ICT技术在智能电表中的应用(2003)

Hexing基本内容海兴集团第一部分:智能电表在智能电网中的作用海兴集团@hxgroup.cnHexing智能电表发展背景智能电能表的发展背景全球气候变暖、能源资源的减少社会对环境保护的要求，合理地利用能源能源危机智能电能表的应用角色智能电网中的焦点之一远程抄表-------------客户服务；远程控制-------------需求侧管理；网络预付费----------用电服务管理需求侧管理的重要实现单元家庭智能化网关[e-mail]智能电网实现手段分为三步：一是提高数字化程度，将更多的传感器连接很多的资产和很多的设备以进行需求的采集；二是在共同的信息模式的基础上建立数据的整合体系和数据的收集体系，目标是整合各系统中的数据；三是分析数据，以优化运行和管理。总体上说，智能电网的实现依赖两个工具：计量设备、统一的通讯及控制算法，智能计量设备是是智能电网最基础的元素。海兴集团@hxgroup.cn智能电表与智能电网Hexing智能计量仪表是整个智能电网中的一个节点，是系统中的一个传感器，是整个智能电网构成中的最重要组成部分智能计量仪表必须具备的基本特性：电能测量通讯和用户之间信息的互相交互控制网络互连实现自动抄表智能计量仪表是启用需求响应的关键海兴集团@hxgroup.cn智能电表的作用Hexing美国智能电表应用体系结构海兴集团@hxgroup.cnHexing第二部分:国际上应用的智能电表海兴集团@hxgroup.cnHexing以美国为首的西方发达国家都在发展智能电网智能电表目前没有统一的标准和定义各地智能电表本身具有差异性主要原因：各区域应用模式不同各区域管理方式不同各区域地理位置不同各区域管理体制不同各区域技术标准不同各区域用户的用电方式和分布不同海兴集团@hxgroup.cn智能电表发展Hexing实时了解用电信息，可接IHD智能家庭显示终端表计数据可本地、远程读取；充当智能网关角色，采集其他仪表：如气表、水表可主动上报事件表计能够进行主动、被动负荷控制方便客户进行主动节能管理可扩充本地、远程预付费支持支持双向计量，能源可通过表计向电网供电单相智能电表支持GPRS通信远程程序升级海兴集团@hxgroup.cn欧洲智能电表Hexing表计数据可本地、远程读取；双路负荷控制输出，基本用电和提高质量用电分别控制异常事件检测（开盖、开端盖、过压、过流等）表计能够进行主动、被动负荷控制方便客户进行主动节能管理支持双向计量，能源可通过表计向电网供电远程程序升级海兴集团@hxgroup.cn澳洲智能电能表Hexing表计数据可本地、远程读取；双路负荷控制输出，基本用电和提高质量用电分别控制异常事件检测（开盖、开端盖、过压、过流等）表计能够进行主动、被动负荷控制方便客户进行主动节能管理支持基于虚拟介质的预付费管理远程在线充值和本地键盘充值分体式家庭智能显示终端海兴集团@hxgroup.cn南非智能电能表Hexing美国智能电表海兴集团@hxgroup.cn表计数据可本地、远程读取异常事件检测（过压、过流等）表计能够进行主动、被动负荷控制支持双向计量最大需量计量支持智能家庭显示终端，实现智能化家庭能源管理Hexing基本电能计量，支持反向电能计量基本电能计量设备。用户用电的电能计量装置。居民反向电能计量。太阳能结余电能直接上网，电力公司根据用户反向电能计量情况予以结算。澳洲、欧洲；政府出台补助政策，支持太阳能应用；国内：“太阳能屋顶”计划；Hexing作为通信网关，可灵活配置多路通信口上行通信：PLCGPRS；本地通信：光电通信RS485EURIDIS；与智能水表、气表通信：M-Bus(EN13757-3)RF(EN13757-4)Zigbee(IEEE802.15.4)与IHD或CIU通信双绞线ZigbeeRF与家庭内第二回路继电器控制设备的通信控制用双绞线无线（Zigbee或RF）PLC载波上行通信本地通信与水表、气表通信与IHD或CIU通信Hexing典型的欧洲智能表应用Hexing统一的国际通信规约，方便互联互通IEC标准的智能电能表:DLMS/COSEM：DLMSHDLC：用于智能电能表与集中器通信；DLMSTCP/IP：用于智能电能表与主站通信；IEC62056-21C模式、E模式及EURIDIS：用于本地通信；IEC62056-21D模式：用于智能电能表到IHD的通信；ANSI标准的智能电能表:ANSIC12系列：ANSIC12.22：用于远程通信；ANSIC12.18：用于本地通信；Hexing数据网关，支持大容量数据存储水、电、气消费的历史数据记录：30分钟的平均需量负荷曲线；日、月电能负荷曲线；气表、水表的日、月消费量负荷曲线；客户信息通知的历史记录；Hexing02040608010012014001234567891011121314151617181920212223Load(MW)02040608010012014001234567891011121314151617181920212223Load(MW)LoadControl(MW)满足需求侧负荷控制管理的要求内置主继电器，对家庭主回路用电进行远程拉合闸控制第二回路继电器，用于控制锅炉、水泵等大用电设备，不影响居民主要用电；负荷控制管理方法：远程自动控（针对第二回路继电器）；容量控（On-DemandControl）；紧急人工控；Hexing远程、本地预付费支持部分一直沿用预付费系统的国家及地区，在智能电能表建设过程中需要继续支持原有的预付费功能。通过家庭内的CIU，客户可方便进行本地充值。国际上基本采用基于IEC62055-41标准的STS预付费协议发展新型便利的客户缴费方法，如网银充值、刮刮卡热线及短信充值等。Hexing典型的支持预付费功能的智能表应用Hexing提供信息转发服务电力公司用电信息发布停电通知；科学用电建议；电力资讯、动态；催费信息通知客户欠费信息；限电信息通知拉第二路继电器通知；限制用电容量通知；Hexing表计固件非计量部分远程升级（Air-Upgrade）对于固件远程升级的定义，升级内容主要为智能表功能部分（计量部分不允许升级）。软件可能存在测试过程中没有发现的漏洞；更换通信协议的需求；增加功能的需求；其他要求如：升级过程中支持数字签名验证（MD5）；升级过程中不影响表计正常运行；升级结束后能够形成事件记录；Hexing高数据安全及物理防攻击安全智能电能表由于其角色的重要性，同时新增了更多的通信手段及应用功能，对于数据的安全性也相应提升到了相应的高度，如：防止入侵篡改表计数据；防止窃听通信数据；在身份验证时支持128位的AES加密密钥，在数据通信时同时采用AES加密方法，防止数据窃听。智能电能表表壳等设计能够防止物理攻击等；Hexing易实现的用户能源管理思路方便客户选择合适的电力零售商；通过智能电能表内存储的大量用电、用水、用气消费情况的负荷曲线，以及IHD或CIU上提示的费率时段信息，最终用户可以非常清晰的了解水、电、气的消费明细。在用电高峰时段，用户通过IHD上的峰费率指示、当前用电等级（高、中、低）等信息提示可以指引用户积极降低高峰时段的用电。这些信息都是由智能电能表运算完成后直接传输到IHD的。HexingIHD主要功能特点电能量及相关设备（水、电、气以及智能家居和智能插座用电信息）信息显示。利用网络技术，实现电表预付费充值及欠费提醒。信息（广告和媒介信息）发布，提供增值服务。家庭能源管理，可以和智能家居和安防结合一起。电能量方案设置。继电器控制。（PLC掉电可控）CO2排放量计算和显示通信信道：PLC,ZIGBEE,GPRS,以太网,Eurdis等。@hxgroup.cnHexingIHD与智能表结合实现家庭能源管理@hxgroup.cnHexing家庭能源管理[e-mail]@hxgroup.cnIHD负荷曲线IHD实现家庭能源管理Hexing第三部分:ICT技术在智能电表中的应用海兴集团@hxgroup.cnHexing目前的现状智能电表的最主要特点就是与用户的互动性数据采集的目的不仅是用于抄表结算，而是用于分析和共享，对于采集的信息数据的要求也更高智能电表具有较多的通信接口用于不同的功能但是目前通信的可靠性和稳定性依然是智能电表真正在智能电网中发挥作用的瓶颈海兴集团@hxgroup.cnHexing通信方式目前已经广泛应用的有：美国主要采用无线为主通信技术欧洲主要采用GPRS和PLC为主通信技术中国目前广泛应用的是PLC和GPRS通信技术，但是还无法适应智能电网建设的要求。目前通信协议更多的注重电表的数据抄收，还没有考虑到其他方面如IHD、智能家居方面的应用海兴集团@hxgroup.cnHexing第四部分:网络预付费智能电表中应用的信息通信技术海兴集团@hxgroup.cnHexing网络预付费系统该系统是集远程抄表、线损分析、防窃电管理、负荷控制管理、远程售电、自助售电、用户和电表信息管理等多种功能于一身，综合远程自动抄表与自助缴费预付费售电两套系统与一体的新型的服务系统。网络预付费分为主站预付费和电表预付费两种，就目前的通信技术，电表预付费是一种较为合适的方案。通信技术是制约主站预付费应用的主要原因。预付费的应用是提升服务水平的一个重要手段之一。海兴集团@hxgroup.cnHexing预付费电表及用电管理系统的发展历程投币式磁卡式逻辑加密卡式CPU卡和键盘式网络预付费电表主站网络预付费海兴集团@hxgroup.cnHexing可发展丰富方便的多种购电方式营业厅售电便利店POS售电