关键词：新一代；智能；电能表；物联网技术
中图分类号：TM933文献标识码:A
1泛在电力物联网概述
泛在电力物联网是在传统电力网之上融入泛在物联的概念，泛在物联网是指不用人与不同物之间的交互以及不同物之间的信息网络链接。泛在电力物联网在建设过程中应以电力网为枢纽，将电力用户、电网企业、发电企业、售电企业等以及所属设备通过信息交互的方式进行链接，打造具备共享性质的数据平台，为电力用户、电力行业、政府提供增值服务［3］。对于国网公司而言，泛在电力物联网的落地实施，是技术的变革以及管理思维、理念的提升和创新。泛在电力物联网的整体架构依次为感知层、网络层、平台层和应用层。感知层完成“发-输-变-用”各个单位数据同源采集，以及通过边缘计算提升各终端智能化;网络层利用“大、云、物、移、智”等技术手段实现目前电力系统内每一个环节的全覆盖;平台层利用物联管理中心和数据中心提升数据高效处理和云雾协同能力;应用层的目的是在保证电网运行安全稳定的基础上，建设智慧综合能源互联网。
2实时嵌入式操作系统在电能表中的技术应用
在泛在电力物联网的发展过程中，无论是手机电表还是主站电表，其管理功能部分都将支撑未来多专业的业务需求，管理功能应具备程序模块化设计、业务可扩展、开源性架构平台、可在线升级等功能。新一代电能表的管理功能需要更强大的平台来承接泛在电力物联网下很多未知的业务需求，因此引入实时嵌入式操作系统来满足电能表所需能力成为必然。利用操作系统搭建完整的架构平台，开发适用电能表基础内核、内核组件及应用APP平台；利用SVC系统调用技术、MPU保护技术、程序模块化设计、虚拟文件系统、tickless技术等手段来提升电能表在泛在电力物联网下的业务应用能力[1]。技术应用方案，如图所示。
3典型业务应用场景分析
新一代智能电能表的设计理念与泛在电力物联网的建设思路高度契合，目前支撑泛在电力物联网建设并已经实现的典型业务应用场景主要有电动汽车有序充电、居民用电负荷特征智能分析及应用以及“多表合一”信息采集业务，借助大数据共享资源，结合先进的数据挖掘分析技术及通信技术，有效引导用户合理用电，提升电网设备利用率，满足居家多元化需求。
3．1典型场景
1:电动汽车有序充电开展电动汽车有序充电业务是支撑建设泛在电力物联网的重点工作之一。电动汽车有序充电业务的实施有利于引导用户低谷用电、高峰放电，提升电网设备利用率，满足居家多元化充电需求。新一代智能电能表在该应用场景中定位为客户侧能源路由器，计划在扩展模块中配置有序充电模块实现电动汽车有序充放电功能。用户通过手机APP扫码与客户侧能源路由器建立连接后，蓝牙及4G双通道同时发送充电申请，客户侧能源控制器(新一代采集终端)和主站作为双大脑，按照实时逻辑安排充电计划，并下发至客户侧能源路由器。能源路由器按照“先到先处理，后到忽略”的冲突处理机制执行充电计划。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆客户侧能源路由器通过CAN或ＲS485通信方式对充电桩的实际功率输出进行控制，达到有序充电的目的。
3.2居民用电负荷特征智能分析及应用
通过收集居民用电负荷数据，建立用户典型用电负荷特征库，并利用高频采集到的电参量数据，生成用电特性的暂态波形，并结合特征库开展居民用电负荷特征智能分析及应用，实现居民用户家庭电器应用的精确辨识，并通过手机APP推送精细化、多元化的全方位用能信息及衍生业务数据，可为用户提供精准精益的用能数据服务，指导居民用户科学合理用电提供技术支撑，促进居民用户与电网的友好互动。新一代智能电能表的扩展模块可配置为非介入式负荷识别模块，实现电参量数据的高频采集，支持居民用电负荷特征智能分析和应用。非介入式负荷识别模块可以在基本保持现有用电信息采集架构不变的前提下，运用以用电负荷辨识算法为核心的大数据分析技术，抛弃每个独立家电前的传感器，实现对于各类电参数的采集，示意图如图3所示。相较于传统入户式负荷监测分析方法，非介入式的居民用电负荷智能分析方法无需入户为家庭用电设备单独安装采集装置，不影响用户正常生活，又节约大量硬件安装、运维成本;同时全部数据的采集分析均在用采内网完成，具有数据源唯一、通信稳定的优势，充分保障了用户信息的安全性，为海量居民用电负荷数据的智能分析和应用推广创造有利条件，对深入挖掘营销数据价值、推动全社会智能数据共享和生活品质提升意义重大。
3.3“多表合一”信息采集业务
供水、电、气、热是城市公共服务和基础设施的生命线，是百姓生活的基础保障。传统的水表、电能表、燃气表、热量表的管理方式存在抄表周期长，故障发现滞后、交费不方便，表计读取及量值追溯难等问题，用户多网点缴费、多账单、多张卡的现象普遍存在。“多表合一”信息采集技术是通过互联网、云计算、大数据、物联网平台的运行来对用户实时消耗的水、电、气、热计量数据进行采集和传输的一种信息化技术。该技术可以代替人工抄表实现水、电、气、热能源/资源的智能化管理，满足智慧城市的管理需求，以及用户对计量数据在采集与传输过程中的安全性、可靠性、准确性和实时性等方面的要求，有效整合综合能源一体化采集，大幅提升效率，提升服务水平。在进行“多表合一”典型方案的研究过程中，主要是通过现有用电信息采集系统主站及信道，并通过升级电能表的通信模块，实现水表、气表、热表的数据采集。目前，水表、气表、热表的通信方式主要有M-BUS和微功率无线两种，因此，新一代电能表的扩展模块可配置下行通信模块，通过标准化的接口可以接入各种下行通信方式，有效支撑“多表合一”信息采集业务。
结束语
文中介绍了泛在电力物联网的基本概念、特征和体系结构，提出作为支撑设备的智能电能表应满足全面感知、信息高速处理以及应用便捷灵活等要求，进而提出了新一代智能电能表的功能定位和设计思路，新一代智能电能表将以能源路由器的形式，计量功能与管理功能相互独立，非计量模可独立升级，实现设备数据的感知、采集和控制，以满足不同业务需求、不同系统体系，有力支撑泛在电力物联网建设。随后介绍了新一代智能电能表支撑泛在电力物联网建设的典型场景:电动汽车有序充电、居民用电负荷特征智能分析及应用以及“多表合一”信息采集业务等典型业务。最后结合泛在电力物联网的具体要求和新一代智能电能表技术发展，提出了下一步工作安排及未来支撑泛在物联网、提升用户体验、实现用户互动等发展方向。
参考文献
[1]刘红.物联网技术的电能表全生命周期管理系统[J].电子技术与软件工程,2017(07):105.
[2]王欣欣.智能电能表管理系统的设计与实现[D].电子科技大学,2017.
[3]王珺,那广宇,刘振波.基于物联网的电能表性能检测管理系统的建立[J].东北电力技术,2016,37(01):24-27.
[4]张慧颖.基于物联网技术的无线电能抄表系统[J].农村电气化,2015(10):40-41.
[5]依溥治.基于物联网的远程抄表系统的设计与实现[D].东北林业大学,2015.
论文作者:吴茂莉
论文发表刊物:《中国电业》2019年14期
论文发表时间:2019/11/15
标签：电能表论文; 智能论文; 电力论文; 新一代论文; 业务论文; 数据论文; 技术论文; 《中国电业》2019年14期论文;