登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
图1:家域网示例。
自动抄表(AMR)
利用固态电子式电能表,我们现在可以添加通信链路,因此,如果该链路是无线的,那么电力公司用车只需要从旁边开过就可以收集到该数据。
高级计量基础设施(AMI)
在电表演进的此下一阶段,AMI可以与一系列其他的AMI电表联网;取决于位置,可以采用卫星或低成本的射频链路。目前使用的两种主要的RF通信协议是电力线载波(PLC)和免牌照的工业、科学和医疗(ISM)频段。我们可以充分期待,5G在未来几年内将“风光无限”。
智能电表
电能表演变
我还记得在我长大的纽约市布鲁克林区一幢六户公寓的地下室里安装的传统电表。有一次,我清楚地记得因为拖欠/未付账单,爱迪生联合电气公司切断了我家的供电(我父母竭尽全力,但在我成长的50和60年代,我家日子过得紧巴巴的)。爱迪生联合电气公司的那位伙计走到我们小四室公寓的门口,说要断掉我家的电,让我跟着他去装着电表的地下室。我那年刚满9岁,冬天即将到来。
来到排在一起的六块电表旁时,他转过身来对我说:“现在我得把你家公寓的电表从这个插座上拆下来带走。我会用保护罩盖住电表插座,以免裸露的电线电到人。”因为我已经知道我将会成为一名电气工程师,所以我非常仔细地聆听和观察。“在我盖上这些电气触点前,我把这根线像这样穿过这些触点连起来”(他短接了与电表串联的触点)。“现在,在你老爸付清帐单前,你家也还会有电。但这事跟谁都别说,我不会承认我知道这件事的,懂吗?”
好吧,那天我在人性和电方面真的被好好上了一课!我感谢他,在那天也学到了电表与电源是串联的,并且有一种简单的方法可以绕过电表。那是1959年。大约两周后我家付清了账单,一切都很顺利,但这段经历清清楚楚地留在了我的记忆中,直到今天仍然历历在目——记得我从哪里来,并了解了那个时代的那些老式的机电式电表。
图2:19世纪末开始使用的机电式电能表。
图3:接下来是固态电子式电能表。这种电表可以测量瞬时功率、功率因数和无功功率,并存储这些数据。
智能电表的射频通信链路
如果你家像我家那样,也有众多的无线设备(无线局域网、家庭安全系统和智能手机等),以及从屋外大量涌入的其他射频信号。这使得实现可靠的无线数据通信非常困难(射频输入端接收到亚微伏级别的信号并不少见——甚至要抑制的不良RF“干扰”功率等级更高)。由于电表可能放在屋内、屋外或地下室等任何地方,因此其与电线杆或电力公司用车之间必须要有可靠的RF连接。
如果电表工作在免牌照的射频频段,为了符合各地区或国家的辐射标准,我们必须认真考虑通信协议。900MHz、2.4GHz和5.8GHz是广泛使用的几个频段。900MHz是将电表连接起来并连接至数据采集目的地的首选频段。900MHz可提供更长的通信范围,特别适用于低功耗预算应用。无线M-Bus是用于远程抄表的欧洲标准,现在是EN 13757中拟定的EN欧洲规范标准(EN European Normative Standard)中的一部分。Silicon Labs有一款好用的无线M-Bus开发套件和软件。
未使用的调频(FM)广播频段
即使厄瓜多尔已讨论使用FM广播频段,该国此段广播频谱(88MHz至108MHz)目前尚未得到有效利用;事实上,由于在某些时间段没有有用的信息传输,它没有得到充分利用。参考文献《Support to Data Transmission on Smart Grids Using the FM Band Spectrum(使用FM频谱支持智能电网上的数据传输)》中提出了将这个未使用的频谱时间用于智能电网数据传输的可能性。邻域网(NAN)拓扑将包括智能电表——它们将用户用电和故障信息发送到数据聚集点(DAP),数据聚集点又形成城域网(MAN)来管理收集到的数据并将其传输给负责用电量的机构。该文通过使用FM频段内的“空白频段”,建立起完整的拓扑支持智能电网应用。文章还提出了一种数据测量系统架构,开发能够发射射频信号将信息发送给DAP的设备,然后将该数据收集到位于厄瓜多尔中南部地区电力公司的服务器(图4)。
图4:在厄瓜多尔将空白频段用于智能电网的拓扑。
这种推荐拓扑需要生成NAN,其中每个智能电表(SM)都有无线发射器,将信息发送到DAP。在未使用的空白频段(FM)内特别选择的信道将用于传输数据。特定区域内的所有DAP生成一个MAN,其信息最终由EERCS中的服务器收集。采用低功耗数据传输,可以防止与附近其他网络相互干扰,并且可用带宽足以满足这种应用所需。
窄带PLC/无线通信
参考文献《On the Diversity of Hybrid Narrowband-PLC/Wireless Communications for Smart Grids(面向智能电网的混合窄带PLC/无线通信的分集)》中对双向智能电网数据通信考虑了3kHz至500kHz频带内的窄带电力线通信(NB-PLC)以及免牌照的无线频段(美国为902MHz至928MHz,即IEEE 802.15.4g和新出现的IEEE 802.11ah标准)。
该系统可以在有信道和噪声统计特性(电力线和无线数据传输通常会遇到)的情况下工作。这是因为电力线和无线传输的信道和噪声特性是独立的并且具有不同性质。该文通过在电力线和无线链路上同时发送相同信息信号提供的分集来增强整个系统的可靠性。他们提出了有效的技术,在考虑到两个链路上噪声随机性的同时,将NB-PLC与无线链路接收到的信号相结合,用于相干和差分调制方案(图5)。
图5:NB-PLC/无线分集系统框图。
NB-PLC解决了用户智能电表与数据集中器之间的最后一英里通信,数据集中器由当地电力部门在中压或低压电力线上部署。
免牌照频段(如902MHz至928MHz)由于RF传输不协调,会妨碍智能电网上的通信,因此会有噪声和干扰问题。NB-PLC具有不同于窄带信号及与交流半波同步的周期性脉冲噪声的噪声/干扰。这与DC/DC转换器、逆变器和长波广播信号等电源管理系统的噪声/干扰相结合,在3kHz至500kHz谱域内耦合至电力线。
该文研究了三种组合方法,并概述了它们对于处理智能电网上电力线和无线传输方法的信道和噪声统计特性,作为传统组合技术的新替代方案所具有的不同性能和复杂度权衡。
卫星通信(SATCOM)
美国太空探索技术公司(SpaceX)的可复用火箭助推器等创新之作,降低了卫星通信成本,并实现了更好的通信效率设计。卫星通信可能是部署智能电网的另一种可行资源。过去,卫星通信由于性能不足且成本高昂,一直仅限于监控和数据采集(SCADA)使用。
智能电表和相量测量单元(PMU)将产生大量新的电网数据。PMU能够非常准确地测量和记录电网状况,提供对电网稳定性和压力的深入了解。PMU用来测量所谓的同步相量——它是时间同步的数字,表示电力线正弦波的幅度和相位角。
卫星通信的好处是它可以提供非常广范围的服务,特别是在地面通信基础设施不到位的地区。卫星通信可以为诸如机器对机器(M2M)通信等应用提供良好服务。请记住,电动汽车(EV)不久将在智能电网中发挥重要作用,因为它们既可以是负载,也可以是为智能电网供电的电源。而且,了解电动汽车的确切位置,是实现智能电网优化的一组重要数据点——参见《The Tesla Model S, ultracapacitors, and large energy storage(特斯拉Model S、超级电容器和大容量能量存储)》一文。
传统上,卫星通信的主要用途是单向媒体服务。随着卫星通信技术的最新进展,双向通信现在成为了现实。一个例子是为M2M应用提供IP服务。
一些例子包括:
• 国际海事卫星组织(Inmarsat)发射了一颗宽带全球网络(BGAN)M2M卫星,其最大数据速率为500kb/s,延迟小于1秒,服务可用性达到99.9%。智能电网在可用性方面有着严格要求,99.9%的可用性相当于每年不超过50分钟的停机时间。 • • 铱卫星(Iridium)覆盖全球的66颗卫星网络由于其处在低地球轨道(LEO)上而具有较低延迟,并且由于使用L波段频率而不会受到天气影响。低延迟在智能电网通信场景中非常重要,因为在严重断电的情况下,保证实时通信和永远在线(例如对变电站)是必不可少的。低延迟对于智能计量优化其管理也很重要。 • • 下一代铱卫星(Iridium NEXT)今年将提供服务,数据速率将高达1.4Mb/s。智能电网所需的带宽在不断增加,因此不能再以旧的窄带SCADA系统为标准。有些新应用需要的速率比100kb/s更高。 • 就通信安全性来看,卫星通信据信相比地面通信系统更加难以干扰,更加安全。一些适用于卫星通信的应用包括客户房屋和发电厂。一个例子是用于计费和需求响应的自动抄表(AMI)回程(图6)。
图6:智能电网应用可以利用卫星通信,将它们映射到安装相关设备的区域。
智能电网上的另一个卫星通信应用是远程站点的视频监控。许多电力公司已经使用卫星通信来监控其远程资产,因此高吞吐量和低延迟通信应用将从卫星通信中受益匪浅。
智能电表功耗
表计设计人员可能会选择低功率表计设计,以便他们在电池供电的气表和水表中也可以使用该设计。我发现的一款很好的电源管理IC(PMIC)是德州仪器(TI)的TPS65290——它具有很好的静态电流;对于电池供电的气表或水表设计来说,也能够提供通用的电源设计。Silicon Labs的Si10XX是一款很好的低功耗无线MCU。
安全和防篡改
由于黑客攻击表计,使其放慢或停止用电统计数据的累计,非技术性原因致使全球的电力公司产生数十亿美元的收入损失。这一损失使得电力公司强烈要求加强新型智能电表中的保护设计架构。其中一些篡改方法包括反接表计的接线端子、旁路掉电流、移动电表连接的导线以及磁性篡改等。这是从电力公司窃电的一种方式。
在防篡改的第一道防线中,一些预防方法可能包括使用感应开关或机械开关来检测是否有人试图打开电表外壳,进入其内。开关会连接到一个GPIO端口——如果电表外壳被打开则改变状态,并向MCU报警,MCU进而发出警报声或发送某种安全警示。
磁性篡改通过使用磁体减慢电表字轮的转速,而让其看起来像是客户使用的电能比实际情况少。对策之一是使用霍尔传感器来检测现场是否存在磁体产生的强磁场。同样可以使用GPIO端口来激活一些警报。
表计还可以采用硬化技术,通过设计分流器作为电流传感器,并配合隔离式Σ-Δ ADC,而使其不受强磁体的影响。这种篡改也有其他方法可以采用。
Powerbox公司首席营销与通信官Patrick Le Fevre在保护智能电网方面进行了广泛研究。他在该公司网站上有很多优秀的技术见解,例如他在《National Electric Grid Security and Resilience Action Plan(国家电网安全与复原行动计划)》一文中向美国联邦政府提出的计划。
智能电表参考设计
美信公司(Maxim Integrated)为智能电表提供了一些很好的解决方案,包括一个名为“Newport”的好用的参考平台。恩智浦也有一些不错的设计实例。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
6月4日,国家能源局印发关于组织开展新型电力系统建设第一批试点工作的通知。通知提出,聚焦新型电力系统有关前沿方向,依托典型项目开展单一方向试点,依托典型城市开展多方向综合试点,探索新型电力系统建设新技术、新模式,推动新型电力系统建设取得突破。坚持重点突破,先期围绕构网型技术、系统友
北极星氢能网获悉,近日,盐城市人民政府办公室关于印发盐城市国家碳达峰试点建设推进方案的通知。文件指出,推动新能源规模开发利用。强化新能源资源管理,加强陆上风电和海上光伏资源有序开发和合理利用。加快推动海上风电和市场化并网光伏发电项目建设,推进能源供给清洁替代和能源消费电能替代。建
5月29日,尚纬股份12MW分布式光伏发电项目并网仪式在厂区红旗广场举行。乐山高新区党工委副书记武俊、阳光新能源开发股份有限公司西南大区经理梁凯、尚纬股份有限公司领导朱万春、庞超群出席仪式。仪式上,武俊在致辞中回顾了乐山高新区自2022年8月成功申报四川省近零碳排放试点园区以来,系统推进园区
一场“智”与“能”的双向奔赴回顾历史,整个人类文明进程始终与能源开发利用紧密相关。如今,能源发展进入资源、环境、气候三重约束期,急需沿着清洁低碳方向进行转型。与此同时,人工智能技术正在蓬勃兴起,加速赋智于千行百业,“‘人工智能+’行动”的字眼更是连续两年见诸全国两会政府工作报告,A
近日,国家电网有限公司2025年第三十批采购(特高压项目第二次设备招标采购)推荐的中标候选人公示。本招标共14个物资,44个标包,共有28家企业成为候选人,投标报价共计5.19亿元。其中河南平高电气股份有限公司投标报价最高,投标报价1.49亿元,入围1个标包,物资包括2间隔1000kVGIS组合电器。候选人
“十五五”是我国经济迈向高质量发展的关键阶段,也是全球能源格局深刻调整的重要时期。在当前和今后一段时间,我国能源电力将持续处于清洁低碳、安全高效转型的大趋势大环境中,如何更加有效地发挥电力在国民经济中的基础和先导作用,促进国家重大发展战略和目标的实现,更好地满足人民群众日益增长的
改革是电力行业发展的核心驱动力之一。进入“十四五”以来,在我国“双碳”目标的提出,以及能源安全韧性的拷问下,新一轮电力体制改革全面提速,为构建新型电力系统探索适配的“软件系统”。根据国家能源局公布的数据,2025年一季度,我国风电光伏发电合计新增装机7433万千瓦,累计装机达到14.82亿千
面向新型电力系统开展电力规划,应对“不确定性”是其中的关键命题。高比例新能源、高比例电力电子设备的“双高”特性,叠加用户侧用电结构变化和大量新型负荷的崛起,源荷双侧不可预测性显著增强,传统“源随荷动”的平衡模式难以适用,电力系统安全韧性面临的挑战在“十四五”期间已逐步显现,“十五
北极星输配电网整理了5月26日~5月30日的一周输配电政策动态。西安关于开展建设零碳工厂(园区)和综合能源示范项目摸底工作的通知5月30日,陕西西安市工信局发布《西安市工业和信息化局关于开展建设零碳工厂(园区)和综合能源示范项目摸底工作的通知》。为推动光伏、氢能、地热、智能微电网、新型储能
从春晚扭秧歌的机器人,到爆火出圈的DeepSeek,从人形机器人马拉松,到人形机器人格斗大赛,2025年的人工智能(AI)层出不穷、亮点纷呈。有观点认为,中国人工智能正加速驶入“奇点时刻”。人工智能的奇点(AIsingularity)是指一个假想的未来时刻,当人工智能的发展达到了一定程度,它将会快速地自我
北极星输配电网获悉,5月27日,许昌市投资集团有限公司(以下简称许昌投资集团)正筹划组建中原新型智慧电力装备产业集团(以下简称中原电力装备集团),已与部分产业链企业初步接洽。当日,许昌投资集团在其官网公开向电力装备制造企业、科研院所、金融机构及产业链上下游企业发出邀请。许昌投资集团
北极星输配电网获悉,5月27日,许昌市投资集团有限公司(以下简称许昌投资集团)正筹划组建中原新型智慧电力装备产业集团(以下简称中原电力装备集团),已与部分产业链企业初步接洽。当日,许昌投资集团在其官网公开向电力装备制造企业、科研院所、金融机构及产业链上下游企业发出邀请。许昌投资集团
北极星电力网获悉,近日,许昌投资集团官网发布邀请函,面向许昌公开邀请电力装备制造行业龙头、专精特新企业及科研机构、合作产业链上下游企业,共同组建“中原新型智慧电力装备产业集团”。合作方式为一是股权合作:通过增资扩股、资产注入等方式成立混合所有制产业集团;二是战略联盟:签订长期供货
习近平总书记强调指出:“加快发展新一代人工智能是我们赢得全球科技竞争主动权的重要战略抓手,是推动我国科技跨越发展、产业优化升级、生产力整体跃升的重要战略资源。”所谓人工智能(Artificialintelligence,AI),指的是类人智能,主要研究用于模拟和扩展人的智能的理论和方法、技术和应用系统的一
国网安徽电力2025年第一次物资协议库存公开招标采购推荐的中标候选人公示(招标编号:1225AA)
在第26个“世界计量日”来临之际,为强化电力计量知识科普,让广大市民深入了解电力计量工作在日常生活中的重要作用,5月20日上午,宽城公司紧扣民生关切,组织工作人员开展“5.20世界计量日”主题宣传活动。活动期间,宽城公司以“线上+线下”双线并行的模式全面铺开宣传工作。在线下,该公司工作人员
客户介绍·宁波万科萤集云汇中心宁波万科萤集云汇中心项目是由万科集团开发的一个创新型城市综合体,位于宁波市的核心区域旨在打造一个融合工作、生活与休闲于一体的多元化社区。该项目占地面积广阔,总建筑面积达到数万平方米,涵盖高端写字楼、精品商业街区、文化娱乐设施及绿色公共空间等多种功能区
北极星储能网讯:5月22日,上海市经济和信息化委员会《上海电力供应环境可持续性关键绩效指标报告(2024年度)》发布。其中指出,2024年,上海市需求响应管理平台签约高压用户4399户,注册负荷集成商45家,共计接入可调节负荷398.25万千瓦,同比增长28%;用户覆盖工业、商业楼宇、电动汽车、铁塔基站、
编者按:5月20日,2025年世界计量日中国主场活动在广州举办。本次活动以“计量顺时代之需,应民生之盼”为主题,由国家市场监管总局主办,广东省市场监管局、南方电网公司承办。自有电网起,便有了电能计量。在我国,电能计量表发展先后历经了感应式电能表、机电一体式电能表、电子式电能表等阶段,电
2025年5月20日,是第26个“世界计量日”,为增进广大电力客户对计量工作的了解,提升公众对电能计量的信任度,5月16日至20日,国网唐山市丰南区供电公司员工走上街头、集市,开展电能计量宣传系列活动,用实际行动向广大电力客户普及智能电表、安全用电、节能降耗等知识,营造公平公正的用电环境。本次
5月20日,在第26个“世界计量日”来临之际,国网唐山市迁西县供电公司营销部计量工作人员联合迁西县市场监督管理局计量所工作人员采取上街宣传、填写调查问卷等形式,开展以“计量顺时代之需,应民生之盼”为主题的电力计量宣传系列活动,用用精准计量守护光明,用“绿色希冀”点亮未了。“这节约用电
北极星储能网获悉,5月21日,杭州西力智能科技发布2025年度“提质增效重回报”行动方案,提到2025年,公司将对国网24版单/三相费控智能电能表、南网24版单/三相智能网关电能表、国网智能融合终端(无线公网4G-HPLC)、专变采集终端III型(无线公网4G)、双模芯片及双模通信模块、计量互感器及面向储能电
136号文出台后,新能源全电量推向市场,不再全电量收购,不再做政策保障下的“巨婴”。这会给作为“新能源稳定器”的新型储能带来什么?近期举办的第十三届储能国际峰会暨展览会上,一场圆桌论坛汇聚了来自储能制造、储能运营、电网企业、高等院校的代表对该问题的思想碰撞。短期利空,长期利好,机遇
国网山东省电力公司2025年5月第二次物资竞争性谈判采购项目推荐的成交候选人公示(采购编号:SD25-WZ-TP0502)
6月份各地代理购电价格表已发布,一起来看看有哪些变化。(来源:微信公众号“黄师傅说电”)四川分时电价调整(5月起)5月起,四川省开始执行新版分时电价政策,因该政策挂网时间较晚,晚于5月份的代理购电价格解析文章发布时刻,故这个已经执行了一个月的新政策解析才挪至6月份的文章中进行分析。按
关于召开2025第七届综合能源服务与零碳园区建设大会的通知当前,能源产业生态正经历从“供给侧资源主导”向“需求侧价值创造”的范式跃迁。现代能源服务业通过构建“用户需求-能效服务-价值共享”的新型商业闭环,催生出涵盖规划咨询、系统集成、智慧运维的全周期解决方案。为把握产业变革机遇,北极星
北极星储能网获悉,5月31日消息,印度尼西亚公布了其长期电力发展计划,能源和矿产资源部长宣布国家电力公司PTPLN2025-2034年电力供应业务计划,印度尼西亚计划到2034年增加69.5GW的电力供应,计划的76%预计将来自可再生能源和储能,如新型储能和抽水蓄能。可再生能源建设包括17.1GW的太阳能、11.7GW的
5月21日,华中电网2025年迎峰度夏准备工作会议在湖北咸宁召开。会议通报了1—4月华中电网运行情况及迎峰度夏电力供需形势,提出了迎峰度夏有关工作要求。国网湖北湖南河南江西四省电力公司分别汇报了迎峰度夏电力保供准备情况,介绍了中长期交易合同签订情况,并提出有关工作建议。今年以来,国网华中
本文系四川省月内电力市场关键价格信息的全面汇总,旨在向四川电力市场的所有关注者和参与者提供即时、详尽的当月市场价格信息。包括“电网代理购电价、分摊费用折价、直购市场批发交易集中平台均价、省内中长期交易结算情况(用电侧)、零售市场结算情况”等数据,协助相关方快速、全面地了解当前四川
日前,国网天津市电力公司启动新一代计量装备柔性检定线改造工程,将原有的电能计量检测基地三相电能表自动化检定线打造成一个兼容10种计量装备的多品类柔性检定检测系统。改造后,检定线将三相电能表检定能力从每年7.2万只提升至16.2万只,全面提升电力计量装备检定能力。改造后的检定线可实现多种品
5月8日,我国首个“风光火储一体化”大型综合能源基地的外送工程——±800千伏陇东—山东特高压直流工程投产,将西北富余电力跨区输送至华北地区。西北电网是我国新能源发电装机占比最高、电力外送规模最大的区域电网。陇东—山东特高压工程为西北与华北地区能源资源优化配置增添“大动脉”,助力区域
6月3日,河南能源监管办关于印发《2025年河南省电力业务资质许可监管工作实施方案》的通知。其中明确重点监管电网建设工程市场开放情况,招投标环节是否存在抬高市场准入门槛问题;电网建设工程由电网关联施工企业承揽情况。电网关联施工企业是否存在转包、违法分包承装(修、试)电力设施业务问题;是
为深入贯彻落实国家能源局《关于提升新能源和新型并网主体涉网安全能力服务新型电力系统高质量发展的通知》要求,江苏能源监管办快速响应、统筹谋划,结合新能源发展实际,科学研究部署,于近日印发《江苏能源监管办关于落实国家能源局提升新能源和新型并网主体涉网安全能力服务新型电力系统高质量发展
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!