的电能表的定义。 １）上行数据通倌
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智能电能表晟太的特点是通信ｎ多井承担了智能 家居应用中数据殛通信同关的角色，功能上厄超过 了常规意义对电能量进行ｉ１量或扩充数据逋信功能
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电能表或家庭其他装置进行主动控制； 与ＩＨＤ／ＣＩＵ通信时目前主“【为三种ＲＳ４８５双绞 线
Ｚｉｇｂｃｅ、ＲＦ；
５）与家庭内第二同路继电器控制设备的通信 智能屯能表中可通过三种方法对第Ｓ．Ｎ路继电器 控制设备进行拉台闸控制：
２）本地数据通信 本地数据通估以光电通信及双绞线（ＲＳ４８，５厦 ＥＵＲＩＤＩＳ）为主。 ３）与水表、气表数据通信 与水表、气表通信日前主流为三种：Ｍ－Ｂｕｓ、
３）节能环保。 ４、结语 本文仅介绍了一种以电能表为网关的智能电能表 应用及发展趋势，而实际上整个智能电能表的发展 会随着信息技术的整合、通信技术的发展而变化。目 前在方案上也存在着以ＩＨＤ为网关的实现方案，但 对于电力公司、最终用户而言，对于智能电能表的应 用需求是相同的。
行业综述
现阶段的智能电能表仅是实现需求侧管理、预付 费管理、能源管理的一部分，一套完善的系统还需要 其他的配套产品，如：ＩＨＤ／ＣＩＵ、智能水表、智能气 表、智能家电、ＡＭＩ／ＩＡＰ主站系统、居民集中器等， 只有完善了整套系统，才能真正为需求侧管理服务。 而随着时间的推移，以节能、环保为主体的新型智能 电能表将成为整个行业发展的趋势。
行业综述
通用性，ＺｉｇＢｅｅ协议可以实现不同的表计进行统
智能家居方面：标准的协议－－ＺｉｇＢｅｅ可以帮助沟 通不同的家居产品应用功能。 ＺｉｇＢｅｅ应用很多，包括：医院里一些贵重仪器定 位；停车场，ＺｉｇＢｅｅ芯片放在每一辆汽车中。 ｃ、ＺｉｇＢｅｅ的技术挑战 软件上的定义：要保证ＺｉｇＢｅｅ的网络稳定、可
ｌ墨Ｊｌ猢第Ｍ届中国电敢器臁产业旅溅暨展会
运营权 ２）智能电表需求 ａ、马尔他投资７０００万欧元部署智能电网 ｍＭ将用全新的电子计量设备替换马尔他境内 全部２５万台机电模拟式电表；通过引进智能表计， 用户可以对自身的能耗进行管理。 ｂ、Ｇｏｏｇｌｅ进军电能计量领域 Ｇｏｏｇｌｅ发布了能即时显示客户用电信息的在线工 具一Ｐ０ｗｅｒ Ｍｅｔｅｒ，这是一款软件工具，用户通过登录 即可察看公用事业公司智能表计和其他能源管理设 备的相关数据信息，并在用户主页上显示用户家庭 耗电的数据分析。 ３）ＺｉｇＢｅｅ成为ＩＥＥＥ８０２．１５．４的明星，但是，大 规模应用还需要一定的时问。 ａ、２００９年的ＺｉｇＢｅｅ芯片，预计销售ｌ亿美元。 ｂ、ＺｉｇＢｅｅ的应用优势 采用ＩＥＥＥ８０２．１５．４的频带调制方法，可以用在全 球不同的地方。 靠。 一管理。
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堋，在数据通信时１４时采ＪＩｉ ＡＥＳ枷密方法，防ｍ数
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３、智能电能表的发展趋势殛展望 Ｈ筒在穗洲、美国、北酞、荷“ｉｊｉｆａ
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Ｉ）智能电能裘衷壳辞设１１能昭防止物，啵击等；
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２
Байду номын сангаас
６远程、本地预付费支持
部分一直沿用预付赞系统的阿家及地区，在智能 电能衷迎没讨程中需要继续支持原有的预付贽功能． 目前在囤酥上基率采州革于ＩＥＣ ６２０５５－４１标准的
ＳＴＳ
２．５满足需求侧负荷控制管理的要求 智能电能裘主少内置１路继电器，可对家庭土叫 路川电进行远程拉台闸控制、 在瞅洲筇分国家澳洲南非挪分地区客户家赶 山的锅炉、水泵等大的用电设备与家庭内的日常州 电是分离的，在这种前提下，电力公词通过事先々客 ，、签约，当用电紧张时，电力蕾司可直接拉掉客户的 第■同路用Ｉｂ。 智能电能表在支持第二同路继屯嚣控制时，根据 现场组『ｑ情醒（装监々裘计的距离），可是活采用车 地拄制线缆或远程的无线、载波通信囊观控制； 在实施负｛岢控制管理Ⅸ域，电力公司普逸采州三 种方法进行管理： Ｉ）远程自动拉：当电Ｍ烘电不足时，系统按照预 置的组别对用户第二叫路进行远程控制： ２）容罱控丹为两种预置负荷戳位曲线、临时 １装符颦渊伉。预置负荷隈值帅线方法适台于负荷 颅测比较艘熟的Ⅸ域履阿京，系统捉前下装负衍限 值曲线刮智能表山，当满足条件时，智能电能袁将进 行拉台闸功柞。临时下装鑫量阔｛ｃ【由系统按照预丑 的组别下装负荷刚值到智能表中．Ｈ限制川户总的 用电容量。 ３）紧急人工控：在紧急情况下，电力公司临时采 用的一种极端手段以降低电同负载 基于以ｔ的多种负荷｛ｉ制方法时，智能电能表均需 具备相关的实现方法必配台系统的前，Ｋ侧瞥理．
通信标准分别基于ＥＮｌ３７５７＿３、ＥＮｌ３７５７一．、
ＩＥＥＥ ８０２１５ ４。
４）与ＩＨＤ（家庭智能显示单元）或ＣＩＵ（客户信
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２）ＤＬＭＳ ＴＣＰ／ＩＰ：Ⅲ于智能电能表与土站通信；
３）ＩＦ．Ｃ６２０州１
于车地通情； 的通信；
Ｃ模式、Ｅ模式厦ＥＵＲＩＤＩＳ：用
４）ＩＥＣ６２０，＇ｗ５－２１ Ｄ槿式州干智能也能表到ＤＩＤ
对于ＡＮＳＩ标准的智能电能表，主要采用满足 ＡＮＳＩ规范的通信规约
１）ＡＮＳＩ Ｃ１２
２２：用于远程通信．
２）ＡＮＳＩ Ｃ１２ １８：州千本地通信；
２ ４作为数据网关，支持大窖■数据存储
智能电能衰由ｆ要充当数据同＊．数据存储需要 充分考虑水、电、气消贽的历史数据记录．在数据存 储空问方面要求较大。典型数据如存储电能表的正、 匣向有功２００天３０分钟的平均需量负荷曲线、日、 月电能负荷帅绒、气衷水表的日、ＪＩ消费量负菏曲
铷ｔ段信ｎ，垃终Ⅲ户可以非带清晰的了解水、电、
７（的淌贽明细。 ＂外，在川也艏峰时段，川户遥过ＩＨＤ上的峰 赞｛：指示、当前州ＩＵ等缎（高、中低）等信包提示 可“指引，４ｔ户积投降低高峰时段ｆｉ＇，Ｓ川电。这些信息 杯是由智能电能震运算完成后直接传输到ｌｌｔＩ）的。
ｌ墨’姗第坝届中国电政器仪表产业龈慨暨展会
２
８表计固件非计量部分支持远程升级
（Ａｉｒ－Ｕｐｇ ｒａｄｅ）
对于Ｉ目件远程升级的定义，升级内容主要为智能 表功能部分（汁量部分不允许升级）。主要目的在于 鞍仆可能存在测试过程一Ｉ｜没有发现的漏洞、有更换
通ｆａ协议的需求、有增自嘞能的需求。其他要求如：
１）升级过程中支持数字签名验证； ２）ｎ级过程巾不能影响表计ＪＥ常运行， ３）升级结束后能够形成事件ｌＥ采．
Ｊ．ｊＲ Ｊｔ｜户必颁准确的把抛ｎ己的川电柏讣主动秘
】）智能电能表作为通信『ｑ戈度数据ｌｑ关． ２）１７荚洲外，基本采川ＤＬＭＳ／ＣＯＳＥＭ协议实现 不同厂家之ｔ】Ｊ的互联互通， ３）电力公训可Ｊ自过栅能ｆｎ能表逃到远程控制什理
的Ｈ的：
设的控制自己的用电行为，从『ｎＪ确悍签订的购电怫 议能够完垒履行。 通过智能电能袭内存储的大拊用电用水、川气 消许悄况曲负菏曲线，以及ＩＨＤ或Ｃ［Ｉ
２．１
实现基本电能计量，支持反向电能计量
智能电能表的应用中不变的一条是，电能表始终 是用户用电的计量装置。 随着居民太阳能在经济发达国家及地区的应用，
一１３—
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肿Ｋ用户ｕｎＨ将自家太ｍ能结糸电能血接上Ｉｑ，电
２
力公司根据川户反¨电能ｉｆｌｉｔ情况于以结算。
２作为通信网美．可夏活配置多路通信口
ＲＦ、Ｚｉｇｂｅｅ
拉制川双绞线
无线（ｚｌｇｂｃｃ或ＲＦ） ＰＬＣ载波 ２．３采用统一的国际通信趣约．方便互联互通 在通信规约上．智能电能袁基本采用统一的国际 通用通信规约，方便不同厂家垃备之司的互联互通； 对于ＩＥＣ标准的智能电能表．主要采用满足 ＤＬＭＳ／ＣＯＳＦｍＶＩ规范的通信规约：
１）ＤＬＭＳ ＨＤＬＣ：用于智能电能表与集中器通信：
Ｈ！付器协淡，在此协议的犟础ｒ，可方便的扩充
客户缴世疗法．如Ｉｑ银克值、短信充值、热线克俯 等。“外，通过家庭内的ＣＩＵ，客户可方便进行本地 充值。
２
７提供信息转发服务
智能电能袁在与ＩＨＤ交互过程中１日时承担着信 息Ｈ关转发信包的服务．电力公司可随时发布川电 ｆｊ息、惴提等信息到州产杆能电ｎ｝表．然后ｍ智能电 能表将这蝼信息转发到ＩＨＤ中。
包交互单元）数据通信 与ＩＨＤ通情时．智能电能表到ＩＨＤ基本为单向 通信．ＩＨＤ仅为显示终端．无交互功能． 与ＣＩＵ通信时，智能电能最与ＣＩＵ为飙向通行， ＪⅢ时作为显示终端，川时可通过ＣＩＵ对智能
智能电能表上行数据通信１３前主流为两种：ＰＬＣ 载波及ＧＰＲＳ。 采用ＰＬＣ通信时，智能电能袁通过ＰＬＣ与集中 器通信； 采朋ＧＰＲＳ通信时，智能屯能袭Ａ接与主站通
工业应用客户，需要很长时间的认证或者测试， 有些工业应用需要一年的测试。 ４）电表企业要学习、借鉴国际电工、电表知名 公司现代管理经验。 ａ、中国无线网络（ｗＩＡ—ＰＡ）规范成为国际标准 ｂ、摩托罗拉公司：押宝第三代移动通信技术 ｃ、ＧＥ传感与检测科技 ｄ、西门子的“数字化工厂”之道
智能电能表应用及发展趋势
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４）迪吐智能电能丧结台ＩＨＤ可怫肋客户方便的 自行进行能源管理： ｊ）越稚后班郴的标准，其信包及功能要求越奄 面； 而随着信息镣台技术的班腱，节能Ｊｆ僻在仝球呕 要性∞纵深，智能电能表在将来将朝若以下方向进 行发展： １）深化需求删瞥捌＾Ｉ自】帕应川。 ２）与家庭智能家膳联Ｈ投信息整台；
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