摘要：智能电能表是构建智能电网的重要组件，与千家万户有着密切的联系。目前，全国已安装智能电能表近2.8亿只，且以每年超过6000万只的数量增长，如何对数量如此巨大的电能表进行全生命周期管理成为智能电网安全、稳定运行的关键因素之一。基于RFID技术和密码安全技术实现的电子封印成为智能电能表的新一代“身份证”，为实现安全、可靠、高效、经济的智能电网提供了强有力的技术保障。
关键词：新一代；智能电表；发展；分析
1导言
电能作为当前社会最重要的能源之一，关系到各个行业的正常运作，电能的使用情况往往可以从侧面反映出一个国家的工业体系和经济发展状况。智能电能表是采集系统中最基础也是最重要的组成部分，它的推广和应用可有效防范电费拖欠，降低公司的电费风险，相关部门可通过规范其标准和技术条件，明确采集终端和系统主站建设方向，从而促进电能计量行业技术水平的提高，带动电力设备制造产业发展。
2计量设备电子封印管理系统
2.1系统组成
计量设备电子封印管理系统包含三大子系统：密钥管理系统、生产系统、业务系统。该系统采用电子封印、密码机、PSAM卡、封印发行机、手持终端、固定式读写器、服务器等硬件设备，结合计量设备的日常管理，实现电子封印从生产发行、安装、报废的全流程管控。
2.2系统功能
一是密钥管理系统。密钥管理系统是为了RFID电子封印安全应用而设计的安全系统，考虑到电子封印在业务应用上的实时性、快捷性等要求，密钥管理系统采用对称加密体制。根据智能电能表电子封印的应用特点，从安全的角度为具体应用场景进行密钥保护方案设计，实现密钥的生成、传递、备份、恢复、更新、应用的全生命周期的管理。二是生产系统。生产系统主要用于发行电子封印、PSAM卡，完成电子封印和PSAM卡的密钥灌装。生产系统采用一级部署的方式，通过自动化发行设备完成对电子封印和PSAM卡的生产，建立相应的文件结构和初始化密钥的灌装。结合实际生产的需要，建立发行子系统，将电子封印和PSAM卡发行部分独立出来，满足批量发行的生产需要。根据密钥体系安全的要求，生产所用密码机由密钥管理系统发行，并经过严格的流程发放到生产车间供发行系统使用。三是业务系统。业务系统是与实现营销的数据交互系统，实现对电子封印数据的下发、上传、绑定等功能。主要由通信前置、系统管理应用、营销资产管理接口三个服务构成。其中，通信前置主要负责远程连接操作掌机和身份验证功能，执行规约通信管理、操作权限管理、对时管理、操作记录管理等，可以支持掌机的远程升级。系统管理应用服务主要实现了电子封印资产化、计量设备资产的全生命周期管理，从入库、领用、施封、巡检、拆封、报废整个生命周期，对其进行全程跟踪，应用服务分为电子封印管理、计量资产管理、掌机及卡证管理、工单管理、组织结构管理、系统角色权限管理几个部分。营销接口主要为管理系统与营销系统之间的封印工单数据进行交互提供数据通道。
3新一代智能电能表发展预测
3.1 IＲ46标准的修订与完善
目前，我国智能电能表的检测均是按照国家电网公司的行业标准实施，电能表国际建议IＲ46是国际法制计量组织(OIML)下属委员会起草的一个新型技术文件，它的工作内容是为新设计生产的电能表的型式批准提出建议，是国际法制计量的重要组成部分。全国电工仪器仪表标准化委员会已发布通知，对外召集组建“基于IＲ46的国家标准制、修订专项研究工作组”。IＲ46标准的试验项目包括：最大允许误差符合度的测试(5项)、对影响量的测试(16项)、对干扰的测试(6项)、组合误差评估(2种形式)。IＲ46标准在修订前参照的是IEC标准，修订后参照的是欧洲计量指令MID，其区别主要体现在对智能电能表等级的定义、相关电流参数的概念以及对电能表检测评估的形式等方面。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆未来智能电能表将是具有中国特色的新一代智能电能表，在检测方面它将现有的规范与IＲ46进行融合，强调管理单元，并且为顺应大数据时代的发展，对智能电能表的通信方式也提出新的要求。
3.2新型电能表研发思路与困难解决
未来智能电能表的发展思路主要体现在三个方面：一是做到结构件简约，底壳尺寸基本保持不变，高度进行适当修改，使上一代智能电能表更换后能够兼容原有表箱。在模块方面将不再只支持单一模块，而是同时开放多个的端口，并支持多模块热插拔功能；二是做到计量芯可靠，将会追求更高的精度，充分体现公平公正的原则，同时将会拥有更宽广的量程，可以应对各种条件，将计量与管理分隔独立，加强计量部分的安全稳定性。内置软件要能够得到统一认证，进一步降低故障率；三是做到管理芯强大，要对电能表的现有功能进行补充，使其覆盖面更广，并且要为后期扩展预留空间，并支持对管理块软件的在线升级。在通信问题上，现有的面向过程协议在将来会改为面向对象协议。未来的发展中，水、电、气、热实现四表集抄，智能电能表将会成为重要的数据中转站，实现上下行通信。目前常用的通信方式有ＲS485总线技术、蓝牙技术、Zig Bee技术、M-Bus总线技术等。其中蓝牙技术和Zig Bee技术属于无线通信方式，通信距离较短，实用性不强。ＲS485是目前最常用的通信方式，现有智能电能表上含有该端口，但由于ＲS485使用是有极性屏蔽的双绞线，对布线要求很高，进而提高了施工难度和成本，此外ＲS485的带载能力和从机对自带电池的依赖等均是其发展障碍。因此指出，M-Bus相较于ＲS485总线，采用无极性普通双绞线，并且布线的拓扑结构种类更多，同时由于M-Bus的调制方式不同，带载能力也不同，并且M-Bus总线在满足通信的情况下，可以给从机供电，从而提升了从机自带电池的使用寿命。
3.3设计方案
目前正普遍推广使用的13版智能电能表只含有单块控制芯片，内部结构没有对计量单元与管理单元进行区分，在通信方面也较为单一，并不能满足当前社会的发展需求。新一代双芯智能电能表主要分为计量芯和管理芯两大部分，其中计量芯主要实现电量计算、事件记录、时钟校准、瞬时量测量、通信工作以及故障上报等功能，而管理芯则是完成数据冻结、结算电量、继电器控制、LED屏显示、对外通信以及在线升级等工作。两者的差异主要体现在，出场时将对计量芯功能固化，不支持远程升级，而管理芯存在多样化管理需求，可以通过远程升级程序的方式进行管理芯功能升级。其次，管理芯涉及收费功能，可通过计量芯基础冻结电能进行校核，且计量芯的功能相对单一，更注重可靠性。
4结论
智能电能表是电能计量中最重要的一环，也是最贴近民生的一部分，其准确性、稳定性和实用性是电力行业最关注的问题之一。文中主要通过对我国电能需求变化以及智能电能表推广使用情况的介绍，反映我国电力系统行业的发展，并对下一代新型智能电能表的构造与发展做出分析。通过借鉴国外高端表计设计理念，结合国内的实际情况，研制出既能满足坚强智能电网要求又能符合IＲ46标准、实现计量芯和管理芯独立运行、兼容和支持各种通信资源、具有中国特色的下一代智能电能表
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论文作者:张晶
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/20
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