智能電能表的智能制造（智能電能表的技術(shù)發(fā)展展望）

智能電能表的一體化結構設計是非常重要的，首先應做功能分區，硬件分功能模塊化設計，內部無(wú)軟件焊接，一體化設計理念;其次要進(jìn)行的軟件架構設計，基于實(shí)時(shí)操作系統搭建統一應用平臺;另外，要保證安全可靠性，基于文件系統與數據備份機制，保證數據安全可靠;應具有良好的擴展性，具有模組化設計思路，未來(lái)未知功能可隨意擴展;還應進(jìn)行優(yōu)化型式結構設計，接線(xiàn)方式自適應結構、取消弱電輔助端子，多通信方式(近場(chǎng)紅外、無(wú)線(xiàn)WiFi及電力線(xiàn)載波通信技術(shù))等;整表結構設計滿(mǎn)足自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，實(shí)現電能表生產(chǎn)過(guò)程全自動(dòng)化。

因此，要利用智能設計、智能仿真制造、智能化制造及智能物流等過(guò)程，實(shí)現電能表生產(chǎn)過(guò)程的智能制造。

體現智能制造的另一個(gè)重要方面就是監管模式的變化。傳統的監管模式由政府主導，在生產(chǎn)環(huán)節對電能表制造企業(yè)進(jìn)行監管，在驗收及運行環(huán)節對電能表運營(yíng)商進(jìn)行監管，雖能在電能表全生命周期環(huán)節進(jìn)行監管，但是單一、垂直的監管模式。未來(lái)的監管模式，應該是行業(yè)監督，政府監管。建立行業(yè)質(zhì)量信用庫，實(shí)現全生命周期過(guò)程監管，保證質(zhì)量可追溯。

中國智能電能表市場(chǎng)需求分析

2018年中國智能電能表及用電信息采集世界銀行分析報告，針對國家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司年對智能電能表2019—2021的市場(chǎng)容量進(jìn)行了預測，到2021年，國網(wǎng)公司電能表年需求量是5 000萬(wàn)只，而南網(wǎng)公司的年需求是2 000萬(wàn)只。三年內，兩家公司對智能電能表需求總計將達19 418萬(wàn)只。

總體來(lái)說(shuō)，中國電能表未來(lái)市場(chǎng)的需求主要著(zhù)眼于五個(gè)方面：

1)失準更換需求：利用用電信息采集系統，基于大數據分析對電能表進(jìn)行狀態(tài)監測，電能表出現失準后才進(jìn)行更換。

2)新增用戶(hù)需求：未來(lái)國網(wǎng)和南網(wǎng)公司新增用戶(hù)數量將保持穩定增長(cháng)。

3)新興業(yè)務(wù)需求：貿易型結算電表向“基表+手機”“基表+主站”“基表+終端”定制化方向發(fā)展。

4)非貿易結算型市場(chǎng)需求：結合泛在電力物聯(lián)網(wǎng)各業(yè)務(wù)要求，非貿易型測量電能表應向模塊化、隨器化以及傳感器化方向發(fā)展。

5)電能表市場(chǎng)需求：中國幅員遼闊，電網(wǎng)環(huán)境復雜，其運行環(huán)境差異性很大，針對不同的運行環(huán)境應設計不同的電表，以適應其運行需求。

智能電能表的技術(shù)發(fā)展展望

智能電能表的技術(shù)發(fā)展主要關(guān)注四個(gè)主要方向，關(guān)鍵元器件發(fā)展方向、電能表技術(shù)發(fā)展方向、電能表安裝技術(shù)發(fā)展方向和用電信息采集系統發(fā)展方向。

1. 關(guān)鍵元器件發(fā)展方向

一方面是關(guān)鍵元器件發(fā)展與操作系統，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng )新，要發(fā)展適合電能表用的芯片與操作系統;另一方面要提升元器件性能及可靠性，如材料突破、制造工藝發(fā)展及技術(shù)革新等將大幅提升元器件性能質(zhì)量。

實(shí)現核心元器件性能突破，主要是指分流器、微型電流互感器等，要能夠研制出高可靠性、高精度和寬量程的電能表。核心芯片國產(chǎn)化，是指要研制高精度、高可靠性及自校準功能一體的計量芯片與低功耗嵌入式CPU管理芯片，支撐未來(lái)智慧能源服務(wù)需要。而在操作系統方面，要有適用電能表的嵌入式操作系統，實(shí)現電能表軟件模塊化設計、任務(wù)并行處理能力、數據安全性?xún)Υ婕斑h程應用任務(wù)升級等功能。實(shí)現關(guān)鍵材料性能突破，重點(diǎn)在于提升電能表表殼的防沖擊、防外磁場(chǎng)及防竊電等性能;提升微型斷路器開(kāi)斷大電流能力，研制大電流內置電能表，未來(lái)計量表箱與外置斷路器將消失。

隨著(zhù)半導體制造技術(shù)發(fā)展，電子元器件將向片式化、小型化方向發(fā)展。隨著(zhù)低溫共燒陶瓷(LTCC)技術(shù)突破，使無(wú)源集成技術(shù)進(jìn)入了實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化階段，電子元器件將向集成模塊化發(fā)展。另外，隨著(zhù)材料元件的多功能性與不斷提升的設計水平，電子元器件將向多功能化發(fā)展。隨著(zhù)安全環(huán)保意識加強，綠色環(huán)保電子元器件制造技術(shù)發(fā)展，電子元器件將向無(wú)毒無(wú)害、安全環(huán)保性發(fā)展。

2. 電能表技術(shù)發(fā)展方向

首先，是電能表個(gè)性化發(fā)展。將電能表分為三種類(lèi)型：貿易型結算電能表、非貿易型測量電能表及區域化電能表，根據運行環(huán)境向區域化方向發(fā)展。貿易型結算電能表向“基表+手機”“基表+主站”“基表+終端”方向發(fā)展;非貿易型測量電能表向模塊化、隨器化及傳感器化方向發(fā)展;區域化電能表是指針對遼闊的地域及復雜的電網(wǎng)環(huán)境，設計不同的電能表。

為適應營(yíng)銷(xiāo)計量業(yè)務(wù)多元化發(fā)展，如圖3所示的“手機”電能表和如圖4所示的“主站”電能表將逐步代替智能電能表，讓計量回歸本質(zhì);計量芯及其外圍電路組成“基表”，完成電量、電參量等數據保存?；诟咚匐娏€(xiàn)載波或無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，利用5G通信技術(shù)優(yōu)勢，實(shí)現海量數據快速高效傳輸至大數據中心(營(yíng)銷(xiāo)主站)，電能表、采集終端與營(yíng)銷(xiāo)主站構成一只“大電表”。強化營(yíng)銷(xiāo)主站大數據處理能力，既可建設分布式營(yíng)銷(xiāo)主站(以地市供電公司為單位)，又可建設區域性營(yíng)銷(xiāo)主站，實(shí)現營(yíng)銷(xiāo)主站與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)海量數據實(shí)時(shí)交互。

其次，是智慧能源多元業(yè)務(wù)發(fā)展。一是大幅提升用戶(hù)用電感知，基于手機電表，用戶(hù)可在移動(dòng)終端(手機等)APP查看歷史電量、當前負荷狀態(tài)及檔案信息等;二是提供靈活多變電價(jià)政策，適應電力交易市場(chǎng)發(fā)展的需要;三是不斷拓展營(yíng)銷(xiāo)新業(yè)務(wù)，基于區域性營(yíng)銷(xiāo)主站，建設大數據分析中心，實(shí)現網(wǎng)荷互動(dòng)，開(kāi)展負荷預測、提供能效分析、制定節能方案等，不斷拓展營(yíng)銷(xiāo)新業(yè)務(wù)。

第三方面，是要完善電能表標準體系。隨著(zhù)儀器儀表行業(yè)技術(shù)不斷創(chuàng )新，在元器件研制、原材料性能、整表設計理念及智能制造水平等方面也將不斷突破。從而帶來(lái)電能表標準體系的不斷完善，可從幾方面體現：新的計量特性、整表技術(shù)標準體系、關(guān)鍵元器件技術(shù)標準體系及智能制造工藝標準等。

3. 電能表安裝技術(shù)發(fā)展方向

主要包括集中式安裝向分散式安裝發(fā)展，以及手工安裝向自動(dòng)化、少人化和無(wú)人化安裝發(fā)展。

4. 用電信息采集系統發(fā)展方向

隨著(zhù)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設的不斷推進(jìn)，用電信息采集系統將突破原有架構與應用限制，支撐多、多業(yè)務(wù)發(fā)展需求，個(gè)人認為，用采系統將向以下幾個(gè)方向發(fā)展：

1)多應用支撐?；谟貌上到y，擴大電網(wǎng)數據種類(lèi)，增加數據顆粒度，實(shí)現幾大類(lèi)數據分鐘級采集：電測量數據、電能計量數據及事件記錄，支撐多應用需求。

2)分布式架構布局。重塑用采系統架構，搭建分布式業(yè)務(wù)架構，形成多個(gè)小型用采系統，“以硬件模組化，軟件平臺化”設計思路，研制模組化采集終端，加強邊緣計算能力。

3)多業(yè)務(wù)深化融合。不斷強化各、多業(yè)務(wù)融合，優(yōu)化用采集系統數據流，加強各業(yè)務(wù)系統數據交流，深化設備全生命周期全鏈條數據融合，實(shí)現營(yíng)配調多業(yè)務(wù)融合。