智能电能表的智能制造（智能电能表的技术发展展望）

智能电能表的一体化结构设计是非常重要的，首先应做功能分区，硬件分功能模块化设计，内部无软件焊接，一体化设计理念;其次要进行的软件架构设计，基于实时操作系统搭建统一应用平台;另外，要保证安全可靠性，基于文件系统与数据备份机制，保证数据安全可靠;应具有良好的扩展性，具有模组化设计思路，未来未知功能可随意扩展;还应进行优化型式结构设计，接线方式自适应结构、取消弱电辅助端子，多通信方式(近场红外、无线WiFi及电力线载波通信技术)等;整表结构设计满足自动化生产线，实现电能表生产过程全自动化。

因此，要利用智能设计、智能仿真制造、智能化制造及智能物流等过程，实现电能表生产过程的智能制造。

体现智能制造的另一个重要方面就是监管模式的变化。传统的监管模式由政府主导，在生产环节对电能表制造企业进行监管，在验收及运行环节对电能表运营商进行监管，虽能在电能表全生命周期环节进行监管，但是单一、垂直的监管模式。未来的监管模式，应该是行业监督，政府监管。建立行业质量信用库，实现全生命周期过程监管，保证质量可追溯。

中国智能电能表市场需求分析

2018年中国智能电能表及用电信息采集世界银行分析报告，针对国家电网公司和南方电网公司年对智能电能表2019—2021的市场容量进行了预测，到2021年，国网公司电能表年需求量是5 000万只，而南网公司的年需求是2 000万只。三年内，两家公司对智能电能表需求总计将达19 418万只。

总体来说，中国电能表未来市场的需求主要着眼于五个方面：

1)失准更换需求：利用用电信息采集系统，基于大数据分析对电能表进行状态监测，电能表出现失准后才进行更换。

2)新增用户需求：未来国网和南网公司新增用户数量将保持稳定增长。

3)新兴业务需求：贸易型结算电表向“基表+手机”“基表+主站”“基表+终端”定制化方向发展。

4)非贸易结算型市场需求：结合泛在电力物联网各业务要求，非贸易型测量电能表应向模块化、随器化以及传感器化方向发展。

5)电能表市场需求：中国幅员辽阔，电网环境复杂，其运行环境差异性很大，针对不同的运行环境应设计不同的电表，以适应其运行需求。

智能电能表的技术发展展望

智能电能表的技术发展主要关注四个主要方向，关键元器件发展方向、电能表技术发展方向、电能表安装技术发展方向和用电信息采集系统发展方向。

1. 关键元器件发展方向

一方面是关键元器件发展与操作系统，随着科学技术的不断创新，要发展适合电能表用的芯片与操作系统;另一方面要提升元器件性能及可靠性，如材料突破、制造工艺发展及技术革新等将大幅提升元器件性能质量。

实现核心元器件性能突破，主要是指分流器、微型电流互感器等，要能够研制出高可靠性、高精度和宽量程的电能表。核心芯片国产化，是指要研制高精度、高可靠性及自校准功能一体的计量芯片与低功耗嵌入式CPU管理芯片，支撑未来智慧能源服务需要。而在操作系统方面，要有适用电能表的嵌入式操作系统，实现电能表软件模块化设计、任务并行处理能力、数据安全性储存及远程应用任务升级等功能。实现关键材料性能突破，重点在于提升电能表表壳的防冲击、防外磁场及防窃电等性能;提升微型断路器开断大电流能力，研制大电流内置电能表，未来计量表箱与外置断路器将消失。

随着半导体制造技术发展，电子元器件将向片式化、小型化方向发展。随着低温共烧陶瓷(LTCC)技术突破，使无源集成技术进入了实用化和产业化阶段，电子元器件将向集成模块化发展。另外，随着材料元件的多功能性与不断提升的设计水平，电子元器件将向多功能化发展。随着安全环保意识加强，绿色环保电子元器件制造技术发展，电子元器件将向无毒无害、安全环保性发展。

2. 电能表技术发展方向

首先，是电能表个性化发展。将电能表分为三种类型：贸易型结算电能表、非贸易型测量电能表及区域化电能表，根据运行环境向区域化方向发展。贸易型结算电能表向“基表+手机”“基表+主站”“基表+终端”方向发展;非贸易型测量电能表向模块化、随器化及传感器化方向发展;区域化电能表是指针对辽阔的地域及复杂的电网环境，设计不同的电能表。

为适应营销计量业务多元化发展，如图3所示的“手机”电能表和如图4所示的“主站”电能表将逐步代替智能电能表，让计量回归本质;计量芯及其外围电路组成“基表”，完成电量、电参量等数据保存。基于高速电力线载波或无线通信技术，利用5G通信技术优势，实现海量数据快速高效传输至大数据中心(营销主站)，电能表、采集终端与营销主站构成一只“大电表”。强化营销主站大数据处理能力，既可建设分布式营销主站(以地市供电公司为单位)，又可建设区域性营销主站，实现营销主站与泛在电力物联网海量数据实时交互。

其次，是智慧能源多元业务发展。一是大幅提升用户用电感知，基于手机电表，用户可在移动终端(手机等)APP查看历史电量、当前负荷状态及档案信息等;二是提供灵活多变电价政策，适应电力交易市场发展的需要;三是不断拓展营销新业务，基于区域性营销主站，建设大数据分析中心，实现网荷互动，开展负荷预测、提供能效分析、制定节能方案等，不断拓展营销新业务。

第三方面，是要完善电能表标准体系。随着仪器仪表行业技术不断创新，在元器件研制、原材料性能、整表设计理念及智能制造水平等方面也将不断突破。从而带来电能表标准体系的不断完善，可从几方面体现：新的计量特性、整表技术标准体系、关键元器件技术标准体系及智能制造工艺标准等。

3. 电能表安装技术发展方向

主要包括集中式安装向分散式安装发展，以及手工安装向自动化、少人化和无人化安装发展。

4. 用电信息采集系统发展方向

随着泛在电力物联网建设的不断推进，用电信息采集系统将突破原有架构与应用限制，支撑多、多业务发展需求，个人认为，用采系统将向以下几个方向发展：

1)多应用支撑。基于用采系统，扩大电网数据种类，增加数据颗粒度，实现几大类数据分钟级采集：电测量数据、电能计量数据及事件记录，支撑多应用需求。

2)分布式架构布局。重塑用采系统架构，搭建分布式业务架构，形成多个小型用采系统，“以硬件模组化，软件平台化”设计思路，研制模组化采集终端，加强边缘计算能力。

3)多业务深化融合。不断强化各、多业务融合，优化用采集系统数据流，加强各业务系统数据交流，深化设备全生命周期全链条数据融合，实现营配调多业务融合。