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国内电能表的技术发展趋势

行业聚焦点中国仪表网2009年09月25日 10:03人气:4465

1、感应式表缺乏突破

经过近年来我国大面积城乡电网的改造建设,我国感应式表的技术和质量已较刚起步有了明显的提高。特别是根据国外先进国家的经验,设计出了长寿命和亚长寿命感应式电能表,并制定了相关标准。但与国外知名品牌相比,我国的感应式电能表还有一定的差距,主要表现为性能一致性较差、材料质量问题和关键工艺技术得不到解决等。

2、电子式表技术更新较快

居民用表功能不断增强。几年来的城乡居民一户一表改造工程中,电子式电能表得以大面积的推广使用,并得到用户的广泛认可,至2005年,国内的电子式电能表用量已经超过感应式表。普通民用电子式电能表的使用寿命能够确保15年甚至20年以上。而供电部门对电子式电能表的要求不满足于仅仅具有计量功能,他们对居民用表的功能要求也在不断增强。集成了诸多功能的新型居民用表其硬件上已经和多费率表、预付费表、载波表等几无差异。功能的增强极大地提升了供电部门对居民用电的现代化管理,新型居民用电子式电能表更为将来实现大规模自动抄表提供了基础。

多费率表发展较快。从2000年上海开始率先大规模使用多费率表以来,多费率表得到了很多经济发达而电力紧张的地区供电部门的青睐,中国一下子成为世界上居民用多费率表数量最大的国家,居民用多费率表的技术因此也得以迅速提高和发展。伴随着市场对功能和性能需求的不断的增强,居民用多费率表的技术也历经了好几代的沿革,特别是和多费率表特点相关的显示方式、实时时钟精度、通信手段、通信规约等都有了长足的发展,主要生产厂商的产品技术成熟、质量稳定可靠。随着用电管理和节能的需求,多费率表将得到更多用户的青睐。

工商业用表多功能化成趋势。早在本世纪初,电子式电能表就已经取代感应式表,成为工商业用表的主流,而近几年来三相多功能表的需求更呈明显上升趋势,这主要是因为电力系统在不断扩展三相多功能表的应用领域,不仅如此,三相多费率表、三相组合表的需求量也明显增大,并且功能上已经和三相多功能表较为接近,可归为其一类。目前普通国产多功能表的功能和性能已和进口表不相上下,而性价比明显优于进口表,0.2S级国产表也已得到批量使用,谐波下计量、通信手段、网络化管理等功能虽然不断发展,但目前国产多功能表通信规约种类繁多,互不兼容,可靠性还需进一步加强。

预付费表逐步趋于完善。预付费表在经过几年的沉寂后,从2006年起有明显复苏的迹象,这一方面是由于供电部门加大对欠费用户的管理力度,使市场需求再次升温,另一方面也是由于经过制造厂多年来的不断改进,特别是对IC卡部分硬件和软件的改进,使用了CPU卡和非接触式卡等最新技术,以及技术条件的统一,使预付费表的性能尤其是安全性和可靠性方面已逐步趋于完善,与此同时,内置继电器的质量和容量也有明显改善。

自动抄表技术发展颇具前景。90年代中后期,部分地区的电力部门开始了较大规模的低压电力线载波技术的应用,但由于仓促上马,使用化效果较差。近几年来,随着通信技术的不断进步以及电力市场应用的需要,国内自动抄表技术水平取得了长足的进步。特别是GSM/GPRS和CDMA通信技术已在大客户抄表和管理系统中得到大量使用并取得了成功,低压电力线载波技术也已逐步被越来越多的电力部门所采纳,效果基本令人满意,而短距离无线抄表也在居民抄表尤其是三表集抄和农村居民抄表中得到应用和推广。

3、各类电能表的技术存在的主要问题

(1)感应式表
与国外知名品牌相比,我国的感应式电能表还有一定的差距,主要表现为:

性能一致性较差。具体表现为数据的重复性和一致性较差。我国感应式电能表的自动化生产水平不高,加工方式大多还是以人工为主,由于在生产过程中人工的介入过多,产品性能难以保证高度一致性,同时也加大了生产管理的难度。

材料质量问题得不到解决。感应式电能表要在寿命期内保证计量准确可靠,必须保证结构上的长期稳定,电能表的关键零部件要有足够的各种恶劣环境的适应能力,这就要求感应式电能表的转动元件有充分的耐磨特性,磁性材料有长期稳定的磁特性等要求。由于我国材料工业水平与发达国家仍有较大差距,因此企业如何检测、选用关键元器件(如磁推轴承、阻尼磁钢等),也是目前需要解决的问题。

关键工艺技术得不到解决。除了较为周全的设计以及选用合格的材料,感应式电能表要达到长寿命还必须有可靠的加工工艺。线圈的绕制、铁芯的冲压铆制、石墨轴承的制作、磁推轴承的老化等也是必须解决的课题。

(2)电子式表

显示器。显示器是电表的重要部件,原来使用机械计度器时,计度器就有一定比率的卡字和错位的概率,而在防窃电要求较高时,其抗磁场干扰差的弱点更容易受到不法用户的攻击,虽然可以采用增加止逆装置防止倒转,增加电机屏蔽罩厚度减弱磁场干扰的影响,但不能从根本上解决问题。采用液晶显示器后解决了上述问题,但部分厂家采用的液晶显示器质量参差不齐,特别是在紫外线照射、高温高湿、低温情况下容易出现问题。

软件可靠性。电子式电能表的显著特点是各厂家使用的硬件越来越接近,而越来越多的功能通过软件来实现,因此软件的可靠性很大程度上决定了电表本身的可靠性。硬件的质量可以依据本身的技术参数和指标及通过相关的试验来验证它的性能和质量的可靠性,而软件的可靠性在最终产品上没有很好的手段可以很快地检验出来,正常的各种试验情况下,软件也许都运行正常,但在一些干扰或异常情况下,如果软件对这些情况考虑不周,就会容易出现问题。

通信规约。目前国内的电子式电能表无论采用何种通信接口,一般都遵循DL/T 645-1997《多功能电能表通信规约》。随着电力部门现代化管理的不断发展,现有的DL/T 645规约已在很多方面不能适应电表功能的需求,生产厂家由于新功能的需要都对DL/T 645规约进行了扩展,但各个厂家之间互不兼容,也没有进行统一备案管理;各地方电力部门由于本地本部门现代化管理的需要以及发展,也对DL/T 645规约进行了扩展,而且时时会进行更新。由于对通信规约缺少统一规划和管理,目前的通信规约已经非常混乱,导致都是采用DL/T 645规约的各个厂家的电表不能互联互通,同一地区不同时期的电表不能互联互通,再加上各个电表生产厂家、采集装置制造厂家、系统软件商对DL/T 645规约的理解也存在偏差,还有可能导致“即使采用完全相同的通信规约也不能互联互通”的情况发生。

谐波下计量。当电网上有谐波源存在时,谐波负荷会引起电网波形的非线性畸变。谐波情况下用户侧的电能可分为基波输入电能、谐波输入电能和谐波输出电能,而线性负载用户消耗的应该只是基波输入电能,不应计入谐波输入电能,使用户多交钱;当负载是非线性时,负载通常会产生谐波输出电能,这时用户还会在产生污染时反而少交钱。目前除了部分厂家采用DSP技术的自有电能计量算法可以对谐波下准确计量外,采用数字乘法器的大部分专用计量芯片无法对谐波用户进行准确计量。这在居民用户计量上通常没有问题,但在谐波产生比较大的工业计量上会带来较大的不公正性。

多功能表的功能定义。随着多功能表技术的不断发展,供电部门用户对多功能表的功能要求也越来越多,除了需要更多标准的各种计量数据和参变量外,提出了更多有关电能质量检测的功能要求,如光针对电压质量的就有断相、过压、欠压、失压、全失压、电压不平衡、电压畸变率、电压合格率等,但很多这些功能没有明确的定义,或者各个用户的定义会有不同,造成了同样一个功能要针对不同的用户进行不同的改变,如果不尽快制定标准进行统一定义,将会造成多功能表功能越来越混乱,不利于多功能表技术的进步。

电力线载波技术的可靠性。由于低压配电网的覆盖面最广,遍布每家每户各个角落,哪里有电表网络就已延升到哪里,因此是居民自动抄表最方便、最经济的通信信道,而且没有月租费。但由于我国低压电网网络结构复杂、缺乏规划、电网污染严重等原因,造成了电力线载波信号衰减十分严重、信噪比下降十分大的局面,虽然目前的PLC技术有了较大的进步,通信成功率大为提高,并在一些地方的试点中小国已经比较理想,但大面积推广中载波技术的可靠性还有待进一步验证。

电能表行业技术发展趋势与重点。

4、电子式电能表全面替代感应表

电子式电能表之所以能取代感应表而成为市场的宠儿,有诸多的优势:①可靠性:精度长时间不变、无须轮校、无安装、运输影响等;②准确度:宽量程、宽功率因数、启动灵敏、防潜可靠等;③功能:可实行集中抄表、多费率、预付费、防窃电、多功能等;④性价比:性价比高、可预留扩展功能、受原材料涨价影响小等。

计量性能要求进一步增强

随着电子式电能表技术的不断进步,有更多的用户关注电表的量程、轻载准确度、低功率因数准确度、起动灵敏度、防潜动可靠性,以及谐波下计量的准确性等特性。他们要求:①宽量程:8-10倍率成为越来越多用户的选择,甚至要求20倍率;②高精度:精度和起动电流的实际要求达到该等级50%或更高的水平;③影响量要求更高:影响量的要求更加苛刻,特别是各种干扰的影响量,如外磁场;④电压、电流、功率、功率因数等实时参数要有更高的精度要求;⑤非线性下计量准确:不仅是有功,还包括无功。

三相多功能表的计量性能进一步突破

由于国家电网的大规模改造和建设,以及伴随着国民经济增长大用户数量的急剧扩大,高端三相多功能表得到更加广泛地应用。特别是国产0.2S 级表的逐步使用,使电力用户比以往更加关注电能计量的相关算法,特别是非线性工况下的计量算法,他们越来越注重的有:①谐波工况下能同时提供双方向的有无功基波、谐波、总电量等数据;②谐波工况下无功计量的准确性;③瞬态负荷的准确计量。④谐波分析功能及其实用性;⑤更准确的状态判断和记录,特别是各种瞬态、暂态和稳态的参数;⑥量程和精度的进一步扩展;⑦通信手段的多样化、网络化和可互换性。

液晶显示器加速替代字轮计度器

液晶显示器之所以能获得越来越多的客户的认可,主要是因为:①液晶显示器的可靠性和寿命得到行业的普遍认可;②液晶显示器能显示更多信息(汉字提示、多排显示等);③液晶显示器比字轮计度器更能防窃电;④集中抄表数据和人工读表数据的一致性要求;⑤液晶显示器功耗低,可以停电时显示;⑥液晶显示器在黑暗中还可以采用背光显示。

今后液晶显示器发展的趋势和重点是确保其质量,提高使用寿命,确保能达到电表整机的寿命要求,特别是在抗紫外线照射、高温高湿、低温等方面进一步提高。

防窃电要求进一步加强

随着窃电方式的更加多样化和隐蔽化,对电能表防窃电的要求也越来越高,机械表对此已越来越力不从心,电子式电能表则表现出了强大的优势。

目前窃电的方式主要有:干扰计量元件,更改接线方式(如图1为单相电能表单线窃电方式示意图),打开表盖更改内部线路或数据等。而这些都将要求电子式电能表在防窃电方面向以下一些方向发展:①加强计量元件的屏蔽或选用抗干扰能力更强的计量元件;②加强异常接线的检测能力和记录,如提高电流不平衡检测的灵敏度;③提供更多备用计量数据,如三相表提供分相计量功能,单相表提供单线计量功能等;④加强外壳结构,使电表难以被打开,或者打开后表面有明显痕迹,并有永久性记录;⑤更多种类和次数的异常事件记录功能。

具有通信接口尤其是RS485接口成为趋势

随着抄表到户的逐步实施以及电力部门的体制改革,自动抄表成为用户强烈的需求,因此越来越多地要求电表配备通信接口。目前的通信方式在一个或几个方面或多或少存在一些问题,无法全面满足用户的要求。而电表配备RS485接口具有成熟和性价比的优势,适合未来采用更新、更好的通信技术,因此成为用户目前较为理想的选择而逐渐成为标准配置。

对通信接口的要求也进一步提高,如抗静电、抗雷击浪涌的指标,抗人为攻击的能力等。与此同时,载波通信由于采用电力系统固有网络的独特优势,也一直受到广泛的重视,并且在抗干扰能力以及网络协议等方面得到进一步的发展。三相多功能表以及配电终端等产品,需要传输更多的通信数据和要求更高的通信成功率,而公网无线很好地满足了这样的要求,因而得到越来越多的采用。

电力线载波应用增速加快

随着通信技术的不断发展以及自动抄表成为用户强烈的需求的双重力量推动,特别是越来越多的用户已经选择了具有RS485接口的电表,其下一步的计划必然是集中抄表,而电力线载波仍然是用户最期望的抄表手段,因此国内外厂商甚至是大公司对电力线载波通信技术的研究都投入了更多的力量,并且在抗衰减、抗噪声、抗失真、发送效率、接收灵敏度以及网络功能等多个方面都取得了不少进展。电表厂商也不断优化其软硬件设计,电力线载波的可靠性在不断提高,并且在很多现场应用中取得了成功。电力线载波技术的发展趋势的各种技术综合运用,各项指标全面发展,在保证通信可靠性的同时,进一步会加入数据安全功能。

实时时钟及相关功能需求不断增加

近几年来,多费率表的使用在不断地扩大,特别是在经济发达地区如上海、江苏等地区增长迅速。2005年,多费率表已经占据电子式电能表20%左右的份额。而在普通表方面,随着液晶显示和通信接口的广泛使用,实时时钟及相关功能也被更多地要求。
实时时钟及相关功能迅速增长的原因主要有:①多费率表的广泛使用,尤其是单相多费率表的广泛使用;②月末电量结算、线损统计的准确性、一致性要求;③各种事件记录的要求,如本地操作记录,异常事件存储、远程命令记录等。多费率表的实时时钟的准确度跟电费的准确性直接相关,因而精度要求很高,因此越来越多的用户要求采用温度补偿,以达到全温度范围内的高精度。而对于普通表来说,出于成本的考虑,可以允许使用MCU软件时钟。

模块化设计成趋势

电力市场这几年技术进步较快,改造力度较大,因而对电能表的技术更新速度也提出了更高的要求,而各个地方的技术条件针对自身的管理特点,会有不同的技术要求,因此每种电表又会有各种不同的版本,这更要求电表生产厂商对单个电表的开发速度要有明显提高,而又能保证产品的高可靠性。

为了更好地解决这一矛盾,模块化设计将成为趋势。无论是硬件还是软件都能采用模块化设计,将技术相对成熟和标准的部分进行封装入库,如计量模块、电源模块、RS485模块、RTC模块、显示模块、继电器控制模块、IC卡模块、数据存储模块等,这些模块都已经经过内部严格测试、批量生产和现场使用的验证。当设计一个新的产品时,开发人员只需要将精力集中于产品的新模块、新功能的开发,以及模块的集成上,这样既有效缩短产品的开发周期,又能提高产品设计的可靠性。

通信规约需要统一标准

现行的DL/T 645-1997《多功能电能表通信规约》已经有近10年的历史了,在很多方面规约内容之后,不能适应电表功能的需求,因而用户和厂家对新数据项定义各种自定义规约,造成数据标识的冲突和混乱,规约资源的利用率低,同时规约的解释不明确,造成理解上的差异。因此,无论电力部门用户还是生产厂家,都希望尽快对电表的通信规约进行修订和完善,在新一代的通信规约中还要考虑新技术、新功能的适用性和今后规约扩展的管理。

制造企业及行业部门的应对措施

重视对计量技术的研究和验证

电表的核心功能是计量,因此生产厂商要重视对计量技术的研究,特别是高端计量技术的研究,要掌握自有的电能算法,不能因为电表的其他诸多功能而忽视了电表核心技术的进步。行业部门要在如何验证电表算法的准确性上下功夫,并制定出相关的行业乃至国家标准。

加强重要部件的可靠性及验证方法的研究

液晶显示器、电池等重要部件影响着电子式电能表寿命的进一步提高,因此厂家要对如何提高其可靠性和寿命加以研究。行业部门要研究制定出验证这些部件的实效模型及其验证方法。

可靠性第一,成本第二

制造厂商要重视软硬件的可靠性设计,充分考虑电表运行环境的复杂程度,硬件设计上要有充分的裕度和保护,软件设计上要有充分的冗余和纠错,测试上要有充分的设备和方法。电力部门用户不能光追求价格低和交货快,要为厂家在可靠性设计上留有足够的成本空间,在可靠性测试上留有足够的时间。

加强对通信技术的研究和应用

电表的核心是取得准确及时的计量数据,因此生产厂商要加强对通信新技术的研究和应用,包括本地通信技术和远程通信技术,如电力线载波、短距离无线、移动通信、有线和无线网络等。行业部门要积极对新的通信技术加以应用和支持。

加强规范化设计,统一标准

生产厂商在积极推进新产品的同时还应加强规范化设计,将成熟的功能模块逐步标准化,才能保证新产品设计的质量和速度。行业部门应加强对标准的重视和研究,适时地推出和改进相关标准,加强各个厂家产品的兼容性,这样才能充分避免风险,使电表行业规范、竞争、有序地发展。

3、各类电能表的技术存在的主要问题

(1)感应式表

与国外知名品牌相比,我国的感应式电能表还有一定的差距,主要表现为:

性能一致性较差。具体表现为数据的重复性和一致性较差。我国感应式电能表的自动化生产水平不高,加工方式大多还是以人工为主,由于在生产过程中人工的介入过多,产品性能难以保证高度一致性,同时也加大了生产管理的难度。

材料质量问题得不到解决。感应式电能表要在寿命期内保证计量准确可靠,必须保证结构上的长期稳定,电能表的关键零部件要有足够的各种恶劣环境的适应能力,这就要求感应式电能表的转动元件有充分的耐磨特性,磁性材料有长期稳定的磁特性等要求。由于我国材料工业水平与发达国家仍有较大差距,因此企业如何检测、选用关键元器件(如磁推轴承、阻尼磁钢等),也是目前需要解决的问题。

关键工艺技术得不到解决。除了较为周全的设计以及选用合格的材料,感应式电能表要达到长寿命还必须有可靠的加工工艺。线圈的绕制、铁芯的冲压铆制、石墨轴承的制作、磁推轴承的老化等也是必须解决的课题。

(2)电子式表

显示器。显示器是电表的重要部件,原来使用机械计度器时,计度器就有一定比率的卡字和错位的概率,而在防窃电要求较高时,其抗磁场干扰差的弱点更容易受到不法用户的攻击,虽然可以采用增加止逆装置防止倒转,增加电机屏蔽罩厚度减弱磁场干扰的影响,但不能从根本上解决问题。采用液晶显示器后解决了上述问题,但部分厂家采用的液晶显示器质量参差不齐,特别是在紫外线照射、高温高湿、低温情况下容易出现问题。

软件可靠性。电子式电能表的显著特点是各厂家使用的硬件越来越接近,而越来越多的功能通过软件来实现,因此软件的可靠性很大程度上决定了电表本身的可靠性。硬件的质量可以依据本身的技术参数和指标及通过相关的试验来验证它的性能和质量的可靠性,而软件的可靠性在最终产品上没有很好的手段可以很快地检验出来,正常的各种试验情况下,软件也许都运行正常,但在一些干扰或异常情况下,如果软件对这些情况考虑不周,就会容易出现问题。

通信规约。目前国内的电子式电能表无论采用何种通信接口,一般都遵循DL/T 645-1997《多功能电能表通信规约》。随着电力部门现代化管理的不断发展,现有的DL/T 645规约已在很多方面不能适应电表功能的需求,生产厂家由于新功能的需要都对DL/T 645规约进行了扩展,但各个厂家之间互不兼容,也没有进行统一备案管理;各地方电力部门由于本地本部门现代化管理的需要以及发展,也对DL/T 645规约进行了扩展,而且时时会进行更新。由于对通信规约缺少统一规划和管理,目前的通信规约已经非常混乱,导致都是采用DL/T 645规约的各个厂家的电表不能互联互通,同一地区不同时期的电表不能互联互通,再加上各个电表生产厂家、采集装置制造厂家、系统软件商对DL/T 645规约的理解也存在偏差,还有可能导致“即使采用完全相同的通信规约也不能互联互通”的情况发生。

谐波下计量。当电网上有谐波源存在时,谐波负荷会引起电网波形的非线性畸变。谐波情况下用户侧的电能可分为基波输入电能、谐波输入电能和谐波输出电能,而线性负载用户消耗的应该只是基波输入电能,不应计入谐波输入电能,使用户多交钱;当负载是非线性时,负载通常会产生谐波输出电能,这时用户还会在产生污染时反而少交钱。目前除了部分厂家采用DSP技术的自有电能计量算法可以对谐波下准确计量外,采用数字乘法器的大部分专用计量芯片无法对谐波用户进行准确计量。这在居民用户计量上通常没有问题,但在谐波产生比较大的工业计量上会带来较大的不公正性。

多功能表的功能定义。随着多功能表技术的不断发展,供电部门用户对多功能表的功能要求也越来越多,除了需要更多标准的各种计量数据和参变量外,提出了更多有关电能质量检测的功能要求,如光针对电压质量的就有断相、过压、欠压、失压、全失压、电压不平衡、电压畸变率、电压合格率等,但很多这些功能没有明确的定义,或者各个用户的定义会有不同,造成了同样一个功能要针对不同的用户进行不同的改变,如果不尽快制定标准进行统一定义,将会造成多功能表功能越来越混乱,不利于多功能表技术的进步。

电力线载波技术的可靠性。由于低压配电网的覆盖面最广,遍布每家每户各个角落,哪里有电表网络就已延升到哪里,因此是居民自动抄表最方便、最经济的通信信道,而且没有月租费。但由于我国低压电网网络结构复杂、缺乏规划、电网污染严重等原因,造成了电力线载波信号衰减十分严重、信噪比下降十分大的局面,虽然目前的PLC技术有了较大的进步,通信成功率大为提高,并在一些地方的试点中小国已经比较理想,但大面积推广中载波技术的可靠性还有待进一步验证。

电能表行业技术发展趋势与重点。

4、电子式电能表全面替代感应表

电子式电能表之所以能取代感应表而成为市场的宠儿,有诸多的优势:①可靠性:精度长时间不变、无须轮校、无安装、运输影响等;②准确度:宽量程、宽功率因数、启动灵敏、防潜可靠等;③功能:可实行集中抄表、多费率、预付费、防窃电、多功能等;④性价比:性价比高、可预留扩展功能、受原材料涨价影响小等。

计量性能要求进一步增强

随着电子式电能表技术的不断进步,有更多的用户关注电表的量程、轻载准确度、低功率因数准确度、起动灵敏度、防潜动可靠性,以及谐波下计量的准确性等特性。他们要求:①宽量程:8-10倍率成为越来越多用户的选择,甚至要求20倍率;②高精度:精度和起动电流的实际要求达到该等级50%或更高的水平;③影响量要求更高:影响量的要求更加苛刻,特别是各种干扰的影响量,如外磁场;④电压、电流、功率、功率因数等实时参数要有更高的精度要求;⑤非线性下计量准确:不仅是有功,还包括无功。

三相多功能表的计量性能进一步突破

由于国家电网的大规模改造和建设,以及伴随着国民经济增长大用户数量的急剧扩大,高端三相多功能表得到更加广泛地应用。特别是国产0.2S 级表的逐步使用,使电力用户比以往更加关注电能计量的相关算法,特别是非线性工况下的计量算法,他们越来越注重的有:①谐波工况下能同时提供双方向的有无功基波、谐波、总电量等数据;②谐波工况下无功计量的准确性;③瞬态负荷的准确计量。④谐波分析功能及其实用性;⑤更准确的状态判断和记录,特别是各种瞬态、暂态和稳态的参数;⑥量程和精度的进一步扩展;⑦通信手段的多样化、网络化和可互换性。

液晶显示器加速替代字轮计度器

液晶显示器之所以能获得越来越多的客户的认可,主要是因为:①液晶显示器的可靠性和寿命得到行业的普遍认可;②液晶显示器能显示更多信息(汉字提示、多排显示等);③液晶显示器比字轮计度器更能防窃电;④集中抄表数据和人工读表数据的一致性要求;⑤液晶显示器功耗低,可以停电时显示;⑥液晶显示器在黑暗中还可以采用背光显示。

今后液晶显示器发展的趋势和重点是确保其质量,提高使用寿命,确保能达到电表整机的寿命要求,特别是在抗紫外线照射、高温高湿、低温等方面进一步提高。

防窃电要求进一步加强

随着窃电方式的更加多样化和隐蔽化,对电能表防窃电的要求也越来越高,机械表对此已越来越力不从心,电子式电能表则表现出了强大的优势。

目前窃电的方式主要有:干扰计量元件,更改接线方式(如图1为单相电能表单线窃电方式示意图),打开表盖更改内部线路或数据等。而这些都将要求电子式电能表在防窃电方面向以下一些方向发展:①加强计量元件的屏蔽或选用抗干扰能力更强的计量元件;②加强异常接线的检测能力和记录,如提高电流不平衡检测的灵敏度;③提供更多备用计量数据,如三相表提供分相计量功能,单相表提供单线计量功能等;④加强外壳结构,使电表难以被打开,或者打开后表面有明显痕迹,并有永久性记录;⑤更多种类和次数的异常事件记录功能。

具有通信接口尤其是RS485接口成为趋势

随着抄表到户的逐步实施以及电力部门的体制改革,自动抄表成为用户强烈的需求,因此越来越多地要求电表配备通信接口。目前的通信方式在一个或几个方面或多或少存在一些问题,无法全面满足用户的要求。而电表配备RS485接口具有成熟和性价比的优势,适合未来采用更新、更好的通信技术,因此成为用户目前较为理想的选择而逐渐成为标准配置。

对通信接口的要求也进一步提高,如抗静电、抗雷击浪涌的指标,抗人为攻击的能力等。与此同时,载波通信由于采用电力系统固有网络的独特优势,也一直受到广泛的重视,并且在抗干扰能力以及网络协议等方面得到进一步的发展。三相多功能表以及配电终端等产品,需要传输更多的通信数据和要求更高的通信成功率,而公网无线很好地满足了这样的要求,因而得到越来越多的采用。

电力线载波应用增速加快

随着通信技术的不断发展以及自动抄表成为用户强烈的需求的双重力量推动,特别是越来越多的用户已经选择了具有RS485接口的电表,其下一步的计划必然是集中抄表,而电力线载波仍然是用户最期望的抄表手段,因此国内外厂商甚至是大公司对电力线载波通信技术的研究都投入了更多的力量,并且在抗衰减、抗噪声、抗失真、发送效率、接收灵敏度以及网络功能等多个方面都取得了不少进展。电表厂商也不断优化其软硬件设计,电力线载波的可靠性在不断提高,并且在很多现场应用中取得了成功。电力线载波技术的发展趋势的各种技术综合运用,各项指标全面发展,在保证通信可靠性的同时,进一步会加入数据安全功能。

实时时钟及相关功能需求不断增加

近几年来,多费率表的使用在不断地扩大,特别是在经济发达地区如上海、江苏等地区增长迅速。2005年,多费率表已经占据电子式电能表20%左右的份额。而在普通表方面,随着液晶显示和通信接口的广泛使用,实时时钟及相关功能也被更多地要求。
实时时钟及相关功能迅速增长的原因主要有:①多费率表的广泛使用,尤其是单相多费率表的广泛使用;②月末电量结算、线损统计的准确性、一致性要求;③各种事件记录的要求,如本地操作记录,异常事件存储、远程命令记录等。多费率表的实时时钟的准确度跟电费的准确性直接相关,因而精度要求很高,因此越来越多的用户要求采用温度补偿,以达到全温度范围内的高精度。而对于普通表来说,出于成本的考虑,可以允许使用MCU软件时钟。

模块化设计成趋势

电力市场这几年技术进步较快,改造力度较大,因而对电能表的技术更新速度也提出了更高的要求,而各个地方的技术条件针对自身的管理特点,会有不同的技术要求,因此每种电表又会有各种不同的版本,这更要求电表生产厂商对单个电表的开发速度要有明显提高,而又能保证产品的高可靠性。

为了更好地解决这一矛盾,模块化设计将成为趋势。无论是硬件还是软件都能采用模块化设计,将技术相对成熟和标准的部分进行封装入库,如计量模块、电源模块、RS485模块、RTC模块、显示模块、继电器控制模块、IC卡模块、数据存储模块等,这些模块都已经经过内部严格测试、批量生产和现场使用的验证。当设计一个新的产品时,开发人员只需要将精力集中于产品的新模块、新功能的开发,以及模块的集成上,这样既有效缩短产品的开发周期,又能提高产品设计的可靠性。

通信规约需要统一标准

现行的DL/T 645-1997《多功能电能表通信规约》已经有近10年的历史了,在很多方面规约内容之后,不能适应电表功能的需求,因而用户和厂家对新数据项定义各种自定义规约,造成数据标识的冲突和混乱,规约资源的利用率低,同时规约的解释不明确,造成理解上的差异。因此,无论电力部门用户还是生产厂家,都希望尽快对电表的通信规约进行修订和完善,在新一代的通信规约中还要考虑新技术、新功能的适用性和今后规约扩展的管理。

制造企业及行业部门的应对措施

重视对计量技术的研究和验证

电表的核心功能是计量,因此生产厂商要重视对计量技术的研究,特别是高端计量技术的研究,要掌握自有的电能算法,不能因为电表的其他诸多功能而忽视了电表核心技术的进步。行业部门要在如何验证电表算法的准确性上下功夫,并制定出相关的行业乃至国家标准。

加强重要部件的可靠性及验证方法的研究

液晶显示器、电池等重要部件影响着电子式电能表寿命的进一步提高,因此厂家要对如何提高其可靠性和寿命加以研究。行业部门要研究制定出验证这些部件的实效模型及其验证方法。

可靠性第一,成本第二

制造厂商要重视软硬件的可靠性设计,充分考虑电表运行环境的复杂程度,硬件设计上要有充分的裕度和保护,软件设计上要有充分的冗余和纠错,测试上要有充分的设备和方法。电力部门用户不能光追求价格低和交货快,要为厂家在可靠性设计上留有足够的成本空间,在可靠性测试上留有足够的时间。

加强对通信技术的研究和应用

电表的核心是取得准确及时的计量数据,因此生产厂商要加强对通信新技术的研究和应用,包括本地通信技术和远程通信技术,如电力线载波、短距离无线、移动通信、有线和无线网络等。行业部门要积极对新的通信技术加以应用和支持。

加强规范化设计,统一标准

生产厂商在积极推进新产品的同时还应加强规范化设计,将成熟的功能模块逐步标准化,才能保证新产品设计的质量和速度。行业部门应加强对标准的重视和研究,适时地推出和改进相关标准,加强各个厂家产品的兼容性,这样才能充分避免风险,使电表行业规范、竞争、有序地发展。

电力线载波应用增速加快

随着通信技术的不断发展以及自动抄表成为用户强烈的需求的双重力量推动,特别是越来越多的用户已经选择了具有RS485接口的电表,其下一步的计划必然是集中抄表,而电力线载波仍然是用户最期望的抄表手段,因此国内外厂商甚至是大公司对电力线载波通信技术的研究都投入了更多的力量,并且在抗衰减、抗噪声、抗失真、发送效率、接收灵敏度以及网络功能等多个方面都取得了不少进展。电表厂商也不断优化其软硬件设计,电力线载波的可靠性在不断提高,并且在很多现场应用中取得了成功。电力线载波技术的发展趋势的各种技术综合运用,各项指标全面发展,在保证通信可靠性的同时,进一步会加入数据安全功能。

实时时钟及相关功能需求不断增加

近几年来,多费率表的使用在不断地扩大,特别是在经济发达地区如上海、江苏等地区增长迅速。2005年,多费率表已经占据电子式电能表20%左右的份额。而在普通表方面,随着液晶显示和通信接口的广泛使用,实时时钟及相关功能也被更多地要求。
实时时钟及相关功能迅速增长的原因主要有:①多费率表的广泛使用,尤其是单相多费率表的广泛使用;②月末电量结算、线损统计的准确性、一致性要求;③各种事件记录的要求,如本地操作记录,异常事件存储、远程命令记录等。多费率表的实时时钟的准确度跟电费的准确性直接相关,因而精度要求很高,因此越来越多的用户要求采用温度补偿,以达到全温度范围内的高精度。而对于普通表来说,出于成本的考虑,可以允许使用MCU软件时钟。

模块化设计成趋势

电力市场这几年技术进步较快,改造力度较大,因而对电能表的技术更新速度也提出了更高的要求,而各个地方的技术条件针对自身的管理特点,会有不同的技术要求,因此每种电表又会有各种不同的版本,这更要求电表生产厂商对单个电表的开发速度要有明显提高,而又能保证产品的高可靠性。

为了更好地解决这一矛盾,模块化设计将成为趋势。无论是硬件还是软件都能采用模块化设计,将技术相对成熟和标准的部分进行封装入库,如计量模块、电源模块、RS485模块、RTC模块、显示模块、继电器控制模块、IC卡模块、数据存储模块等,这些模块都已经经过内部严格测试、批量生产和现场使用的验证。当设计一个新的产品时,开发人员只需要将精力集中于产品的新模块、新功能的开发,以及模块的集成上,这样既有效缩短产品的开发周期,又能提高产品设计的可靠性。

通信规约需要统一标准

现行的DL/T 645-1997《多功能电能表通信规约》已经有近10年的历史了,在很多方面规约内容之后,不能适应电表功能的需求,因而用户和厂家对新数据项定义各种自定义规约,造成数据标识的冲突和混乱,规约资源的利用率低,同时规约的解释不明确,造成理解上的差异。因此,无论电力部门用户还是生产厂家,都希望尽快对电表的通信规约进行修订和完善,在新一代的通信规约中还要考虑新技术、新功能的适用性和今后规约扩展的管理。

制造企业及行业部门的应对措施

重视对计量技术的研究和验证

电表的核心功能是计量,因此生产厂商要重视对计量技术的研究,特别是高端计量技术的研究,要掌握自有的电能算法,不能因为电表的其他诸多功能而忽视了电表核心技术的进步。行业部门要在如何验证电表算法的准确性上下功夫,并制定出相关的行业乃至国家标准。

加强重要部件的可靠性及验证方法的研究

液晶显示器、电池等重要部件影响着电子式电能表寿命的进一步提高,因此厂家要对如何提高其可靠性和寿命加以研究。行业部门要研究制定出验证这些部件的实效模型及其验证方法。

可靠性第一,成本第二

制造厂商要重视软硬件的可靠性设计,充分考虑电表运行环境的复杂程度,硬件设计上要有充分的裕度和保护,软件设计上要有充分的冗余和纠错,测试上要有充分的设备和方法。电力部门用户不能光追求价格低和交货快,要为厂家在可靠性设计上留有足够的成本空间,在可靠性测试上留有足够的时间。

加强对通信技术的研究和应用

电表的核心是取得准确及时的计量数据,因此生产厂商要加强对通信新技术的研究和应用,包括本地通信技术和远程通信技术,如电力线载波、短距离无线、移动通信、有线和无线网络等。行业部门要积极对新的通信技术加以应用和支持。

加强规范化设计,统一标准

生产厂商在积极推进新产品的同时还应加强规范化设计,将成熟的功能模块逐步标准化,才能保证新产品设计的质量和速度。行业部门应加强对标准的重视和研究,适时地推出和改进相关标准,加强各个厂家产品的兼容性,这样才能充分避免风险,使电表行业规范、竞争、有序地发展。
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