电表开发新思维：智能电表与"仪器云"融合技术的应用

电表开发新思维:智能电表与"仪器云"融合技术的应用
中国现代电网量测技术平台

张春晖
2017年5月25日
1,采用"仪器云"高精度计算的智能电表远程在线检测系统开发应用正当时！
1）传统的智能电表远程在线检测系统技术发展进程
•2002年，吉林省电科院发布:«多路三相电能表远程微机检测系统的开发»。
•随后，2004年由华中电网技术中心，2005年由厦门航空公司，2007年由上海电力表计量测管理所，2007年由云南电力试验研究院，2008年由原河南思达高科公司，2009年由华北电科院，华北电网公司，2010年由太原市优特奥科公司，2010年由郑州三辉电气公司，2014年由郑州瑞能公司相继发表传统的智能电表远程在线检测系统技术研究论文或新产品信息。
•以上传统的智能电表远程在线检测系统发展进程中，系统方案不断改进，其共同特征:需要配备1只标准电能表及计算系统，复杂了互感器二次回路。由于投资较大，目前，只用于部分电网关口计量点，少量110kV及以上高压变电站。同时，现在的智能电表远程在线检测技术，主要对安装于现场的标准表与被检智能电表的计量结果进行比对，而对标准计量装置的送检，维护又成为新问题，对电能计量自动化系统（或用电信息采集系统）的主站也未发挥其可集中实施数据分析，处理功能。
2）本课题的由来
2017年2月，由深圳供电局，清华大学学者发表:«基于"测量仪器云"的电子式电能表远程在线检测系统»提出:智能电表远程在线检测技术开发新思路:在"仪器云"环境下，进行高精度的数据计算，处理，可以替代标准电能表及计算系统，大幅减少互感器二次回路改进工程量，降低系统成本，有利于系统推广应用。该文还给出了用户新配置的高速率数据采集终端实施方案。关于"仪器云",只作简要介绍，未叙述新一代系统设计技术方案。
之前，2014年8月，清华大学学者发表:«云计算环境下仪器虚拟化研究»提出:"仪器云"环境下，仪器虚拟化系统的物理架构及广义的"仪器云"运作程序，未涉及智能电表远程在线检测系统具体案例。
近期，国家电网报就"国网云"平台上线运作作了一些省级电网业务系统迁移上云应用的报道。
再看国网的需求:从2010年至今，国网陆续安装应用三相智能电表约3800万只。从2018年起，这些量多面广的电表进入运行周期为8年的定期轮换更新阶段。为此，2017年初，国网下发«关于2017年计量工作的指导意见（国家电网营销[2017]105号）»文首次提出:"全面推进智能电表状态检测与状态更换工作",其"基础计量工作:全面开展全事件采集工作，提高计量在线监测和智能诊断的准确性"。"状态检测方面:先是完成MDS系统和营销业务系统的配套功能部署，再是按照先主站评价制定计划，再开展现场检测的原则，开展 I ,II , III 类用户计量装置的电能表状态检测"。
可见，由于国网计量部门未推广应用传统的智能电表远程在线检测系统，三相智能电表的状态检测，只能依靠现场检测，局部考核的方法。可以说，运行三相智能电表计量准确性的宽负荷范围，24h持续考核是道技术难题。因此，研究符合国网:全面推行三相智能电表状态检测与状态更换要求的新一代智能电表远程在线检测系统开发与应用正当时！
3）本文作者经汇总以上新情况并将新一代系统具体化后，编写出:«电表开发新思维:智能电表与"仪器云"融合技术的应用»。本文重点叙述采用"仪器云"高精度计算的智能电表远程在线检测系统开发项目，还讨论智能电表与"仪器云"融合技术的拓展应用开发项目及市场前景评估，供参考。
2,采用"仪器云"高精度计算的智能电表远程在线检测系统开发项目
1）云计算环境下,仪器虚拟化技术
本部分内容主要录用于«云计算环境下仪器虚拟化技术研究»:
"仪器的虚拟化技术是实现仪器程序控制和远方测量的基础"。"很多原来由硬件设备完成的仪器功能，都可通过软件算法来完成，从而使仪器的开发和使用成本大为降低"。
云计算功能中有一项基础设施即服务（IAAS）模式:
"IAAS模式的基本思想是将CPU，内存，存储设备，网络设备等IT 基本硬件资源通过虚拟机管理程序（VMH）进行虚拟化，然后按需分配给运行于上层的虚拟机（VM）。对用户来说，每个虚拟机（VM）实例就相当于1台带网络功能的自定义计算机或服务器"。
"目前，云计算中应用最广泛的是硬件级虚拟化技术，因为这种技术的效率最高"。

"硬件级虚拟化技术中，虚拟机与物理硬件具有相同的指令集合，虚拟机的绝大多数指令可以直接在硬件上执行"。
"仪器虚拟化新模式，将远程仪器模拟成云平台本地的硬件设备直接接入到虚拟机管理程序（VMH）中，告知VMH有仪器接入云中，而不提供任何与仪器 *** 作相关的具体信息或功能"。
IAAS模式下的远程测量方式:
仪器----（总线连接）----仪器提供者----（网络连接）----仪器虚拟化:CPU/内存/硬盘----虚拟机管理程序（VMH）----虚拟机（VM）:与仪器虚拟化及其CPU/内存/硬盘一一对接， *** 作系统，测量程序。
2）采用"仪器云"高精度计算的智能电表远程在线检测系统设计纲要
本部分内容主要参照«基于"测量仪器云"的电子式电能表远程在线检测系统»，«云计算环境下仪器虚拟化研究»，并结合本文作者实际计量工作经验编写而成。
一是，新一代系统架构，包括:
•用户（YH）:安装有被检电能表，新配置的高速率数据采集终端。
新配置的数据采集终端:以4000Hz的采样频率采集现场的电压，电流数据。"该数据采集终端由高精度数据采集单元，电表通信模块，4G无线通信模块以及中央控制单元4部分组成"。其中，中央控制单元"在 *** 控过程中，最重要的是应确保上传至"仪器云"的采样数据与被检智能电表的电能计量脉冲之间的时间要严格一致。这样，才能保证智能电表远程在线检测的精确度。中央控制单元可采用精密时钟协议IEEE1588,来对数据采用终端与被检智能电表进行时间同步"。
数据采集终端的开发:为降低成本，可将电能计量自动化系统（或用电信息采集系统）中的负荷控制终端加以适当改造而获得数据采集功能。如现场条件不具备，也可以单独设计成产品来应用。
•电能计量自动化系统（或用电信息采集系统）主站（ZZ）
•仪器所有者（IS）:本地仪器（或本地工作计算机）的所有者
•仪器代理（IA）:部署于本地仪器的上位机（或本地工作计算机）中，或通过专门的硬件设备实现。IA的基本功能是将本地仪器（或本地工作计算机）的接入信息通过网络推送到"仪器云"的仪器资源管理系统（IRM）上。同时，附加一些辅助信息，以便用户（YH）或仪器所有者（IS）对本地仪器（或本地工作计算机）进行识别等。

IA将接入的本地仪器（或本地工作计算机）远程虚拟成资源节点。这些资源节点的状态信息被保存于"仪器云"的存储控制器（IM）上。
•"仪器云"平台，主要有:
---- 仪器资源管理系统（IRM）:受理由仪器代理（IA）推送的本地仪器（或本地工作计算机）的接入信息
---- 云控制器（CC）:其用户接口提供由用户来查询和调用已授权的仪器资源
---- 存储控制器（IM ):提供仪器资源在云中的注册和管理功能
---- 集群控制 器（CLC）:内有节点控制器（NC）
---- 节点控制器（NC）:内有虚拟机，包括应用程序--- *** 作系统--- 仪器驱动
•新一代系统架构内的通信方式
---- 仪器资源管理系统（IRM）,云控制器（CC）,存储控制器（IM）:
通过4G无线公网或电力专网接入:仪器代理（IA）,用户（YH）,仪器所有者（IS）,电能计量自动化系统（或用电信息采集系统）主站（ZZ）
通过共用的私有网络接入:集群控制器（CLC）
---- 集群控制器（CLC）:通过专用的私有网络接入节点控制器（NC），其内有虚拟机（VM）
---- 节点控制器（NC）:与仪器代理（IA）进行虚拟连接。
二是，新一代系统的运作要求与程序
•系统运作前的准备
电能计量自动化系统（或用电信息采集系统）主站（ZZ）:
按用户被检智能电表的现场检测要求，需向仪器代理（IA）提供的被检智能电表的参数，各类计算方法，检测结果的处理要求，保证检测正确性措施等。对向云控制器（CC）申请需用已授权的本地仪器（或本地工作计算机）的技术条件。
•对用户（YH）的要求:
系统主站（ZZ）发出检测命令后，首先进行被检智能电表与新配置的数据采集终端之间的计量时间同步。随后，将数据采集终端采集的现场电压，电流数据，被检智能电表的电能计量输出信息，通过4G无线公网或电力专网上传到ZZ申请需用的仪器代理（IA），进行数据/信息计算，处理。还需向ZZ发送远程在线检测的启，止时间。
•新一代系统运作程序
----系统主站（ZZ）"可通过云控制器（CC）

提供的用户接口来查询和调用已授权的本地仪器（或本地工作计算机）资源。当ZZ需要使用某一授权的本地仪器（或本地工作计算机）时，即可向CC提交申请"
---- "然后，由CC向存储控制器（IM）发送资源调用命令。此时，IM就可以将仪器资源节点的接入信息通过集群控制器（CLC）推送到ZZ申请需用的虚拟机所在节点上。最终，包含虚拟管理程序（VMH）的节点控制器（NC）将与本地仪器（或本地工作计算器）建立一个虚拟连接，并向其上用户运行的虚拟机（VM）发出硬件接入通知。随即，VM上就会显示‘发现新硬件‘的信息，并提示安装驱动程序"。
---- 系统主站（ZZ）将系统运作前准备的各项要求，发送给ZZ申请需用并已确认的本地仪器（或本地工作计算机）节点的虚拟机上。该节点虚拟机按ZZ提供的各项要求， *** 作对用户被检智能电表的检测程序，并将检测结果发送回ZZ。
---- 当ZZ"使用完本地仪器（或本地工作计算机）后，该仪器资源可被IM回收。若该仪器资源为共享资源，那么其它用户可继续申请该仪器资源。所有的仪器资源调度和管理功能都在IM中实现"
三是，"仪器云"平台的搭建
先叙述"国网云":
•2017年4月27日，"国网云"正式发布，一体化"国网云"平台同时上线。
"国网云"包括企业管理云，公共服务云和生产控制云。其中，公共服务云是覆盖外网区域的资源及服务，支撑电力营销，客户服务，电子商务等业务。

"国网云"部署于国网的三地集中式数据中心及27家省级公司的数据中心。2016年，国网在其总部，北京，冀北，天津，上海，浙江，江苏，福建，黑龙江，陕西电力等单位组织启动了企业管理云和公共服务云的试点建设，部署云平台组件，实现同期线损等12类应用迁移上云。
•参考:"国网云"上云案例
冀北电力:营销稽查系统迁移上云
"国网云" *** 作系统可以根据营销稽查系统需求，自动匹配和选择最合适的资源。冀北电力通过云 *** 作系统"应用管理"模块,进行营销稽查系统一键部署。几秒钟就可以完成5个应用实例的部署，并把实例平均分布在3台物理主机上。云 *** 作系统还支持资源的状态转化，即物理机转变为虚拟机。
再讨论"仪器云"平台搭建的技术路线:
鉴于"国网云"具有明显的优势:强大的并行，分布式，跨域计算能力，根据迁移上云业务系统需求，自动匹配和选择最合适的资源，云 *** 作系统支持资源由物理机转变为虚拟机。同时，用电信息采集系统和用户可以方便地上云。因此，本文作者建议:"仪器云"平台的搭建优先选用"国网云"作为依托，进行新一代系统部署。为此:
•先要编制适应国网"公共服务云"要求，经规范后的采用"仪器云"高精度计算的智能电表远程在线检测系统的 *** 作和应用软件系统。
•经与有意向的省级电网数据中心协议:新一代系统的 *** 作与应用软件系统，通过省级电网的"国网云"组件，在国网"公共服务云" *** 作系统中，开发相应的模块，进行采用"仪器云"高精度计算的智能电表远程在线检测系统的部署。
•新一代系统:应与

有意向的省级电网数据中心合作试点后推广应用。
说明:"仪器云"平台的搭建，采用与云计算服务供应商合作开发模式，待考证后再讨论。
3）采用"仪器云"高精度计算的智能电表远程在线检测系统计量溯源的讨论
按JJG 1001的规定:校准,在规定条件下，为确定计量器具示值误差的一组 *** 作。
•采用"仪器云"高精度计算给出的三相有功功率值，在用户被检智能电表的现场环境下，可以用高准确度的三相标准电表来进行现场校准测试。以02S级被检智能电表为例，由"器云"计算出的三相有功功率的计量误差，应不大于005%。在现场，可采用的三相标准表准确度宜为001级，或002级，实际计量误差不大于0012%。
•采用"仪器云"计算出的三相有功功率，在现场进行校准测试，目前还没有相应的计量校准规范。
作为第一步，建议先通过制定地方[计量器具]检定规程的渠道，经协商:由省级计量院为主，合作制定:采用"仪器云"高精度计算出的三相有功功率数据的计量校准规范。再报经省级计量行政部门批准发布在本地区施行，作为检定依据的法定技术文件。
有关新一代系统计量溯源的后续工作，视本课题进行情况再讨论。
4）采用"仪器云"高精度计算的智能电表远程在线检测系统的应用前景
•国网，110kV及以上高压变电站估计有近10000个站。近5年来，采用传统的智能电表远程在线检测系统约400个站，占总量的4%。每个站按投资30万元计算，国网合计投资12亿元。
•采用"仪器云"高精度计算的智能电表远程在线检测系统，前面已经提到:由于不需要标准表及计算系统，互感器二次回路改进工程量小，投资大幅下降，可以普及应用，适应全面推进三相智能电表状态检测与状态更换工作的新需求。按60%的110kV及以上高压变电站，每个站投资10万元计算，国网共需投资6亿元。
•再说，新一代系统可以扩大应用到月用电量为100万kWh及以上或变压器容量为2000kVA及以上的大工业户。这些用户约占国网拥有大工业户的10%,即5万户。每户投资控制在1万元，国网需投资5亿元。
3,智能电表与"仪器云"融合技术的拓展应用开发项目
智能电表与"仪器云"融合技术优先选用"国网云"作为依托，在用电信息采集系统主站高级应用软件支持下，可能开发出电网计量，控制，补偿系列新产品，具有广阔的应用前景。
1）具有状态检测功能的三相智能电表。主要是将现有三相智能电表，经过技术改进，输出高速率的现场电压，电流采样数据，通过4G无线公网或电力专网，发送到"仪器云",在用电信息采集系统主站支持下，由"仪器云"高精度计算出三相有功功率，实现对这些运行三相智能电表进行24h的状态检测，无需再定期安排现场检测工作。
国网，推广应用具有状态检测功能的三相智能电表:现有大工业户48万户，每只新型02S级表计按3000元计算，国网需投资14亿元。非普工业户中用电容量最大的约10%，即128万户，每只新型05S级表计按2000元计算，国网需投资25亿元。两项合计投资39亿元。
2）谐波源用户:安装具有非正弦波全功率（有功功率，无功功率，畸变功率，视在功率）计算功能的高端三相智能电表
该新型高端三相智能电表的非正弦波全功率计算功能，由该表计输出高速率的现场电压，电流数据，由用电信息采集系统主站提供非正弦波全功率计算软件，最终，由"仪器云"实现高精度的非正弦波全功率的计算，并将计算结果发送回该高端表计，进行数据保存和相应的处理。
据某省级电力计量中心对60个大工业户谐波源进行现场测试的结果:电压谐波含有率基本都在5%以内，60%的大工业户电流谐波严重超标。
具有非正弦波全功率计算功能的高端三相智能电表的主要用途:由非正弦波畸变功率引起的大工业户低功率因数测试，由非正弦波引起用电能耗增长率评估，为电价行政部门制定控制电网谐波污染的经济制裁措施，提供现场计量数据。
推广应用方面，国网拥有大工业户的20%，即10万户，安装具有非正弦波全功率计算功能的高端三相智能电表，每只表计按4000元计算，国网（或大工业户）需投资4亿元。
3）国网的高压变电站，公变台区（约400万个站），专变用户（约150万户）随着智能配电网建设的推进，需要安装应用较多的电能质量监测，智能控制与补偿设备，无功平衡监测与智能补偿装置，三相负荷平衡监测与智能补偿措施等，都可以在现有现场专用/综合终端基础上进行技术改进，或配置新的数据采终端，输出高速率的现场电压，电流采样数据，在用电信息采集系统主站相关软件系统支持下，由"仪器云"高精度计算并将计算结果发送回相应的终端，来实现以上各项配用电业务工程。

从2009年开始,我们国家开始大批量的更换智能电表,国家智能电网建设大规模进行已有10年,按规定智能电表使用寿命是8-10年,标志着2020年智能电表大规模更换周期即将来临。主流电表企业业绩明显回升，海兴电力发布2019年中报2019H1实现营业收入1374亿元,2019年公司毛利率同比至4211%;林洋能源,2019年上半年公司实现营业收入1668亿元,同比增长62%;并且智能电表可以减少耗电，降低能耗。

2020年国网还将有新标准出台,,叠加泛在电力物联网建设,届时智能电表改造将进一步加速。新标准中或增加通信(无线、蓝牙)、遥控(部分将增加微型断路器)等功能与要求,电表产值将大幅提升,可能从目前160-180元单表价值增至250-280元,幅度50%以上。

HPLC将变成国网招标第一标准,HPLC作为本地通信技术还融合了远程通信(4G)应用在集中器I型上。有线技术融合无线技术是HPLC应用的一个特点。除了4G公网之外,还可以融合无线微功率、LoRa、NB-IoT、专网等无线技术,泛在电力物联网,就是充分应用现代信息技术、通信技术,实现电力系统各环节万物互联、人机交互的智慧服务系统,具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活等特征。

下一代智能电表的功能模块更多,由此对技术难度更高,优势企业有望乘产品换代机会拿下更高份额。加之过 去几年行业招标下行,3年有25%企业退出国网招标,行业的自发出清亦利于龙头。代表海兴电力、三星医疗,所以电表企业要想站稳脚跟,研发人员创新能力必不可少。

随着电力工业的发展，特别是一户一表的推行，方便了用户，可是对电力营业管理提出了挑战。传统的电表需要人工抄表，工作单调辛苦、环境恶劣，抄表难度大、效率低；电费欠费现象严重，收缴率偏低，影响电力部门的经济效益和发展；调度、营业、监控各成系统，数据库独立维护，缺乏统一的基础用电数据造成资源浪费、决策不系统、不能最大限度地追求经济效益。

因此，电力营业现代化势在必行。实践经验证明，推广应用预付费电表及售电系统，有效避免和控制了欠费现象，充分提高了抄收效率，使电力营业管理在较短的时间内达到了轻松管理，事半功倍的效果。迄今为止，国际电能预付费售电系统及电能表的发展大体经过以下发展阶段：

1、早期记忆卡式，包括IC存储卡、IC逻辑加密卡等。

2、智能卡式，包括接触式CPU卡和非接触式RF卡等。

3、编码按键式，包括键表一体式、分离式、载波分离式等。

4、网络式，包括集中器式、GPRS/CDMA

短信式、电力载波式等。智能电表是智能电网的核心设备之一它的核心作用：实现用电客户与电力公司之间的信息交换。

因此，客户端必须安装用电信息采集和电网信息处理、双向互动的智能电表才能实现智能远程抄报和网上缴费。智能电表远程抄表的原理不同环境下远程抄表的方式也是有所不同的。

原理一：国电目前较多采用的是电力载波表，通过电线连接到采集器，采集器通过GPRS上传数据到远抄服务器，所以国家电网居民用户基本上可以通过掌上电力查看到自己家每天的用电量。

原理二：

大型建筑里用的都是RS485总线连网的智能电表，通过RS485总线连上采集器，采集器再转换成TCP/IP接网线直接上远抄服务器。提供这个系统的商家比较多，如社为表计，直接面向建筑做集成。

原理三：当前青年公寓，白领公寓，酒店式公寓采用比较多的wifi电表，这种电表直接联上公寓里的wifi远抄服务器，当然还有gprs电表，这种都是在智能电表使用量不大的情况下使用。这种使用量直接可以网上买电表自己装上，再通过app软件就能直接使用了。

原理四：未来真正的物联网智能电表，NB-IoT电表，这是华为与运营商正在主推还未成熟的产品。就是智能电表通过NB-IoT网络直接连远抄服务器。电能预收费系统随着售电管理模式以及用电管理方式需求的变化，我国逐渐发展了集成电路卡式预付费系统、键盘式电能表预付费系统和自动抄表系统三大类电力预付费系统。下图是一份预付费IC卡卡表系统方案。

系统主要包括以下几个部分:

1、预付费系列电能表

2、预付费IC卡

3、读写卡器

4、售电管理信息系统5、银行网络售电系统6、电力MIS系统通过电能预收费系统方案，我们可以清晰的看出来：其实这时取电和在ATM机里取钱，已经没有区别了，ATM机里取的是钱，智能电表里取的是电。ATM和智能电表才是最终的执行者。

你得先把钱通过银行或者电网营业厅存到电网公司的账户把钱兑换成电，当你成功缴费后，银行服务器和电网的服务器之间就会有协议数据传输，电网系统得知你充值的数据金额就会将你的充值金额告诉智能电表。

刚才我们已经说到智能电表是最终的执行者，它知道你充了多少电、每时每刻用了多少电、快没电了它会提醒你、没电了它会自动断电、充值了它会自动续电。智能电表的数据会不间断的和电网服务器进行相互交换，这样一个过程就实现了远程抄表和预付费的功能。

智能电表需求不旺，电表企业如何开拓多元化产业？

——《2017年电表行业发展看点之一》
中国现代电网量测技术平台

张春晖
2017年12月10日
2017年是电表行业发展史上又一个转折点。智能电表的需求由连续7年（2010—2016年）的兴旺期突然跌入低谷，”多表合一”信息采集缓慢推进，无奈电表市场的变化，电表企业正在寻求新的商机。
回顾2017年，电表行业发展进程中有哪些看点，可以为推进2018年行业发展继续研究与应用？
·智能电表需求不旺，电表企业如何开拓多元化产业？
·电表新技术的关注课题:主要有”仪器云”技术应用，用电信息与电网关口计量两信息采集系统合一拓展系统计量功能，国网”双芯”智能电表样机开发并挂网运行考核，上海电网制订并实施单相智能电表运行中的状态检验与轮换方案，智能（高级）终端，直流电能表、宽带低压电力线载波通信互联互通等多项技术标准发布、实施。
·用电信息采集系统通信技术瓶颈化解的进程:主要有4G无线通信成为远程通信主流，宽带低压电力线载波通信扩大应用，北斗卫星通信在多地应用试点，NB---LOT通信在智能电表自动抄表系统中落地应用的 探索 。
·国网”多表合一”信息采集缓慢推进，气表计量需求大幅增长，NB---LOT通信在水表计量集抄中首先落地应用；能源互联网出新政，国家发改委、国家质检总局共同发布《重点用能单位能耗在线监测系统推广建设工作方案》，健全能源计量体系，推进电、水、气、热能源计量及集抄系统的现代化改造升级。
以上2017年电表行业发展的看点，本文将分集进行叙述、发布。
看点之一: 智能电表需求不旺，电表企业如何开拓多元化产业？
1、2017年，国网智能电表需求跌入低谷，采集终端需求大幅下降，江苏、山东电网继续有大批量需求
1）智能电表全年集中招标量及需求的新变化
国网2017年智能电表全年集中招标量为3778万只。其中，第1次招标量2092万只，占全年招标总量的55%；第2次招标量1666万只，占45%。两次招标量大体平衡。但是，2017年智能电表招标总量（3778万只）比2014年智能电表年最高招标量（1亿只）下降622%。
—国网:2017年智能电表招标总量已经接近需求底线，主要需求要素:
2017年5月，本文作者撰写的《2017年，国网电表市场与计量新技术需求的解读与引用》提示:
· 2017年，省级电网用电信息采集系统覆盖率达到99%以上，需用智能电表1700万只。

·国网供电营业区年新用户自然增长率约3%，需用智能电表1200万只。

·地方政府保障房建设，需用智能电表300万只。

·趸售县、代管县上划国网管理用表300万只。

·计量故障处理（计量故障率约05%）用表200万只。
— 2017年国网智能电表集中招标呈现的新变化
·新增表型。国网发布2级单相智能电表增加电池外置技术要求。全年电池可更换单相智能电表招标量为1327万只，占年单相智能电表招标总量（3237万只）的41%。

·新增配件: 超高频RFID模块，单相计量故障识别模块，计量现场作业终端与外设收纳箱，三相计量故障识别模块，现场打印模块。

以上新增配件的技术规范:（待查询）。
2）采集终端集中招标量及需求的新变化
国网，2017年采集终端全年集中招标量为781万台。其中，第1批采集终端招标为706万台，占全年招标总量的90%；第2批招标量为76万台，占全年招标总量的10%，第2批招标量跌到底线。同时，2017年采集终端集中招标总量（781万台）比2016年采集终端年最高招标量（1109万台）下降295%。这些情况说明:省级电网用电信息采集系统建设已经进入收尾阶段。
2017年，国网采集终端集中招标呈现的新变化:
—公网4G无线通信模块应用成为远程通信的主流
2017年，采集终端（4G）模块的招标总量为96万块，占全年集中器（折算量为579万台）、专变终端（86万台）的总量（1439万台）的667%。其中:
· 2017年第1批采集终端招标应用4G模块489万块。包括:

集中器Ⅰ型（4G/宽带）135万块

集中器Ⅰ型（4G/微功率无线）22万块

集中器Ⅰ型（4G/窄带）212万块

专变终端Ⅲ型（4G）12万块

· 2017年第2批采集终端招标应用4G模块471万块。包括:

集中器Ⅰ型（4G/窄带）161万块

集中器Ⅰ型（4G/宽带）135万块

专变终端Ⅱ、Ⅲ型（4G）合计175万块
分析以上集中器（4G）模块招标量可知:集中器的本地通信方式有窄带载波、宽带载波、微功率无线通信3类。这里需要说明:近几年，OFDM窄带快速通信技术的应用增多，据说可以达到20k bps的通信速率。
—宽带低压电力线载波通信技术扩大应用
2017年全年需用宽带载波模块7345万块（不包含第2批电表本地通信宽带载波模块招标量），为2016年宽带载波模块招标量的245%。其中:宽带载波模块在集中器、采集器中应用已经成为主流；在电表本地通信中占26%。
· 2017年全年，采集器、集中器需用宽带载波模块4915万块，占全年采集器、集中器招标总量（695万台）的71%。
a1 2017年第1批采集器、集中器招标需用宽带载波模块478万块，包括:

集中器Ⅰ型（4G/宽带载波）135万块

采集器Ⅱ型（宽带载波）4364万块

采集器Ⅰ型（宽带载波）281万块

a2 2017年第2批采集器、集中器招标需用宽带载波模块（集中器Ⅰ型:4G/宽带载波）

135万块
· 2017年第1批电表本地通信（宽带载波）模块需用243万块，占第1批电表本地通信模块招标总量（936万块）的26%。

2017年第2批电表本地通信（宽带载波）模块的招标量:（待查询）
3）前两年，江苏、山东电网已经实现智能电表应用和用电信息采集系统的全覆盖，为何2017年继续对智能电表、采集终端有大批量的需求？
2014年，江苏电网率先完成用电信息采集系统（3600万户）的建设；2015年，山东电网实现用电信息采集系统100%（3800万户）的覆盖。
— 2017年第1批国网智能电表、采集终端集中招标
·江苏电网本批需用Ⅱ型采集器4955万台，占本批国网采集器招标量764%。2级单相智能电表需求253万只，占江苏电网总户数（3800万户）的66%。

·山东电网的专变终端需求31万台，占本批国网专变终端招标量的54%。1级三相智能电表招标822万台，占山东电网三相用户（约400万户）的205%。
— 2017年第2批智能电表、采集终端集中招标
山东电网需求2级单相智能电表280万只，列省级电网对单相智能电表需求的首位，占本批国网单相智能电表招标量的194%。集中器需求12万台，列省级电网集中器招量的首位，占该批国网集中器需求量的27%。
—以上情况说明:省级电网的智能电表应用和用电信息采集系统建设完成之后，系统表计、采集设备继续有更新、扩展的需求，估计主要因素:
·新用户增长。年新用户自然增长率为3---5%，对拥有4000万户的省级电网，年需求单相智能电表120---200万只。
·早期三相电表、采集终端需要更新。按2009版国网标准生产的三相电表、采集终端，由于其功能、可靠性许多方面不符合2013版国网标准的要求，需要提前进行部分智能电表、采集终端的更换。
·应用Ⅱ型采集器，本地通信采用宽带载波，可以大幅度缩短采集周期。
·智能电表、采集终端或需增加库存备品。
2、国网:2010---2017年智能电表需求终结与2018年需求评估
1）2010---2 017年智能电表需求的终结
2009年第4季，国网进行智能电表第1次集中招标，但招标量不大。

2010---2017年，国网每年都要组织2---4次智能电表大批量集中招标，其目标是实现智能电表与用电信息采集系统的100%覆盖。
2010---2017年国网智能电表应用与用电信息采集系统实现全覆盖的进程:
年份，a: 当年智能电表招标量，b:累计采集户数，c:国网用户总数，d:采集覆盖率
— 2009年，a: 011亿只，b: 亿户，c: 2亿户，d: %

— 2010年，a:045亿只，b:028亿户，c: 22亿户，d: 127%

— 2011年，a: 06亿只，b: 066亿户，c: 257亿户，d: 256%

— 2012年，a: 076亿只，b:11亿户，c: 28亿户，d:392%

— 2013年，a: 066亿只，b:18亿户，c:31亿户，d:58%

— 2014年，a: 1亿只，b: 256亿户，c: 378亿户，d: 68%

— 2015年，a: 091亿只，b: 316亿户，c: 395亿户，d: 80%

— 2016年，a: 066亿只，b:382亿户，c: 4亿户，d:955%

— 2017年，a: 038亿只，b:43亿户，c: 434亿户，d:99%
说明: 以上数据，摘录于网上信息或推算求得，供参考。
从以上2010---2017年国网智能电表集中招标的数据，并结合国网物资部门历次发布智能电表集中招标的全面情况，经归纳提炼出国网智能电表需求、投资的变化规律，供电表企业在今后国网新型电表大批量招标时的参考。
— 2017年，国网供电营业区拥有用户总数为43亿户。以后，新用户以年自然增长率3---5%逐年增长。新用户用表，供电部门已列入当年智能电表需求量上报。
— 2010---2017年，国网智能电表招标总量为542亿只（不含2009年智能电表招标011亿只），累计投资总额为1138亿元。
在智能电表初装期（2010---2017年）: 国网年智能电表平均招标量为068亿只，年平均投资1423亿元；智能电表年最高招标量为1亿只，年最大投资210亿元；智能电表年招标底线量为038亿只，年投资底线为80亿元。
— 2010---2017年，国网智能电表招标总量为542亿只，智能电表安装应用43亿只余额智能电表112亿只，占智能电表招标总量的21%。这些余额电表的主要用途估计:
·部分早期智能电表需要提前更换。2009---2012年，按2009版国网标准生产的智能电表共安装应用192亿只，但具体淘汰多少早期智能电表难以估计。

·计量故障处理（计量故障率05--- 1%）

·库存备用
—中标的电表企业
2010---2017年，国网智能电表集中招标的中标电表企业估计有45---75家，随智能电表招标量而变化。
·据说，国网物资部门对投标电表企业的基本要求: 注册资本、生产销售电表业绩、智能电表生产、管理条件等。
本文作者认为:考核电表企业的重点难点是电表、采集终端及系统的自主开发能力。据了解，已经入围的有些电表企业，中、高端智能电表采用贴牌方式，特别是前几年，集中器、专变终端贴牌、买入设计方案占较大比例，包括中标前10名的电表企业。
·电表企业的中标金额。从网上看国网智能电表、采集终端中标的信息: 中标前3位的大型电表企业的中标金额约为每批智能电表、采集终端招标总金额的6%左右。其余电表企业的中标金额百分率依次下降，中标金额的底线约为1% 。
·以上国网智能电表集中招标的中标电表企业多、中标金额百分率低，对电表企业、国网双方都有不利影响:

a1 2010---2017年，电表企业由于智能电表市场稳定、对计量新技术需求不旺而受益、发展，开拓多元化产业已经起步，特别是大型电表企业年营销收入达到20---30亿元。而2017年，国网智能电表集中招标量为038亿只、投资80亿元，中标前3位的大型电表企业中标金额6%、48亿元，只占年营业收入的

24---16%，难以支撑电表企业的长期发展，促使其急于开拓多元化产业。

a2 省级电网需用的智能电表，一般由十多家电表企业供货，产品质量难以保证一致，产品验收、运行管理及协调、计量故障处理都要增加工作量。
·还有，2012年后，国网智能电表年招标量块速增长，最高年招标量达到1亿只。由此，电表企业加大投资，扩大产能，2017年后智能电表需求跌入低谷，电表企业产能严重过剩，需要引以为戒。应急供货，扩大产能，可以采取多方面的措施。
2）2018年智能电表的需求评估与对”双芯”智能电表推向市场的期望
—据网上预测，2018年或将是电表市场需求最低的一年，国网智能电表招标量约3344万只。
2018年，省级电网在完成智能电表应用与用电信息采集系统全覆盖后，继续对智能电表、采集终端有批量的需求:
·前面已经叙述，国网:新用户的年自然增长率3%，需用智能电表1200万只；地方政府保障房建设，需用智能电表300万只；趸售县、代管县上划国网管理用表300万只；计量故障处理用表200万只。前4项市场要素合计，需用智能电表2000万只。

· 2010---2012年，早期智能电表应用192亿只。如提前更新7%，需用智能电

表1344万只。

·以上5项市场要素合计，2018年国网需用智能电表3344万只，比2017年国网智能电表招标量又下降115%，比2014年智能电表最高年招标量（1亿只）下降665%。
—对”双芯”智能电表进入市场的期望
2017年5月的《2017年，国网电表市场和计量新技术需求的解读与引用》对”双芯”智能电表开发与2013版国网智能电表企业标准的修订进程作过预期。
目前的情况又有变化，2017年国网计量工作指导意见（国家电网营销2017105号）实施以来，《环球表计》杂志相继发表”双芯”智能电表的文章: 中国电科院《一种基于IR46理念的智能电能表设计方案研究》、浙江省电科院《基于OIML R46国际建议的智能电能表设计》。近期，由河北石家庄行业会议传出的信息:国网”双芯”智能电表标准或将于2018年报批，即2013版国网智能电表标准的修订版，预期在2019年组织实施。这样，”双芯”智能电表样机于2019年开发、送检后挂网运行；2020年或将有批量应用的需求。据说，由于”双芯”智能电表安装应用的投资尚未落实，该新型电表批量推向市场的时间，或将比之前的预期后延了1年。
—还有一个影响2018年智能电表需求的因素:单相智能电表运行中的检测与状态轮换
从2010年算起，早期智能电表经过8年的运行，进入2018年后陆续到周期轮换。
2017年，上海市地方计量法规:”运行中的单相智能电表的状态检测方案”已经发布，并在上海电网组织实施。但是尚未见到国网计量部门有关单相智能电能表按周期或按状态检验与轮换办法的报道。预计2018年初召开的年度计量工作推进会议，将作出统一的安排。如国网实施单相智能电表的状态检测与状态轮换办法，经状态检验合格的单相表计将延长运行周期若干年。这将有利于电网节省资源，减少投入；但对单相智能电表市场需求产生不利影响。
3、电表企业:如何开拓多元化产业？
从国网推行智能电表集中招标后不久，有些电表企业已经感到国网的智能电表市场将受制约，陆续开始开拓多元化产业的 探索 。但是，电表企业的转型一般走捷径:贴牌仿制或兼并目标企业，尽快成为企业营销新的增长点。
1）2017年5月的《2017年，国网电表市场和计量新技术需求的解读与引用》提示:电表企业需要慎重研究企业转型新产品开发的选题。
—除智能电表、采集终端、低压计量箱3个基本市场，还有前景可期、相对大一点的电表市场，包括特种电表、在线监测、谐波计量、10kV电子式互感器、基于”仪器云”计算的远程校表系统等9类计量产品。
—电力用户自采购市场，主要计量产品有:统计电表系列、一卡通、能源计量表及监测系统、路灯智能控制系统、石油/煤矿专用计量设备等9类产品。
—从企业长远发展考量，电表企业的转型，主要走技术创新产品开发的路径，包括:智能（高级）终端在能源计量领域的应用、”仪器云”与三相多功能电表融合技术开发、用电信息采用系统主站拓展大数据应用、大用户谐波计量考核、计量装置丢失数据自补算等功能。
2）电表企业对国网智能电表市场依赖程度需求进行调节
前面叙述:2010---2017年国网智能电表需求、投资的变化规律已经明示:国网是中央国有企业，智能电表、采集终端集中招标是企业自主行为。智能电表、采集终端、低压计量箱是电表企业3个基本市场，永恒的市场。但是，国网智能电表、采集终端的年招标量、投资、分配策略（即中标企业多、中标金额低）已经不适应电表企业快速、长远发展的需求。因此，电表企业在继续做好国网智能电表市场的基础上，调节对国网智能电表市场的依赖程度，开拓多元化产业是长远、有益的发展进程。
3）开拓多元化产业，需要优选开发项目
近几年，大型电表企业的转型方向各不相同。据网上信息:林洋，主要开拓新能源开发项目，并已初见成效；科陆，智能电网、节能产品等多方位发展；威胜，重点开拓智能配网产品，水、气、热能源计量及能效管理设备及系统。
本文作者经过多年来对电表企业转型新产品开发的信息跟踪分析，可以认为:威胜，开拓、扩大能源计量产业的做法，比较稳当、业绩明显。其主要特点:
—改组、强化威胜信息技术公司，加大资金、高级人才的投入。据了解，威胜集团公司将原来电表、终端产品的一批高级技术及管理人才、多名博士人才充实到威胜信息技术公司。
—多元化产业新产品项目的起点较高、有前瞻性。威胜的电、水、气、热能源计量项目，以AMI为总抓手，既做水、气、热表组装并加装控制、采集部分，又做采集系统及主站，抓住大型能源计量系统项目的招标机遇，将电、水、气、热能源计量产业全面铺开。
能源计量系统工程案例:
·矿区水、电、气表计远程集抄、控制项目

·乌兹别克斯坦AMI项目

·南方电网首个多表集抄项目

·上海电力公司实现”多表集抄、多单合一、多费合收”项目
—现在，威胜以电表为基业，主营智能配网产品、能源计量及能效管理设备。2017年，威胜的能源计量产品营业收入估计将有10多亿元，与智能电表的营业收入之比，或将达到065 : 1 。可以说，威胜信息技术公司的能源计量及系统新产品开发与市场营销已经进入稳定、发展状态，积累了多元化产业的开拓经验。
4）电表企业向水、气、热能源计量市场拓展正当时！
—国家对能源计量发展的新政陆续出台
· 2016年2月，国家发改委、国家能源局、工业和信息化部联合发布《关于推进”互联网 ”智慧能源发展的指导意见（发改能源2016392号）》提出:”推动能源与信息通信基础设施的深度融合”的要求。
·前面已经叙述，2017年9月，国家发改委、国家质检总局发布《重点用能单位能耗在线监测系统推广建设工作方案》的通知（发改环资20171711号）提出:加快建设重点用能单位能耗在线监测系统，健全能源计量体系的要求。
可见，随着能源互联网、重点用能单位能耗在线监测系统的推进，电、水、气、热能源计量及集抄系统建设全面、均衡发展的机遇来临！
—水、气、热智能表计及行业集抄系统建设进程不一，缺乏有权威的高层部门垂直推进能源计量智能化进程。全国智能化水、气、热表及集抄系统建设情况难以统计。但是，电表企业的发展情况则不同，需要开拓多元化产业的发展。
2016年8月，由威胜 李鸿/山东电力行业 张春晖撰写的《电、水、气、热”四表集抄”组网技术 探索 与能源互联网》提示:
a1 水表行业:全国自来水公司约3000家，水表及配套的生产企业300家。到2015年，水表年产量9000万只。其中，智能水表占10%。
a2 气表行业:全国燃气公司约800家。传统燃气表生产企业100家，智能燃气表企业30家。到2015年底，燃气表年产3500万只；智能燃气表年产1900万只，占燃气表年总产量的35%。气体超声流量计主要依靠进口。
a3 热表行业:热计量主要市场在北方15省采暖区。2013年，全国供热面积65亿平方米，采用热计量的占21%，安装热表1800万只，平均每只热表计量77平方米。目前，年新增供热面积3---4亿平方米，年需求热表400万只。
a4 还有电表行业:全国县级供电公司约2800家，地（市）供电公司约270家。到2016年，现存电表企业约360家，估计年生产电表14亿只。其中，国网、南网采用 08亿只，出口电表046亿只，电力用户自采购市场014亿只。

到2017年底，国网供电营业区实现智能电表和用电信息采集系统（43亿户）的100%覆盖。
—”多表合一”信息采用缓慢推进。国网，2015年推出”多表合一”信息采集工程， 探索 新的经营模式。从网上信息估计:2016---2017年，国网或将实现”多表合一”信息采集500万户，其进程比原计划”十三五”多表合一”信息采集的目标相差甚远。应该说，国网推进”多表合一”信息采集，具有上级经济主管部门的支持，地方政府行业主管部门的重视、协调，供电企业的同心协力，工程资金有保证等诸多有利条件。但是，至今，”多表合一”进程缓慢，这是上级及地方政府行业主管部门、国网需要深思、解难题，并调整相关业务策略与要求，保证”多表合一”信息采集继续往前推进。
—电表企业融入水、气、热表计及集抄系统技术、市场开发与应用具有许多的优势。归纳前面的叙述:
a1 水、气、热表计的智能化率低，更新改造需要大量资金、高级人才的投入，而水、气、热能源公司一般规模不大，实力有限。

a2 水、气、热行业集抄系统经过多年的建设已经具有一定的基础。但是，系统应用情况不理想，通信应用技术相对较为落后。

a3 行业管理方面:水、气、热能源计量行业都由地方政府行业主管部门进行协调管理。全国尚无统一的行业管理机构组织制订能源表计及集抄系统产品标准，开展行业业务交流活动，行业信息很不畅通。
a4 以上水、气、热行业发展存在的短板，正是电表企业现有的发展长项。同时，近几年，威胜信息技术公司在能源计量及多表集抄系统开发与市场开拓的经验可以借鉴:

据网上信息，威胜信息技术公司的电、水、气、热表一体化信息采集系统是在用电信息采集系统基础上，主要引用其采集终端和通信信道，仅增加通信接口转换器（采集器），将智能燃气表、智能水表、智能热量表的数据采集到管理系统，实现电、水、气、热表计远程采集与控制，建立一套电、水、气、热表收费缴费、信息发布和实时查询的跨行业能源数据平台，普遍适用于居民住宅、学校、医院、办公楼宇、企业事业等用能单位。
a5 再是，水、气、热表及集抄系统项目招标，大都有地方水/气/热务公司组织进行，招标点多、分散，招标金额有限。但是，给电表企业进入水、气、热表及集抄系统市场投标，提供更多的机遇。
2017---2018年，智能电表需求不旺，能源表计特别是气表需求大幅增长，同在能源计量行业内形成了反差。由此，电表企业需要抓住机遇，向水、气、热能源计量及集抄系统进行创新技术与市场营销开拓正当时！

Nfc智能电表的话，现在基本上不是太流行，现在基本上用的是互联网远程表，用的是物联网，这种表的话有一个好处就是可以远程抄表，nfc的话叫近场通讯，就是说必须要到现场才能使用，所以说还是没有物联网方便。

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