当前电表行业发展热点问题的讨论与引用

当前电表行业发展热点问题的讨论与引用

中国现代电网量测技术平台
张春晖（汇编）

2017年1月8日

2016年10月22日，由"中国现代电网量测技术平台"有关合作单位在（重庆市）重庆华立公司召开"当前电表行业发展热点问题讨论会"。

会上，就当前行业热点问题（5项）进行交流，讨论。

会后，由本文作者按当前行业热点问题专项讨论概要，分别予以汇编发布。

本文将汇总叙述当前行业热点问题（5项）的讨论概要，供有关单位编制2017年电表及通信新产品/新技术开发或经营工作计划的参考。

一，今后两年，国网智能电表需求总量或将大幅下降，电表企业如何应对？

1,2017_2018年，智能电表需求总量为何进入低谷？

"十二五"期间，在智能电表与用电信息采集系统建设推动下，国网智能电表年平均需求量6000万只（年投资约126亿元）。其中，2014/2015年智能电表实际招标量达到高峰9000万只（估计年投资189亿元）。由此，电表企业不断扩大产能，提升了对国网智能电表年集中招标量的期望值。

1）2016年，智能电表需求走向低谷的前奏

•2016年，国网计划智
能电表安装应用6058万只（年投资约127亿元）,实现用电信息采集基本全覆盖。据测算，国网采集用户将达到37758万户，总采集覆盖率95.5%，系统建设进入收尾阶段。

•国网，2016年智能电表第一，二，三批集中招标量为6573万只（约投资138亿元），占全年计划指标的108.5%,但比2014/2015年智能电表实际招标总量下降30%。其中，2016年第一批招标量3794.3万只，第二批825.5万只,第三批1954万只。

•由上可以看出:
今年智能电表第二批招标量大幅下降，只有第一批招标量的21.7%。
2016年第三批招标量（1954万只）或将转入2017年安装应用。

2）2017年，国网用电信息采集系统全部建成，智能电表市场需求要素将有较大的改变

•用电信息采集系统实现全覆盖，需用智能电表1800万只。

•新用户智能电表，国网年新增用户按总用户数的4%计算，需用智能电表1580万只。

•智能电表继续推广。趸售，代管县上划国网管理用表，上划县按年平均20个县计算，需用智能电表500万只。

•地方政府保障房建设，需用智能电表500万只。

•计量故障处理 ，按国网总用户数的1%计算，需用智能电表400万只。

•其它不可预见因数用表200万只。

•2016年国网智能电表第三批招标量（1954万只）转入2017年应用，与2017年最后一批招标量转入2018年库存，按两者相消来估计。

•以上合计，2017年智能电表需求量为4980万只（估计年投资105亿元）,比2014/2015年智能电表实际招标总量下降44.6%。2017年国网计划智能电表需求量，按传统情况，将在当年1月的国网年度工作会议上发布。

3）2018年，国网新一代智能电表进入后期开发及挂网试用阶段，智能电表出现市场新因素

•常规市场要素还是:新用户用智能电表，趸售，代管县上划国网管理用表，地方政府保障房建设，计量故障处理，其它不可预见因数用表五项，需用智能电表3100万只。

•智能电表轮换。从2010年早期智能电表上网运行算起，到运行周期8年的表计，或将分期分批进行更新。2018年新一代国网表启用，要慎重一点，新型表应用按国网总用户的3%计算，年需用新型表1200万只。

• 以上合计，2018年智能电表需求量为4300万只（年投资约90亿元）,比2014/2015年智能电表实际招标总量下降52%，或将成为智能电表年需求量的最低点。但是，国网如加大对新一代智能电表试用的资金投入，当年智能电表需求量"最低点"的情况 ，也可能不会出现。2018年国网计划智能电表需求量，按传统情况，将在当年 1月的国网年度工作会议上发布。

4）2018年后，国网新一代智能电表进入批量应用阶段，智能电 表市场需求回升

•早期智能电表加快轮换。按国网总用户的8%计算，年平均需用智能电表3160万只。

•其它方面智能电表需求，包括新用户，趸售，代管县上划国网管理，地方政府保障房建设，计量故障处理，其它不可预见因数用表五项，智能电表年平均需求量3100万只。

•以上合计，2018年后，智能电表年需求量达到6260万只（估计年投资131亿元） ，将略超"十二五"由智能电表替换普通表的年平均需求量水平。

2,2018年后 ，推动智能电表市场需求回升的新动力？

关注与开发基于ir46标准的下一代智能电表:

国网，"双芯"智能电表设计方案的制定，由2016年2月启动，2016年9月完成初稿。ir46项目计划 ，2017年12月报批检定规程，2018年底建起溯源体系。

1）ir46标准概要

•国际法制计量组织（oiml)的ir46是有功电能表标准

•ir46要求电能表软件分离，就是法制计量相关与法制计量无关部分的软件分离

• ir46对表计性能新的重点要求:
一是，有功电能表的准确度等级，改用a,b,c,d来表征，相对的负荷电流（从转折电流到最大电流）功率因数为1时，基本最大允许误差（%）为+/-2.0,+/-1.0,+/-0.5,+/-0.2。
二是，增加从启动电流到最小电流的准确度要求及计算方法。
三是，脉冲电压的试验值大幅提升。
四是，耐久性，在指定的（电压，功率因数，负荷电流点）时 ,并持续保持1000h，温度70度，湿度95%下，测试计量误差
五是，射频（rf）电磁场辐射80_6000mhz
六是，随机振动
七是，防止太阳辐射，灯型/波长:uva340,测试时间66天
八是，表面30mm处场强200mt
•九是，对整表提出考核:最大允许"组合误差"的要求，并按附加误差是否符合95%置信度高斯正态分布 ，提出两个"组合误差"计算公式。

2）国网"双芯"智能电表设计框架

•"双芯"电表设计原则，法制计量功能与非计量功能相互独立。非计量部分软件在线升级，不影响法制计量部分的准确性，稳定性

•计量芯独立运行，法制认证，不允许软件升级

•管理芯软件允许升级

•"双芯"直接通过spi接口进行数据交换。管理芯的故障不影响计量芯的运行

3）新一代国网表需求

•电池可更换，解决电池欠压问题

•管理芯在线升级，解决非计量功能需求不能变更问题
•采用面向对象的dl/t698.45协议

4）未来发展需求

•多表集采:模组化设计，上下行通信，m_bus接口，无缝连接ihd

•采集2.0:模块与管理芯通信接口速率达到9600_115200bps（待定）

• 柔性电价:法制计量部分保存有功1min,无功15min间隔冻结数据。保存1年数据。

5）外观设计

•保证已有流水线不作调整，外形尺寸，端钮兼容当前国网要求

•采用模块化设计

6）显示方案:采用点阵式液晶

7）计量芯功能要求

•计量芯作为法制计量部分，功能不能升级

•计量芯设计的重点要求:独立性，数据可追溯，数据准确可靠，时钟要安全。

8）管理芯功能要求

•管理芯采用模组化设计方案（显示/通信/负荷曲线/费控/事件等模块独立设计）

•升级数据下载，采用数据加密+链路验证的方式

•识别新程序与参数是否匹配

•下载与更新，不影响计量芯正常工作

3,面对新情况，电表企业的应对之策

自2010年以来，由于国网推行智能电表集中招标机制，电表企业因电表市场稳定，新产品需求不旺而受益，发展。面对2017_2018年新情况，电表企业要在继续做好电表基本市场基础上，加大开发人才与资金投入，协同高等院校，重点搞好企业升级，转型产品与市场开发。

1）为何要继续用心做好国网智能电表这个基本市场？

前面已经叙述，2017_2018年国网智能电表需求总量或将进入低谷，但是还有年需用智能电表4300万只（估计投资90亿元）以上的保底市场，可以支持企业生存，稳定员工队伍。应该看到:对电力用户按期远程抄表收费，是国网整体运作的终端环节，智能电表是电表企业收益有保障的永恒市场。在智能电网建设的电力设备需求中，作为单一电力产品，智能电表是电网招标金额较大，中标企业控制较严的，电表企业需要尊惜，维护这个基本市场。
因此，电表企业必须继续用心做好国网智能电表集中招标各环节的工作，保证在电表企业技术经营情况考核，表计入围计量测试，编制全套标书，计量产品质量检查等方面，不出现一票否决的情况，争取投标入围考核名次进入前列。同时，要保障供应新产品的质量，做到售后优质服务。

2）重视计量产品升级的开发工作

2016年，国网启动三项重要计量技术标准
的制修订工程，即«基于ir46理念的"双芯"智能电表设计方案»编制，2013年版智能电表系列企业标准修订 ，早期智能电表轮换更新办法及测试技术方面的规章制定。为此，电表企业要安排做好下列工作:

一是，跟踪以上国网三项计量技术标准制修订的全过程，适时参与各项标准宣贯，组织力量进行标准消化与引用研究。

二是 ，组织新一代国网表样机试制与送检。
这次新一代国网 表采用许多新选用/改进技术需要专注研究，主要有:

•计量芯，管理芯的基本功能与参数要求与测试

•spi接口与通信模块接口定义

•面向对象的dl/t698.45协议

• esam模块及加密技术新要求

•多表集抄的模块化设计

•改用点阵液晶设计

•具有温度补偿的内置硬件时钟电路

•管理芯在线升级技术

•法制计量部分的软件认证

•ir46提出的表计性能新要求:射频电磁场辐射80_6000mhz，随机振动，防止太阳辐射，表面30mm处场强200mt影响，脉冲电压提升测试值，整机的组合误差要求。

•新一代国网 表造型设计

三是，关注与研究早期智能电表轮换下来后的测试技术与试验装置新需求。

3）强化企业转型产品开发工作

近几年，电 表企业产品转型工作已经起步，大都转向配电设备，新能源产品市场。转型新产品开发一般走捷径:先是市场调研 ，貼牌仿制/兼并需求产品企业，样机取证送检，投标入围后挤进新市，见效快。但是，转型产品还是跟着新的市场需求走，需要熟息新客户，营销十分困难。

本文作者建议:有经济技术实力的电表企业 ，走电网量测技术创新产品开发的路径，选择有市场前景，开发有难度，不受电网集中招标限制的电网量测创技术新产品开发。重点推荐产品:

一是，智能化终端产品产业化，包括:供水/供气/供热智能化终端。公变台区/电力负荷控制/用户专变智能化终端。

•主要用途:"多表合一采集"工程,网格社区供水/供气/供热计量，公变台区，电力用户等不同应用场景下，现场紧急事件处理 /多指标场景综合控制，补偿。

•关键技术
智能化终端的自主决策与响应，需要进行建模，逻辑函数（单指标）/复合逻辑函数（多指标）及算法的研究。
现场应急事件处理，需要事先制定出自主决策与响应的高级逻辑程序。
为走向产业化，需进行智能化控制芯片开发。

二是，基于用户内部统计电表的低压电网最大负荷监测与控制系统

•主要用途:工商企业，酒店，医院，办公楼，展会 ，剧场等的低压电网最大负荷监测与控制，保障用户内部重点场景供电。

•关键技术
采用专门软件算法，对非重要负荷选择性的脱网与适时接入，保障重要负荷供应。
采用专门逻辑算法，配合统计电表对用电能耗实时监测，保证低压电网正常运行前提下，基于用户对负荷优先级排序，控制下游主，次支路分合。

三是，配电网名目繁多的在线监测系统融合组网技术

•主要用途:以县级/地市域配电网为基础，探索配变，高压开关，电缆/架空线 ，无功补偿设备，高压开关柜/高压计量柜，环网柜，故障定位/安全保障设备等在线监测系统的融合组网技术，提升配电网安全，经济，电 能质量在线监测整体水准。

•关键技术
新型传感器引用研究
调研，疏理，提炼各类在线监测系统底层模块与系统架构的类同，差异。
编制各类在线监测系统模块化与融合组网方案。

四是，具有谐波全功率（有功功率，无功功率，畸变功率，视在功率）计算功能的计量系列产品，包括三相多功能表，现场校验仪，电能计量标准装置。

•主要用途:
计量芯片基本功能与参数的选用
智能电表的实验室正弦波检定，与现场非正弦波实负荷计量值差异的鉴别。
推进«用户功率因数电费奖惩办法»修订，建议用户功率因数，改用畸变功率因数算法。
推动用户谐波电能谐波能耗测评工作
推进国家电价管理部门出台"谐波源用户电费奖惩办法"。

•关键技术
ieee1459 --2010 标准引用研究
谐波/基波全功率的各项功率算法
谐波全功率的各项功率计量溯源。

说明:本文以上叙述的电网量测技术创新产品概要，随后将由本文作者撰写电网量测技术创新产品专题文稿发布。

二，"十三五"期间，国网智能电表配套采集建设市场的需求与开拓

近几年，本文作者多次提到:电表企业要用心做好智能电表，采集终端 和低压计量箱3个基本市场。本文重点讨论"十三五"期间第2个基本市场的需求与开拓。

"十三五"期间，国网智能电表配套采集建设可以分两个时间段进行需求评估:2016和2017年，继续推进用电信息采集系统建设，实现全网总用户（39500万户）用电采集全覆盖。2017年后，国网将继续保持对智能电表配套采集建设有较大而长期的需求，目前还看不到底线。由此，电表企业的转型，首先需要强化采集终端技术与市场的开发。

本文部分内容录用于重庆市电科院文稿:«重庆公司宽带载波通信系统建设推广情况»，济南积成公司:«用电采集2.0主站
概要与采集终端性能提升建议»

1,"十三五"智能电表配套采集建设需求要素将有较大改变:

1）继续推广智能电表的配套采集建设

•2016--2017年，国网重点要实现用电信息采集系统全覆盖，两年新增采集用户7885万户（包括采集终端780万台）,估计两年投资95亿元。

•趸售，代管县上划国网管理用表。上划县，按年平均20个县（500万户）计算，5年共计上划2500万户（包括采集终端500万台）,"十三五"合计投资约30亿元。

2）新装智能电表配套采集建设。国网年平均新增用户按总用户数的4%计算，"十三五"新增用户6320万户（包括采集终端630万台）,估计投资76亿元。

3）用电采集运维。到"十三五"末，国网总用户数估计将达到4.7亿户，按年平均80%用户的智能电表配套采集建设列入运维计划，5年运维投资约94亿元。

4）现有窄带电力线载波通信方式需求逐步进行淘汰更新。"十三五"采用宽带载波通信技术的用户，按国网总用户数的15%计算，合计投资约36亿元。

5）以上合计，"十三五"期间国网智能电表配套采集建设（包括采集终端1910万台），用电采集运维及本地通信方式更新，总投资约为331亿元。

2,"十三五"智能电表配套采集建设通信新技术需求

1）国网，新一代用电信息采集系统技术架构总体研究课题已经启动。

早在2014年1月，国网有关部门文稿:«用电信息采集系统应用现状及发展趋势»指出:由于电力线（窄带）载波通信，微功率无线通信，无线公网通信，无线专网230mhz通信，光纤通信分别不同程度的存在通信质量/干扰严重/运行费用高/接入容量 与覆盖面有限/投资大与布线困难等问题，对主站应用，智能费控，用电信息安全防护技术要求提升，因此需要研究提出用电信息采集系统通信网技术体系，研究提出基于互联网，电信网和广播电视网的用电信息采集系统技术方案，实现数据，语音，视频等业务的融合。

2）开展低压电力线宽带载波通信规模化应用前的技术准 备:

•国网正在制定低压电力线宽带载波（2---12mhz)通信系列技术规范，估计2016年底可以敲定。

•重庆市电科院:在国内率先在实验室/现场开展低压电力线宽带载波通信性能测试技术研究。
在实验室，研制国内首套屏蔽式宽带载波多级测试系统。
在现场，建立了大型公变台区宽带载波通信典型测试环境。
在实验室/现场，能进行低压电力线宽带载波通信互联互通测试，包括终端交叉采集，模块交叉中继，混合组网采集等测试。

3）电网通信密码新技术研究。

4）基于大数据的采集智能运维技术。

5）"电力光纤到户关键技术研究与示范"项目启动。
该项目为2016年度国家重点研发计划项目，由国网辽宁省电力公司牵头申报，国网信通产业集团国电通公司承担，将创建国内首套t级电力光纤到户系统，实现沈阳地区2500户示范应用，最终形成可复制，可推广的电力光纤到户整体解决方案。

6）低功耗，广域网通信技术在"多表集抄"中的应用研究。

7）"多表合一采集"工程中多通信方式转换器集成技术。

8）智慧城市电，水，气，热表集抄系统联网技术方案研究。

3,国网对智能电表配套采集建设有较大而长期的需求，为何目前还看不到底线？

国网用电信息采集系统建设从2010年（总用户:2亿户）启动，到2017年（4.3亿户）计划全面建成，估计智能电表配套采集建设的投资为510亿元，为智能电表全面应用投资的31%。
"十二五"用电信息采集系统建设留给"十三五"续建进行研究处理的重点问题，主要有:系统通信网需要重构，基于国家"三网融合"的用电信息采集系技术方案，破解本地通信质量技术瓶颈等。前面已经叙述，"十三五"国网对智能电表配套采集建设（包括采集终端1910万台），用电采集运维及本地通信技术更新，合计投资331亿元，只能解决用电采集应急，局部通信问题。
国网对智能电表配套采集建设有较大而长期的需求 ，为何目前还看不到底线？

1）早期系统工程规划设计缺失多，需要用较长的周期才能重构出新一代用电信息采集系统技术架构与管理网络。

省级电网用电信息采集系统从功能流程环节讲，包括主站设计/运行/维护，集中器设计/勘测/测试，远程/本地信道监测管理，最后落实到智能电表/采集器。管理网络环节，包括省级电网计量管理 部门，物资部门，电力计量中心及地/县供电公司，从事:国网标准培训与施工操作规范制定，计量产品招标/验收/配送，工程施工/验收，系统投用/运行/故障运维等一系统管理环节。

从系统应用的角度，新一代系统技术架构与管理网络重构，需要解决的主要问题:

•对系统整体设计指标作出规定:
省级电网系统面向重点应用功能（月计费，日线损计算，远程预付费，低压电网故障与电能质量指标超标的报警处理）,对系统全部用户的采集周期，通信速率，流量计算方法，需要提出不同要求。

•主站的硬件，软件设计采用新技术，主要解决主站性能整体不足，核心业务应用不明确，整体架构扩展性不足，运维自动化水平低。

•采用通信新技术应用方案，破解远程/本地通信质量技术瓶颈，包括通信信道监测与管理，本地通信互联互通技术，多通信方式网关设计要求。

•采集终端性能提升，包括采集能力，分析能力，互动能力，互换能力，自维护能力的提升。

•用户上网通信带宽的要求。

可以说，新一代系统技术架构与管理网络的重构，是个关系面广 ，新技术多，管理复杂的海量系统工程。

2）系统功能不断拓展，电网多专业应用需求增多

•2011----2012年，系统功能简单，只有自动化抄表，数据质量管理。

•2012---2016年，系统功能快速扩展，包括实时费控，智能化运维，计量装置在线监测与智能故障诊断，分布式电源接入，智能双向互动，电能质量在线监测，同期线损统计分析，停电检修，配电网运行监测，"多表合一采集"接入，支撑电网多专业深化应用。

•由此，智能电表配套采集的数据类别，数据流量，通信速率都在快速增长，由于功能模块化设计率低，计算与存储容量不足，主站/集中器/采集器（智能电表）的硬件，软件需要跟踪更新。

3）窄带载波通信质量技术瓶颈，一时难以很快解决

近两年，国网年度计量工作推进会都要求开展宽带载波通信技术应用研究。

•对宽带载波通信的规模化应用，有不同的看法。宽带载波通信性能 指标，主要用于中高速通信速率,用于解决低速率的窄带载波通信质量问题，从技术上看，不是很合理方案。

•宽带载波通信方式规模化应用，总投资过大，而宽带载波通信技术本身还有尚需解决的问题，如宽带载波通信信道监测，抗干扰措施，互联互通技术等。

•宽带载波通信可以适应用户的主要用电计量及相关要求，扩展到配电工程多方面的视频通信需求，但还不能满足用户上网通信带宽的要求。

4）国际/国内通信新技术更新换代很快，智能电表配套采集建设的通信方式需要优化选用。目前有4g/5g远程无线通信，基于低功耗，广域网的物联网通信，电力光纤到户关键技术研究。

由以上叙述说明，国网对智能电表配套采集建设有较大而长期的需求，是符合实际的。

4 ，电表企业的转型，首先需要强化采集终端技术与市场的开发

目前，进入国网采集终端集中招标范围的电表企业，只有为数不多的单位具有自主开发集中器的能力。对大多数电表企业来说，长期以来，集中器开发是项短板，通常走捷径，引入集中器设计方案后自行组织生产，同时也降低企业应收益的利润。
前面叙述了国网对智能电表配套采集建设有较大而长期的需求，从企业长远发展出发，加大专业人才与资金的投入，自主开发集中器技术是合适的选择:

1）集中器技术开发有难度。其通信方案都有通信芯片开发商供给。电表企业主要进行采集终端的功能，电源及通信协议转换技术设计，只要引进高级通信，计算人才，或与专业对口的高等院校合作，自主开发集中器是可能做到的。

2）未来的智能化终端是多门类行业的在线监测，控制，补偿功能创新产品，包括供水/供气/供热智能化终端，公变台区/电力负荷控制/用专变智能化终端，用于不同场景下，现场紧急事件处理/多指标综合控制，补偿，具有广阔的应用前景。
特别是今后两年，国网智能电表需求总量或将大幅下降，电表企业在继续用心做好智能电表这个保底市场基础上，需要进行转型创新产品开发，智能化终端系列产品，将是具有应用前景，技术开发有难度，不受电网集中招标制约的可选转型创新产品。

三，低压电力线宽带载波通信技术何时能进入规模化应用？

国际上，宽带载波通信技术先期在智能家居领域有了批量应用。国内，应用于用电信息采集起步较晚。

国网的用电信息采集系统建设，从2010年开始，到2017年（国网，总用户4.3亿户）计划全面完成，用于智能电表配套采集建设投资约510亿元。其中，70%的本地通信方式采用窄带载波通信技术。经过多年运行，窄带载波通信方式评议为本地通信技术瓶颈，一时难以很快解决 。由此，宽带载波通信技术实用化应用的探索，成为解决本地通信技术瓶颈新的热点课题。

从2011年开始，国网将宽带载波通信模块列为集中招标试点应用，可一直处于不温不火。到2015年市场需求有了转机，宽带载波模块需求总量不算大。由此，宽带载波通信技术何时能进入规模化应用？成为电表行业长远发展的期望。

本文部分内容录用于:

•重庆市电科院:«重庆公司宽带载波通信系统建设推广情况»，«中电普华公司宽带互联互通测试报告»，«青岛东软公司宽带互联互通（改进后）测试报告»。

•济南积成公司:«用电采集2.0主站概要与采集终端性能提升建议»

•青岛东软公司:«（东软）宽带载波通信方案»。

1，宽带载波通信方式进入市场前期工作

1）先期推出的宽带载波通信芯片性能及试点应用情况

•2014年3月，威胜集团公司在"低压窄带载波通信技术测试与改进（重庆江津）现场会议上，介绍引进美国高通公司qca7000型宽带载波（2--30mhz）通信芯片试点应用情况。

•2014年7月，华为海思公司在«进口高端电表全性能研究»课题（长沙）技术交流会议上，就自主设计的hi3911型宽带载波（2---12mhz）通信芯片技术性能及宽带系统解决方案作了发言。

•2014年11月，青岛东软公司在电力线载波通信新标准，新产品（青岛）技术交流会议上，介绍了自主开发的ssc1660/1661宽带载波（25/50/100mhz）通信芯片，ssc1663/1664宽带载波（1.95----11.96mhz）通信芯片技术特征与应用方案。

•据了解，同期，深圳国电通公司也在国内专业会议上介绍了宽带载波芯片新品及试点应用情况。

2）国网，宽带载波通信模块需求出现转机

2015年，重庆，江苏电网率先进行宽带载波通信模块上量的集中招标。到2016年国网第三批集中招标，重庆电网合计招标163.7万模块，江苏电网合计招标374.1万模块。目前，共有18个省级电网试用宽带载波通信方式，其覆盖面加速趋向。
据了解，到2016年底，重庆电网的川南，江津，酉阳，开县，云阳5个供电公司，将完成160万宽带载波通信模块的应用。

2,国网，宽带载波通信方式规模化应用前的技术准备

1）国网宽带载波通信系列标准编制，包括:

•低压电力线宽带载波通信技术规范，第1部分:技术要求（征求意见稿）

•低压电力线宽带载波通信技术规范，第2部分:检验方法（征求意见稿）

•低压电力线宽带载波通信技术规范，第3---1部分:物理层通信协议（征求意见稿）

•低压电力线宽带载波通信技术规范 ，第3---2部分:数据链路层及应用层通信协议

2）重庆市电科院:在国内先期开展宽带载波通信性能测试技术研究

•在实验室，研制国内首套屏蔽式宽带载波通信多级测试系统。

•在现场，建立了大型公变台区宽带载波通信典型测试环境。

•在实验室/现场，能进行低压电力线宽带载波通信互联互通测试。包括终端交叉采集，模块交叉中继 ，混合组网采集等测试。
目前已完成宽带载波模块测试的有青岛东软，深国电，中电华瑞及其模块扩展供应企业，共计8家。

3）宽带载波通信互联互通研究进程

•国网（计量中心）:经过2015年的讨论，华为海思公司将（芯片）物理层及通信协议在国网宽带载波通信企业标准中进行共享。 CC各宽带芯片厂家在物理层统一的前提下，自主研发出宽带载波产品。

•重庆市电科院:在大型公变台区（约700户）进行现场宽带载波通信互联互通测试:其中有两个厂家的宽带互联互通测试情况不理想:经改进后，在模块混装时，组网还有差异，抄表速度稳定情况不同，抄表效率还是出现大幅下降。
估计，宽带载波芯片只在物理层统一，核心的链路层各不相同，在现场实际互联互通的组网和抄表时，应用效果并不理想。

4）重庆市电科院:开展宽带载波通信高级功能深化应用。主要从电能表网络拓扑，电能表分相识别，电能质量监测，本地信道品质分析，线损分析等功能的应用研究。

3,宽带载波通信芯片陆续推出新品

青岛东软公司:«（东软）宽带载波通信方案»

继2014年开发出ssc1661型宽带载波（高速）通信芯片之后:

1）2015年,自主研发出（东软）第6代ssc1663型宽带（低速）通信芯片

•符合国网宽带载波通信协议（草案）

•高集成度soc芯片

•ofdm技术

•通信带宽:1.95---11.96mhz

•通信速率:100k---25mbps

•用途:国网用电信息采集，智能家居，信息家电。

2）2016年又推出ssc166X型宽带载波（高速）通信芯片。

3）宽带芯片优势

•高频点，远离电力线干扰

•多载波，自动规避干扰

•mesh网络，多路径寻址，优于现有宽带方案集中式源路由系统

•并发抄读机制，提升抄表效率。国内其它宽带方案暂不支持采集器并发抄读

•优先级通信，满足应急通信需求

•集中式/分布式路由抄读机制灵活切换，提高系统通信效率

•具备相位识别功能，用于线损分析与三相负荷平衡分析

4）强大的现场维护调试能力:（略）

5）现场运行测试分析

•试点省市:山东青岛，烟台，冀北唐山，山西太原，重庆等30个城市。

•台区环境:典型台区200户（青岛643户）,全载/半载，农村/ 城市。

•目前已安装443个台区，智能电表41903只，主站总体抄收率98%以上。

4,张春晖:国网宽带载波通信技术何时能进入规模化应用？一时还难以定论

近两年，国网计量工作推进会都将宽带载波通信技术应用研究列入重点工作推进，宽带载波产品应用量逐年增长。但是，目前宽带载波通信方式还有一些尚待深化论证的问题:

1）从技术上，宽带载波通信的技术指标，主要应用于中高速通信速率，用于解决低速率的窄带载波通信抄表质量，不是很合理的技术方案。
同时，宽带载波通信应用于低压电网用电信息采集，尚需深一步研究本文下面提出的通信技术难点。

2）从知识产权保护角度:

•各宽带载波芯片厂家开发的宽带芯片物理层，通过国网宽带载波通信标准（草案）可以做到统一，但是链路层还是各不相同，影响宽带互联互通的全面实现。

•国网信通产业集团下属芯片企业，已经开发出宽带载波芯片，正在进行测试试用，今后如何进入国网市场，引人关注。

3）从应用层面上

•宽带载波通信可用于用户的用电计量及相关测试，适用于配电工程多方位的视频通信需求，但还不满足用户的上网通信带宽的要求。

•国网，2016年度国家重点研发计划项目:"电力光纤到户关键技术研究与示范"已经启动，将在沈阳电网创建国内首套t级电力光纤到户系统（2500户），最终形成可复制，可推广的电力光纤到户整体解决方案，包括用户上网通信带宽的要求。估计，这或将是国网管理高层从国网长远发展考虑的重要
决策。

4）从投资方面，宽带载波通信技术规模化应用，总投资较大。目前，"十三五"国网用于电网建设的总投资及分配到用电采集通信技术更新的投资尚不明朗。

5）综合来看，采用宽带载波通信解决窄带通信技术瓶颈，在下列情况下建议作为实用方案，有计划的推进:

•如智能配电网建设需用中低压宽带载波通信方式，投资有保障。

•或宽带载波通信应用，既能实现短周期内自动抄表成功率100%目标，又能从主站软件升级做起，改进宽带集中器设计方案，大辐度提升自动抄表数量。

5,为推进宽带载波通信进入规模化应用，本文建议:有关省级电力计量中心开展下列宽带载波通信应用技术难点研究。

•配电视频通信/用电信息采集用宽带载波通信芯片性能及技术指标的统一约定。

•从用电采集主站软件设计做起，改进宽带集中器设计方案。

•引入通信网关技术，对宽带芯片物理层/链路层各不相同的情况，开展宽带载波通信互联互通技术研究。

•低压电力线宽带载波通信信道监测，抗干扰措施研究及相应信道技术规范制定。

•低压，长距离电力电缆/公变台区大容量无功补偿设备对宽带载波通信影响的定量测试与补偿技术研究。

四，优化高压用户电能计量性能，推进10kv电子式互感器批量应用

2003年以来，10kv高压计量系列产品（包括:高压电表，电子式高压互感器，高压计量装置综合误差考核，10kv多功能集成终端）技术开发与市场化探索，一直在断断续续地推进。但是，到目前为止，高压电表尚未进入电力计量收费环节。10kv电子式互感器，2015/2016年国网计量工作推进会都提出"
研制中低压电子式互感器"的要求，由于未出台推广应用计量新政与技术方案，10kv电子式互感器实际应用量不大。
据预测，2017年国网智能电表需求总量或将大幅下降，电表企业面对新情况，急需开发计量新产品，拓展新市场。
为此，本文作者建议:先在电表计量范围内选择新课题:运用10kv电子式互感器与智能电表组合的高压计量综合误差分配机制，优化高压用户电能计量性能，推进10kv电子式互感器批量应用。
本文部分内容录用于华立科技公司:«高压电能表应用前景与技术点交流»。

1,目前，10kv高压电表为何尚未进入电力计量收费环节？

1）2012年，全国10kv高压计量装置估算为230万套。按50%的高压计量装置改用10kv高压电能表，高压电能表年市场需求约20万台。

2）2016年9月23日，国标gb/t32856---2016«高压电能表通用技术要求»发布，将于2017年3月1日起实施。

3）传统高压计量装置的缺点:

•需要专门的计量柜

•相间对地绝缘，靠互感器灌封绝缘，体积大

•费用高

•高压电压，电流互感器功耗大

•有二次回路，难以防窃电。

4）高压电能表主要技术难点与关键技术

•高压电表的电子式互感器部分，实时采集后转换为数字量进行光传输，对计量实时处理速度提出更高的要求。

•高压电表如采用现代等电位技术方案，计量关键数据及参变量通信的实时性，同步计量及通信可靠性设计，直接影响高压电表的可靠性。

•高压电表的电压回路 ，为提高计量准确性，使用电容分压采样还是电阻分压采样，需要考虑分布电容，线路对地电容，频率响应，电磁环境影响，视在功耗和温度系数等因数。

•高压试验要求高，包括雷电冲击，雷电冲击截波，交流耐压，局部放电试验等。

•高压电表的工艺控制有难度。主要是真空灌封，光纤加工工艺与安装有特殊要求。

•户外高压环境下，电磁，气候环境更加恶劣，靠近高压母线温度较高，高压电表的长期可靠性是行业较为关注的问题。

5）目前，高压电表的应用:户外式，用于线路t接点计量及线损计算。户内式，用于开关柜量测点。

2,运用10kv电子式互感器与智能电表组合的高压计量综合误差分配机制，优化高压用户电能计量性能，推进10kv电子式互感器批量应用的实施方案

1）概述

10kv高压用户的用电计量，通常应用传统的高压计量装置，由电磁式高压互感器，互感器二次回路，智能电表构成。高压用户的用电计量收费，以智能电表記录的用电量为准。
电力行标«电能计量装置技术管理规程dl/t448---2000»只规定:
•高压互感器，智能电表选用的准确度等级
•电压互感器二次回路电压降的限值
•电压/电流互感器二次回路接入负荷值的范围
•高压互感器，智能电表在实验室进行法制计量检定要求
•高压用户的智能电表，按周期在现场进行实际负荷下的计量误差校验。
从上世纪80年代起，国内对高压用户计量准确性监管，只重视智能电表实际计量误差的校准，不计及高压互感器，电压互感器二次回路电压降的影响，提出了质疑，并开展高压计量综合误差计算及补偿技术的讨论与研究。但是，以高压计量综合误差作为考核高压用户计量装置的主要指标，至今尚未看到相关的应用报道。

2）新课题的研究内容

推广10kv电子式互感器应用，引入高压计量综合误差分配机制，开展高压计量装置计量性能优化的研究，其目的在于:在符合现行电力行标dl/t448---2000的情况下，推进高压用户计量收费走向合理化。

一是，电子式高压互感器应用的优势

10kv电子式互感器，与传统高压互感器性能相比，其技术优势:

•0.1/0.2级10kv电子式互感器的批量生产，从技术上讲，产品质量可以保证

•提升电网量测线性度

•互感器额定二次容量大幅降低，适应与功耗小的电子式电表相匹配，还大幅降低电压互感器二次回路电压降

•电子式互感器本身功耗小

•高压计量装置安装工艺简化。

二是，高压计量综合误差分配机制

由电子式高压互感器，智能电表，电压互感器二次回路电压降引起的高压计量综合误差，需要进行计量综合误差分配后才能用于新的应用，这是由于高压互感器，智能电表都是法制计量器具，其计量误差不能随意调整，更改。
本文建议:10kv高压计量装置计量综合误差，可以分为0.2%，0.3%两类，其计量综合误差分配原则:

•计量综合误差为0.2%的高压计量装置:
电子式高压互感器采用0.1级，出厂误差控制在0.05%以内
智能电表采用0.2级，出厂误差控制在0.1%以内
电压互感器二次回路电压降，实际控制在0.02%以内，可以忽略不计。

•计量综合误差为0.3%的高压计量装置:
电子式高压互感器采用0.2级，出厂误差控制在0.1%以内
智能电表采用0.5级，出厂误差控制在0.2%以内
电压互感器二次回路电压降，实际控制在0.03%以内，可以忽略不计。

三是，以上高压计量装置计量性能的优化，是在dl/t448---2000规程的框架内，通过压缩互感器，智能电表，电压互感器二次回路电压降的实际计量误差，并控制在高压计量误差分配范围内，从而可以实现大幅降低高压计量综合误差的目标。

3）建议:组织开展10kv高压计量装置计量性能优化的合作研究

•新项目开发基本要求:选定10kv配电网高压用户10--20户，按设计方案进行新项目的安装，测试，运行，最终提出高压计量装置计量性能优化研究工作报告。

•有关省级电力计量中心:该新项目牵头单位，负责研究提出10kv电子式互感器补充技术要求，高压计量综合误差分配技术导则，实验室/现场10kv高压计量装置计量综合误差试验技术方案制定及验证工作研究，办理该项目立项，组织/协调实施，总结报告等。

•有关电表企业:组织0.1/0.2级，10kv电子式互感器研制/改型，送检与挂网运行。

•有关供电企业:经考察，协商后选定试点的高压用户，电子式高压互感器安装施工，协助组织在高压用户现场进行高压计量装置计量综合误差测试技术验证工作，新型10kv高压计量装置运行管理，并定期提出运行数据报告。

五，推进"多表合一"信息采集新技术应用与采集布局的拓展

2016年6月25日，"电网量测技术微信公众号（dianwangliangce）"发表文章:«再论电，水，气，热"四表集抄"的争议与发展-----国网"四表合一"采集:调整策略，走向大同»。

汇总近5个月来网上，报刊的报道，国网"多表合一"信息采集取得新的进展:

自2003年该工程启动以来 ，国网用电信息采集系统累计接入水，气，热用户154万户。

推动建筑工业标准«民用建筑远传抄表系统»，"中电联"第一批团体标准:«电，水，气，热能源计量管理系统»系列标准的制定。

商业运营取得突破，实现国网电e宝平台电，水，气费用代收，清分结算和电，水，气"三单合一"电子发票开具商业化试点应用。

同期，«环球表计»采用"四表集抄"专业会议，网上讨论会等形式，推动"四表集抄"的改进与建设。

汇总前一阶段能源行业的不同反映，本文经汇编后提出:«推进"多表合一"信息采集新技术应用与采集布局的拓展»的建议。

1,«电，水，气，热能源计量管理系统»系列标准的解读与引用

1）"中电联"第一批团体标准:"电，水，气，热能源计量管理系统"系列标准概要

该系列标准由中国电科院牵头承担，联合能源供应商，表计厂商，方案厂商，和系统集成商共同参与制定，包括:

•«电，水，气，热能源计量管理系统 第1部分:总则 t/cec122.1---2016»

•«电，水，气，热能源计量管理系统 第2部分:系统功能规范 t/cec122.2---2016»

•«电，水，气，热能源计量管理系统 第3--1部分:集中器技术规范 t/cec122.31---2016»

•«电，水，气，热能源计量管理系统 第3---2部分:采集器技术规范 t/cec122.32---2016»

•«电，水，气，热能源计量管理系统 第4---1部分:主站远程通信协议 t/cec122.41---2016»

•«电，水，气，热能源计量管理系统 第4---2部分:低功耗，微功率无线通信协议 t/cec122.42---2016»

2）该系列标准实施后，可能引发"四表集抄"工作有哪些改变？

•规范管理与示范引导。国网"多表合一"信息采集将以统一模式，进行规范化设计，施工与管理，引入用电信息采集系统较为先进的技术与管理经验，及时选用计量通信新技术，为水，气，热行业集抄系统的改进与建设提供示范作用。

•水，气，热行业原来的集抄系统分成两个集抄系统进行管理与建设，成为固定化模式。
国网"多表合一"信息采集将水，气，热行业最底层，先进的智能计量设备的数据采集及通信技术都管起来，增设跨行业数据交换环节，从水，气，热行业集抄中划走了现代化采集部分，留下的是早期分行业集抄系统及诸多行业计量管理及技术难题，需要进行原有分行业集抄系统的现代化改造。

水，气，热行业集抄现代化改造，涉及面很宽，主要包括:能源行业集抄系统现状调研，能源表计更新，能源行业集抄系统系列标准制定，研究引用通信新技术，行业集抄系统现代化改造方案制定与实施，筹集工程资金与引进高级专业人才等。

为化解此难题，水/气/热行业本身 ，首先需要统筹作出原有集抄系统现代化改造方案，强化能源计量管理，筹集工程资金与引进高级专业人才。地方政府行业协调部门要寻求地方政府出台政策支持。当地供电部门需协同推进水，气，热行业集抄系统的现代化改造。

2,"多表合一"信息采集功能拓展，运用智能化供水终端新技术，推进网格社区供水漏损计量管理。

当供水智能化终端发现网格社区供水漏损指标超标，及时向附近的供水站发送供水漏损超标信息，报警，进行现场处理。同时，将供水漏损指标情况，报送水司主站，"多表合一"信息采集主站。

为协助水司解除用户侧供水漏损之忧 ，本文建议:组织供水智能化终端设计标准化的合作研究。

3，北京煜邦公司:"四表合一"采集通信协议转换器

1）上行通信方式:rs---485,微功率无线，电力线载波通信。

2）下行通信方式:rs---485,m---bus,微功率无线通信。

3）通信转换:可转换上，下信道的通信方式和通信协议，有利于简化本地通信网络。

4，低功耗，广域网的技术争议与选用研究

对nb---lot与Lora技术比较，主要从网络标准，安全性，灵敏度与准确度，信号覆盖面，安装环境，功耗，网络部署7个方面。

最终关注低功耗，广域网落地难的问题如何解决:

1）从网络实施过程，主要是站址部署的困惑，流量并发冲突，下行链路功耗问题。

2）从应用角度，需要关注通信距离影响，电磁环境影响，电池容量/使用寿命/防水保护等。

5，"多表合一"信息采集要从长远发展考虑，拓展信息采集的布局，从能源计量表计由机械式转向数字化/智能化表计抓起

2016年1---10月，国网"多表合一"信息采集工程新增接入144万户,取得新的业绩。但是，与国网营业区城镇户数（约2亿户）相比，所占的百分比不算大，据了解工程推进有一定难度。由此，"多表合一"信息采集工程需要调整策略，进行新的信息采集布局。

下一步，推进水，气，热行业集抄现代化改造，作为第一步，就是将现有网格社区的传统能源计量表淘汰更新，借鉴近年来各地推进"多表合一"信息采集工程的经验:

•利用阶梯水价，供热由按房屋面积计费改为热表计量收费等国家/地方新政，加快网格社区数字化/智能化能源表计应用。

•鉴于当地政府经信委具有较强的行业协调能力，期望每年安排一批网格社区，将机械式水，气，热表计淘汰，改用数字化/智能化表计，纳入城市"多表合一"信息采集工程年度计划。