智慧型電表

1972年，Theodore Paraskevakos與波音公司在阿拉巴馬州亨茨維爾合作開(kāi)發(fā)了一種傳感器監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用數(shù)字傳輸進(jìn)行安全，消防和醫(yī)療報(bào)警系統(tǒng)以及抄表功能。這項(xiàng)技術(shù)是自動(dòng)電話線識(shí)別系統(tǒng)的衍生產(chǎn)品，稱(chēng)為來(lái)電顯示。

1974年，Paraskevakos獲得了該技術(shù)的美國(guó)專(zhuān)利。1977年，他推出了Metretek，Inc。該公司開(kāi)發(fā)并生產(chǎn)了第一臺(tái)全自動(dòng)商用遠(yuǎn)程抄表和負(fù)載管理系統(tǒng)。由于該系統(tǒng)是在Internet之前開(kāi)發(fā)的，因此Metretek使用了IBM系列1小型計(jì)算機(jī)。對(duì)于這種方法，Paraskevakos和Metretek獲得了多項(xiàng)專(zhuān)利。

智慧型電表連接

通信是智能電表的關(guān)鍵技術(shù)要求。每個(gè)儀表必須能夠可靠，安全地將收集的信息傳達(dá)到某個(gè)中心位置?？紤]到發(fā)現(xiàn)儀表的不同環(huán)境和位置，這個(gè)問(wèn)題可能令人生畏。提出的解決方案包括：使用小區(qū)和尋呼機(jī)網(wǎng)絡(luò)，衛(wèi)星，許可無(wú)線電，組合許可和未許可無(wú)線電以及電力線通信。不僅用于通信目的的介質(zhì)，而且用于所使用的網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型也是至關(guān)重要的。因此，人們會(huì)發(fā)現(xiàn)：固定無(wú)線，無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)，或兩者的組合。還有其他幾種可能的網(wǎng)絡(luò)配置，包括使用Wi-Fi和其他互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)。迄今為止，沒(méi)有一種解決方案似乎對(duì)所有應(yīng)用都是最佳的。農(nóng)村公用事業(yè)與位于諸如山區(qū)或無(wú)線和互聯(lián)網(wǎng)公司不利地區(qū)等困難地點(diǎn)的城市公用事業(yè)或公用事業(yè)有著截然不同的溝通問(wèn)題。

除了與前端網(wǎng)絡(luò)的通信之外，智能儀表可能需要是家庭區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的一部分，該家庭區(qū)域網(wǎng)絡(luò)可以包括本地顯示器和用于將一個(gè)或多個(gè)儀表與頭端連接的集線器。該網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)因國(guó)家而異，但包括電力線通信，無(wú)線ad hoc網(wǎng)絡(luò)和ZigBee

智慧型電表協(xié)議

ANSI C12.18是ANSI標(biāo)準(zhǔn)，描述了用于與儀表進(jìn)行雙向通信的協(xié)議，主要用于北美市場(chǎng)。 C12.18標(biāo)準(zhǔn)專(zhuān)門(mén)用于通過(guò)ANSI Type 2光端口進(jìn)行儀表通信，并指定較低級(jí)別的協(xié)議詳細(xì)信息。 ANSI C12.19指定了使用的數(shù)據(jù)表。 ANSI C12.21是為調(diào)制解調(diào)器而不是光通信編寫(xiě)的C12.18的擴(kuò)展，因此它更適合于自動(dòng)抄表。

IEC 61107是由IEC出版的智能電表的通信協(xié)議，廣泛用于歐盟的電表。它被IEC 62056取代，但仍然廣泛使用，因?yàn)樗?jiǎn)單且被廣泛接受。它使用串行端口發(fā)送ASCII數(shù)據(jù)。物理介質(zhì)要么是調(diào)制光，要么用LED發(fā)送，用光電二極管接收，要么是一對(duì)電線，通常由EIA-485調(diào)制。該協(xié)議是半雙工的。 IEC 61107與FLAG協(xié)議有關(guān)，有時(shí)也與FLAG協(xié)議錯(cuò)誤地混淆。 Ferranti和Landis Gyr是接口標(biāo)準(zhǔn)的早期支持者，最終成為IEC1107的子集。

開(kāi)放式智能電網(wǎng)協(xié)議（OSGP）是由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ETSI）發(fā)布的一系列規(guī)范，與智能計(jì)量和智能電網(wǎng)應(yīng)用的ISO / IEC 14908控制網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合使用。全球部署了數(shù)百萬(wàn)臺(tái)基于OSGP的智能電表。已經(jīng)確定了OSGP協(xié)議中的許多重大安全漏洞。

使用TCP / IP技術(shù)作為智能電表應(yīng)用的通用通信平臺(tái)的趨勢(shì)越來(lái)越明顯，因此公用事業(yè)可以部署多個(gè)通信系統(tǒng)，同時(shí)使用IP技術(shù)作為通用管理平臺(tái)。通用計(jì)量接口將允許在設(shè)置通信標(biāo)準(zhǔn)之前開(kāi)發(fā)和大規(guī)模生產(chǎn)智能電表和智能電網(wǎng)設(shè)備，然后在相關(guān)通信模塊可以容易地添加或切換時(shí)。這將降低投資錯(cuò)誤標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)險(xiǎn)，并允許在全球范圍內(nèi)使用單一產(chǎn)品，即使區(qū)域通信標(biāo)準(zhǔn)有所不同。

一些智能電表可以使用測(cè)試IR LED來(lái)傳輸未加密的使用數(shù)據(jù)，通過(guò)實(shí)時(shí)傳輸較低級(jí)別的數(shù)據(jù)來(lái)繞過(guò)電表安全。

智慧型電表數(shù)據(jù)管理

智能電表系統(tǒng)的另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是電力公司的信息技術(shù)，它將智能電表網(wǎng)絡(luò)與公用事業(yè)應(yīng)用程序集成在一起，例如計(jì)費(fèi)和CIS。這包括儀表數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) 。

對(duì)于智能電網(wǎng)實(shí)施而言，通過(guò)家庭區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（HAN）在家庭內(nèi)使用的電力線通信（PLC）技術(shù)是標(biāo)準(zhǔn)化和兼容的也是重要的。 HAN允許HVAC系統(tǒng)和其他家用電器與智能電表通信，并從那里與公用設(shè)施通信。目前，有幾種尚未兼容的寬帶或窄帶標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)或正在開(kāi)發(fā)中。為解決這一問(wèn)題，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）成立了PAP15小組，該小組負(fù)責(zé)研究和推薦共存機(jī)制，重點(diǎn)是協(xié)調(diào)HAN的PLC標(biāo)準(zhǔn)。該小組的目標(biāo)是確保為HAN選擇的所有PLC技術(shù)至少共存。選擇的兩種主要寬帶PLC技術(shù)是HomePlug AV / IEEE 1901和ITU-T G.hn技術(shù)。

術(shù)語(yǔ)智能儀表通常指電表，但它也可以指測(cè)量天然氣或水消耗的裝置。

類(lèi)似的儀表，通常稱(chēng)為間隔或使用時(shí)間儀表，已存在多年，但“智能儀表”通常涉及實(shí)時(shí)或接近實(shí)時(shí)的傳感器，停電通知和電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)。這些附加功能不僅僅是簡(jiǎn)單的自動(dòng)抄表（AMR）。它們?cè)谠S多方面與高級(jí)計(jì)量基礎(chǔ)設(shè)施（AMI）儀表類(lèi)似。歷史上已安裝間隔時(shí)間和使用時(shí)間儀表以測(cè)量商業(yè)和工業(yè)客戶(hù)，但可能沒(méi)有自動(dòng)讀數(shù)。

英國(guó)消費(fèi)者團(tuán)體的研究表明，多達(dá)三分之一的人會(huì)將智能電表與能量監(jiān)視器混淆，后者也稱(chēng)為家用顯示器。智能電表的推出據(jù)稱(chēng)是節(jié)約能源的一種策略。雖然英國(guó)的能源供應(yīng)商每年可以節(jié)省約3億英鎊，但電力用戶(hù)的利益取決于他們使用這些信息改變他們的能源使用模式。例如，智能電表可以利用較低的非高峰時(shí)間收費(fèi)，并通過(guò)凈計(jì)量將電力賣(mài)回電網(wǎng)。

據(jù)分析公司Berg Insight稱(chēng)，截至2008年底，歐洲智能電表的安裝量約為3900萬(wàn)臺(tái)。在全球范圍內(nèi)，Pike Research發(fā)現(xiàn)2011年第一季度智能電表的出貨量為1740萬(wàn)臺(tái)。Visiongain確定2012年全球智能電表市場(chǎng)的價(jià)值將達(dá)到70億美元。

智能電表可能是智能電網(wǎng)的一部分，但它們本身并不構(gòu)成智能電網(wǎng)。

自從全球電力放松管制和市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的定價(jià)開(kāi)始以來(lái)，公用事業(yè)公司一直在尋找一種將消費(fèi)與發(fā)電相匹配的方法。非智能電表和煤氣表僅測(cè)量總消耗量，不提供能源消耗時(shí)間的信息。智能電表提供了一種測(cè)量這種特定場(chǎng)地信息的方法，允許公用事業(yè)公司根據(jù)一天中的時(shí)間和季節(jié)收取不同的消費(fèi)價(jià)格。

公用事業(yè)公司表示，智能電表為住戶(hù)提供了潛在的好處。這些包括：a）估計(jì)賬單的結(jié)束，這是許多客戶(hù)投訴的主要來(lái)源b）幫助消費(fèi)者更好地管理他們的能源購(gòu)買(mǎi)的工具 - 說(shuō)明在家外有顯示器的智能電表可提供最多 - 關(guān)于天然氣和電力消耗的日期信息，這樣做可以幫助人們管理能源使用并減少能源費(fèi)用。電價(jià)通常在當(dāng)天和季節(jié)的某些可預(yù)測(cè)時(shí)間達(dá)到峰值。特別是，如果發(fā)電受到限制，如果來(lái)自其他司法管轄區(qū)的電力或更昂貴的發(fā)電量上線，價(jià)格就會(huì)上漲。支持者聲稱(chēng)，在高峰時(shí)段以更高的價(jià)格向客戶(hù)收費(fèi)可以鼓勵(lì)消費(fèi)者調(diào)整他們的消費(fèi)習(xí)慣，以更好地響應(yīng)市場(chǎng)價(jià)格，并進(jìn)一步斷言，監(jiān)管機(jī)構(gòu)和市場(chǎng)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)希望這些“價(jià)格信號(hào)”能夠延遲建設(shè)更多的一代或至少?gòu)妮^高價(jià)格的能源購(gòu)買(mǎi)能源，從而控制電價(jià)的穩(wěn)定和快速增長(zhǎng)。然而，有一些擔(dān)憂，低收入和弱勢(shì)消費(fèi)者可能無(wú)法從日內(nèi)使用時(shí)間關(guān)稅中獲益。

基于現(xiàn)有試驗(yàn)的學(xué)術(shù)研究表明，房主的平均用電量減少了約3-5%。

遠(yuǎn)程連接/斷開(kāi)服務(wù)和讀取儀表消耗的能力是公用事業(yè)的主要?jiǎng)趧?dòng)力節(jié)省并且可能導(dǎo)致抄表員的大量裁員。

電流表既可以改裝成電壓表，又可以改裝成量程較大的電流表，也可以改裝成歐姆表。如將它們適當(dāng)組合起來(lái)，它們可以共用一個(gè)表頭，就成為一個(gè)多用電表。多用電表可以分為有普通多用電表和數(shù)字式多用電表。

用途：測(cè)量交流/直流電壓、交流/直流電流、電阻阻值、電容器容量、電感量、音頻電平、頻率、晶體管NPN或PNP電流放大倍數(shù)β值等。

峰值波長(zhǎng)

是指紅外發(fā)光二極管所發(fā)出近紅外光中光^Pubi尬接收器在其光軸上距接收器表面10mm處紅外光最大值所對(duì)應(yīng)的發(fā)光波長(zhǎng)。在遠(yuǎn)距離紅外通訊中，一般選用波長(zhǎng)為940nm或950nm的紅外發(fā)射二極管。

智能電表的主要類(lèi)型有IC卡電表，用戶(hù)持IC卡到供電部門(mén)交款購(gòu)電，供電部門(mén)用售電管理機(jī)將購(gòu)電量寫(xiě)入IC卡中，用戶(hù)持IC卡在感應(yīng)區(qū)刷非接觸式IC卡(簡(jiǎn)稱(chēng)刷卡，下同)，即可合閘供電，供電后將卡拿走。當(dāng)表內(nèi)剩余電量等于報(bào)警電量時(shí)，拉閘斷電報(bào)警(或蜂鳴器報(bào)警)，此時(shí)用戶(hù)在感應(yīng)區(qū)刷卡即可恢復(fù)供電;當(dāng)剩余電量為零時(shí)，自動(dòng)拉閘斷電，用戶(hù)必須再次持卡交費(fèi)購(gòu)電，才可以恢復(fù)用電。對(duì)于居民用電，在與機(jī)械式電表、電子式電表作對(duì)比時(shí)，它有以下幾點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)：

1、具有多種防竊電功能，起動(dòng)電流小、無(wú)潛動(dòng)、寬負(fù)荷、低功耗，誤差曲線平直、長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定性好。單相本地費(fèi)控智能電表

2、外形美觀、體積小、重量輕、安裝方便。

3、準(zhǔn)確度高：全電子式設(shè)計(jì)，內(nèi)置進(jìn)口專(zhuān)用芯片，精度不受頻率、溫度、電壓，高次諧波影響。

4、長(zhǎng)壽命：采用SMT技術(shù)，優(yōu)化的電路設(shè)計(jì)，整機(jī)出廠后無(wú)需調(diào)整電路。

5、功耗低：采用低功耗設(shè)計(jì)，降低電網(wǎng)線損。

6、預(yù)購(gòu)電量;IC卡傳遞數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)回讀，包括：回讀總電量，剩余電量，表內(nèi)累積購(gòu)電量，總購(gòu)電次數(shù)等信息。

7、儲(chǔ)存表常數(shù)、初始值、用戶(hù)住址、姓名等信息。

8、超負(fù)荷報(bào)警斷電、剩余電量報(bào)警，提醒用戶(hù)及時(shí)購(gòu)電。

智能電表的出現(xiàn)，也給電能表檢測(cè)機(jī)構(gòu)帶來(lái)了很多的好處。例如，以往在檢測(cè)一臺(tái)機(jī)械表或者電子表時(shí)，在電能表檢測(cè)裝置上上好表后，調(diào)試人員需要在調(diào)試軟件里手動(dòng)輸入每一塊電表的地址，以及電表的有功無(wú)功等級(jí)、電表適用的調(diào)試參數(shù)方案，這些大大增加了調(diào)試人員的工作量，拖延了電能表按期交貨的時(shí)間，對(duì)企業(yè)的品牌形象造成不可忽視的影響，然而自從智能電表誕生后，調(diào)試人員只需要將表上機(jī)，然后將調(diào)試電腦的網(wǎng)線端口與電能表檢定裝置上的網(wǎng)絡(luò)端口連接，設(shè)置好PC與裝置端的通訊串口，就可以自動(dòng)在檢定軟件上生成它們的各種參數(shù)，通過(guò)軟件短時(shí)間的自動(dòng)檢定過(guò)程，智能電表質(zhì)量是否符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在電腦顯示屏上一目了然。