本篇文章给大家谈谈电表集中器什么意思,以及电表集中器失败的知识点,希望对各位有所帮助,不要忘了收藏本站喔。
文章详情介绍:
什么是电表集中器?电表集中器是什么?
今天,小编的一位粉丝问我,电表集中器是什么?为什么很多厂家在给智能电表做方案的时候都会提到电表集中器,所以他们就想过来咨询我们这个产品是什么?
淘宝网电表集中器安装在管理中心。集中器与控制中心计算机连接,也可连接调制解调器通过电话网与远程控制中心计算机联网。集中器通过总线方式连接抄表采集器,按照控制中心指令抄收用户的表计数据,并向控制中心发回数据或向抄表控制器传达主控站的指令。在自动抄表系统中,主站定时或即时抄录厂站端的集中器的抄表数据,而集中器负责完成对厂站端电能表数据的高精度采集。
总的来讲,电表采集器主要用来实现远程抄表。就是用集中器去抄电表的数据,然后保存在集中器中,集中器再定时把这些电表的数据传给主站软件(或者主站定时去抄集中器保存的数据)。
IES中心发布_目前需要讨论研究2023年智能电表发展的重点难点项目
目前,需要讨论研究:2023年国产智能电能表发展的重点/难点项目
中国现代电网量测技术平台
张春晖 张震
2023年1月31日
2022-2023年,国内电表市场发展平稳,智能电表需求量增长不大,电表开发人才流失,行业不景气;电表企业重点拓展多元化产业,融入新市场,需要解决新问题;国产智能电表出口国际中低端电表市场竞争激烈,而又难以批量进入国际高端电表市场。因此,年初,讨论研究:2023年国产智能电表发展的重点/难点项目 ,是电表行业扩大新市场,提升电能表产品技术含量的机遇,电表企业:需要补充软件及操作系统人才、投资,跟踪、融入这些国产电能表发展的重点/难点项目 ,将智能电能表产品开发水准,推向新高度。
1、国网:印尼高级智能计量系统项目签约
2022年12月22日,印尼高级智能计量系统项目签约仪式在中国、印尼两地以视频方式举行。中国国家电网公司董事长 辛保安,印尼国家电力公司总裁 帕拉梭佐视频出席签约仪式并致辞。
1)辛保安指出:中国国网加快建设现代智慧配电网,持续提高电网智能化、数字化水平,实现经营区5.7亿电力客户智能电表全覆盖和用能数据实时自动化采集,全面建成全球規模最大的用电信息采集系统。
辛保安强调:印尼国家电力公司创新性的提出以投资模式开发用户侧计量服务项目。印尼高级智能计量系统项目的合作,是深化“一带一路”倡议的具体实践。
2)印尼高级智能计量系统项目是由印尼国家电力公司以BOOT模式向服务提供商提供特许经营权实施,(国网)公司负责项目融资并按计划完成系统设计、智能表计终端及主站系统的开发和部署、站勘、采购、安装、测试和调试工作。
注:BOOT- (Build-Own-Operate-Tranter)的简称,即建设-拥有-经营-转让,是一种连投资方式带承包的方式。
3)本文点评
国网:印尼高级智能计量系统项目的实施,是扩大智能电网发展的国际影响力,主导国网用电信息采集系统(AMI/AMR)和新版智能电表整体出口的新策略。
— 国际上智能电表市场需求与国产智能电表出口量
·据2020年测算,全球正在使用的电能表(包括工、商、居民户)约17亿只,智能电表渗透率59%,即全球智能电表尚需7.37亿只。按12年新装期和早期智能电表更新的需要,全球新版智能电表年需求量约1亿只。
·国产智能电表出口量
其一,2021年,国产智能电表出口量5900万只,出口金额13亿美元;
其二 ,2021年,国产智能电表出口到158个国家或地区。国产智能电表出口量排序(由中国海关提供):印尼、越南、韩国、菲律宾、德国、巴基斯坦、孟加拉国、法国、哥伦比亚、秘鲁、波兰、马来西亚、肯尼亚、希腊、俄罗斯、中国香港、立陶宛、英国、意大利、乌兹别克斯坦、日本、埃及。
·亚洲是国产智能电表出口第一大市场
其一,2021年,国产智能电表向亚洲出口量1962万只,占全年出口量的33%,在全球各洲排名居首位。
其二,2021年,亚洲共有43个国家或地区有国产智能电表出口,国家数量占现有亚洲48个国家和中国香港、中国澳门、中国台湾合计的84%。
其三,据估计,未来几年,中国出口电能表将占整个亚洲新版智能电表需求的70% -80%。目前,已开始大規模安装新版智能电表,以取代早期的智能电表。
— 国网:印尼高级智能计量系统项目,标志着国网主导用电信息采集系统(AMI/AMR)和新版智能电表整体出口的新走向。
·国网:2021年4月,首次出口沙特的智能电表项目正式竣工,为采用国家电网级的用电信息采集系统出口,带动国产智能电表大批量出口积累了初步经验。
该项目的总承包商为国网的中国电力技术装备公司(以下简称中电装备公司)。
其一,该项目自2019年12月签约,涉及沙特西部和南部9个地区,包括主站系统,500万只智能电表、集中器、外置断路器、配套软件开发及硬件设备方案设计、生产、供货、运输、倉储、安装、调试、试验等。
其二,2019年7月,南瑞集团牵头提供的AMR/AMI整体解决方案中标。
其三,该项目在国内分批采购,林洋中标3.3亿元;宁波三星中标4.5亿元;正泰供应1亿元的外壳塑料断路器;深科技承担1年内完成240万只智能电表;南瑞成为用电信息采集系统主站系统承建单位,并负责推进该项目的落地实施。
其四,南瑞,因地制宜的开发、输出一套AMI/AMR系统全流程业务体系。其主要特征:
业主要求增加窄带物联网(NB-IOT)通信方式,应用比例由5%提升到50%;南瑞研究提出适应百万级NB-IOT的智能电表短连接抄表方案。
该项目构建的智能采集系统,可满足750万只智能电表的通信连接管理,10亿级计量数据存储和处理要求。
该项目终端信息通信,采用双模和窄带无线通信方案。
·国网:主导用电信息采集系统(AMI/AMR)和国产新版智能电表整体出口的新策略,在国际上有何优势?
其一,国网是全球最大的国家级智能电网,经济、技术实力强,具有特高压工程国际信誉高,投资、融资能力有可信保证。
其二,国网:在国际上大多与国家级电力公司合作,高级智能计量系统项目客户多、工程量大、投资充足,具有吸引力。
其三,国网主导的用电信息采集系统和新版智能电表整体出口,从技术、价格上完全可以与国际AMI品牌公司竞争 。目前,国际上中、低端电表市场,国产早期智能电表约占60%;而AMR/AMI方面,由国际品牌AMI公司占大部分市场。这种局面,随国网高级智能计量系统项目出口的增多,逐步可以改变。
·2023年,国网:主导用电信息采集系统和新版智能电表整体出口对国内电表行业发展的影响。
其一,扩大国产新版智能电表在国际中低端电表市场的份额;国内大型电表企业:需跟踪国网主导的系统和电表整体出口项目的系统设计方案投标,计量产品采购投标,保证高质量的供货和售后服务;国内一般电表企业继续做好新版智能电表出口事宜。
其二,南瑞长期从事省级电网用电信息采集系统特别是主站系统建设,很有经验。参与AMI/AMR的国际竞争,需注重研究国际通信新技术的开发、应用,比如Wi-SUN技术、IP、物联网通信方式,以适应不同国家对通信技术的不同需求。
其三,国网需尽快研究智能物联表及嵌入式操作系统设计改进,充实高级智能计量系统项目的技术含量,扩展智能物联表在AMI/AMR中的新应用。
2、期望国网智芯公司:集思广益、研究推出独立、完整的国网智能物联表嵌入式操作系统
该项目是2023年电表产品发展的难点。
2021-2022年,国网智能物联表招标量上不去,引发业内专家对国网首次采用智能物联表嵌入式操作系统的质疑 。
1)2022年6月2日-12月16日,“中国现代电网量测技术微信群”和“物联网电能表嵌入式操作系统论坛1-2”专家对国网智能物联表嵌入式操作系统设计改进问题进行11次讨论,讨论内容广泛,跨度大,可以归纳出讨论意见105条,提炼出重点问题16个。主要有:
翼辉的通用操作系统架构大,相对效率较低;电表在使用寿命周期内,十多年不允许复位,还没有看到哪个操作系统能做到;嵌入式操作系统运作不可靠故障有多少?解决嵌入式操作系统可靠性问题,可采用哪些技术?电表有哪些问题和特殊要求需要写入嵌入式操作系统?(华为)liteos操作系统经二 次开发,用在电表、开关上比较合适。为什么? 电表,没有必要用鸿蒙,没有跨平台要求,没有华丽的UI,高信息安全要求; 操作系统可控方面,包括代码可控;各类安全机制完整;技术层面,任务管理、内存管理、文件管理做优化后,申请了专利;需要建立中国的嵌入式软件行业认证体系,完全有自主知识产权;电表功能做得太复杂,带来可靠性问题。在资源、成本允许情况下,可以扩展其它功能;智芯的枢纽4.0操作系统用在断路器产品。测试时,有死机现象。枢纽4.0太复杂; 电表操作系统和APP应用,对MCU资源分配有哪些影响?定制高主频、低成本的ARM 9 内核芯片的可行性更高。APP在Cortex M 系列微控制器上应用,需要有通用性;电表单芯片,可以实现IR46标准要求?电表技术需更新,10年前的技术还在用?国网电科智芯公司何时正式运作?现在2/3的电表企业不自主开发电表产品,电表产品开发不景气。
以上有的意见有正反两方面的意见,大部分是原则性意见,没有细化和案例。因此,建议由参与讨论的智芯专家会同国网计量中心专家:汇总、考证、再讨论后,提出智能物联表嵌入式操作系统设计改进的统一看法
2)国内,资深电表企业、南网已经推出多款智能物联表及嵌入式操作系统开发应用成果,可供参考。
— 2023年1月13日,威胜集团荣获多项中国仪器仪表学会科技进步奖 。其中相关的奖项:
·研发出自主的电能表鸿蒙操作系统软件平台,打破智能物联表操作系统的技术壁垒,统一基于操作系统的智能电表软件开发平台。
·自主化的智能用电操作系统,并基于此研发出具有自主知识产权的智能物联表,为扩展电能表应用场景和快速跨操作系统运行,提供良好的基础平台。
— 2015年前,国内采用ucos操作系统+arm微控制器,实现高精度电表。
— 南网丝路操作系统:是南网科技公司面向低压电网可视化、测量系统智能化、用电服务多元化的新需求、新业态、和新模式开发的。现已用于智能电表、台区智能终端、低压智能开关等多类型智能设备,基本建成“云-边-端”智能测量技术体系。
3)对编制独立、完整的国网智能物联表嵌入式操作系统的一些建议:
— 以上介绍多类型嵌入式操作系统,主要有:电表专用操作系统;适用多智能设备的操作系统;通用分布式操作系统。需要由国网智芯公司专家从多方面考量,权衡利弊,最终选择符合电表及电网营销部门需求的嵌入式操作系统。
— 新的电表操作系统需具有独立、完整的智能物联表操作系统平台技术規范 。在《国网12180技术規范》基础上,补充自主可控的电表统一代码;修改、完善《国网12180技术規范》对智能物联表功能及软件的技术要求;提出对进程管理、内存管理、设备驱动、文件管理及APP应用的开发要求。
电表企业,按国网智能物联表嵌入式操作系统平台技术規范要求,编制出管理模组功能应用软件,编制出专业应用程序及APP应用程序,最终保证电表及APP在新的电表操作系统平台上正常、完整的运作 。
— 建议由国网计量中心、智芯与国内嵌入式操作系统厂商合作,编制出嵌入式软件认证测试技术規范,并开展认证测试工作。
— 研究采用智能物联表嵌入式操作系统的Cortex M4 微控制器,开发B级(1%误差)、C级(0.5%误差)准确度的新版智能电表产品,考证是否可以代替计量专用芯片?IR46标准要求是否可以实现?
— 国网智芯公司:国网智芯与中国电科院已成立新的电科智芯公司,等国网智芯操作系统成功,电科智芯公司就正式运作,做科技成果转化。可见,国网智芯已主导国网智能物联表嵌入式操作系统开发的重任。期望国网智芯能听取国内通用、专用嵌入式操作系统厂商和资深电表企业专家提出的智能物联表嵌入式操作系统设计改进的意见或合作开发,推出独立、完整的国网智能物联表嵌入式操作系统 。
3、推进采用Cortex-M4 微控制器设计新版智能电表的探索
1)早期,采用Cortex-M系列微控制器设计电能表
— 2012年6月,东芝首款ARM Cortex -M0微控制器,专为智能电表而设计。
该微控制器其内核由32位 RISC 构建,定名为TMP061。
·此低功耗32位器件结合Cortex-M0内核和智能电表专用芯片上的外围设备设计,实现对传统双芯片式模拟前端(AFE)的更新设计 。Cortex-M0具有极低功耗、最少代码量,特别适合用于智能电表开发。同时采用一个芯片内置功率计算引擎,以简化智能电表的功率测量。该功率计算引擎可以计量有功电能、无功电能、功率因数,以及监测电压和频率波动。
·TMP061还具有各种芯片上的功能,最大限度的减少智能电表设计中所需部件。包括一个3通道、高精度24位Deilta -Sigma(ADC)、一个10位ADC和实时钟(RTC)等。还具有信噪比和失真比测量功能,适合用于居民电表。
·东芝的TMP061,其工作电压1.8-3.6 V,最大工作频率16MHz。
— 2011年9月,《电子产品世界》报道:基于Cortex的STM32的三相电能表方案
说明:STM32,Cortex-M3的微处理器。
·Cortex-M3使用Thumb-2指令集,自动16/32位混合排列,单周期的32位乘法,以及硬件除法器,保证Cortex-M3的运算能力有大幅提高。
下面是基于STM32的电能表方案。
选用STM32 103xx微处理器,最高工作频率72MHz。
·采集数据处理与计算
其一,电流信号:采用6通道16位模拟前端处理器(AD 73360)进行A/D转换。
其二,电压信号:首先需要RC滤波和数据采集,然后进行A/D转换。AD73360有独立的时钟源。
其三Cortex-M3内核对输入的数据信号进行处理,完成数字滤波、过零点检测,得到基本的电压、电流数据,经时间积分计算和转换,得到相应的电能计量
·采样电路与滤波网络:(略)。
·主要电能量参数计算:
其一,AD73360是固定周期采样,每周采样150/160点。为此,AD73360采用的时钟6.000MHz或16.384MHz。
其二,电能参数计算包括:电压、电流有效值计算;单元件有功功率计算;单元件无功功率计算等。
·非线性失真的补偿与修正:线性度补偿参数和相位补偿参数获取方法,包括零偏校正;电压校正;电流校正;相位校正。
·电能表配合电路:实时时钟电路;电压参考基准;电源管理电路;通信接口电路。
2)ARM Cortex -M4微处理器在M3基础上强化了运算能力
— Cortex-M4微处理器是在M3基础上提升运算能力,新加了浮点、DSP、并行计算等,用于满足需要有效且易于使用的控制和信号处理功能混合的数字信号控制市场。其高效的信号处理功能和Cortex-M微处理器系列的低功耗、低成本和易于使用的优点组合,旨在满足专门面向电动机控制、汽车、电源管理、嵌入式音频和工业自动化的新兴类别的解决方案。
— Cortex-M4处理器已设计出具有适用于数字信号控制市场的多种高效信号处理功能,采用扩展的单周期乘法累加(MAC)指令、优化的SIMD运算、饱和运算指令和一个可选的单精度浮点单元(FPU)。这些功能以展示Cortex-M系列处理器特征的创新技术基础。
3)推进采用Cortex-M4微控制器设计新版智能电表的探索。
— 早在2011 -2012年,国际、国内已经研发出采用ARM Cortex- M0/M3微控制器的准确度等级不高的单相/三相电能表,主要是M0/M3的计算能力不强,A/D位数少,滤波、补偿电路简单等因素。
— 鉴于Cortex M4的计算能力很强,具有DSP、并行计算功能,正如本文前面提出:需研究采用Cortex M4微控制器,开发B级(1%误差)、C级(0.5%误差)准确度的新版智能电表产品的可能性。同时考证是否可以替代计量专用芯片?是否满足IR46标准要求?这些新型电能表,如不能用于电力贸易结算,还可用于电网、大用户内的非计费用场景。
4、公用直流充电桩直流电能表的设计差异与公用充电桩量测新技术发展
近几年,国产电动汽车产量增长很快,但动力电池技术多元化,不稳定。其中,充电技术争议及量测新技术不断推出。
1)公用直流充电桩直流电能表的设计差异
国内,电动汽车公用充电桩主要分为直流充电桩、交流充电桩。其中,直流充电桩采用快充式充电,结构较复杂,成本较高。
2022年,全国公用直流充电桩70.4万台,占全国公用充电桩总量(163万台)的31.8%。
— 公用直流充电桩的主要结构,包括充电单元、直流电能表、电机、芯片、接触器、断路器、外壳、插头插座、电缆等。
— 莱姆(LEM):新型智能电表破解直流充电桩计量难题
莱姆智能电表DCBM系列推出最大充电电流为400A、600A两个規格。
·电动汽车的“里程焦虑”
发展更大电流、更高电压的直流快充技术,可以有效解决这个行业痛点。
莱姆智能电表DCBM系列可以满足全功率段充电桩产品直流计量的需求。其全功率段是由IEC61851-23定义的不同功率的百公里充电时间 ,即DC 25kW、充电时间大于30min,DC 50kW、充电15min,DC 150kW、充电5min,DC 350 kW,充电2min。目前产品最大規格可支持功率高达600kW的超级快充电桩(堆),可满足峰值充电电流600A,系统工作电压1000V的应用。
· 莱姆DCBM的结构
莱姆DCBM采用分体式计,每套智能电表DCBM由测量头、表计单元、连接线3部分组成。
其一,测量头:集结了高精度分流器用于电流采样,以及隔离电路用于电压采样。可以在-40℃至85℃环境应用,电流端子耐受高达110℃。
测量头以1kHz速度采样实时电流、电压、温度,计算得到的功率累计存于寄存器,每隔100ms,测量头通过连接线,使用基于CAN通信的莱姆自有协议,将100ms实时数据的平均值传至表计单元。
其二,连接线有30厘米至3.5米多种长度。连接线按3500V设计绝缘耐压,安装在直流1000V母排附近,对周围高压元件的安規距离影响非常小。电缆内部含有屏蔽层,可加强智能电表的EMC性能。
为满足法規要求,数据加密传输。
其三,表计单元:B级准确度。由直流12-48V供电,可工作在-25℃至70℃的环境。显示器显示连接线状态、电表IP地址、本地日期、本地时间等。
其四,莱姆智能电表DCBM每1台出厂经过(德)PTB认证。
·莱姆智能电表DCBM系列的技术特征:
其一,满足欧洲法規:EN50470-1、EN50470-3;德国法規:PTB-A 20.1、PTB-A 50.7;IEC 62052 -11。
其二,全温度范围精度B级,-40℃至85℃。
其三,具备线损补偿,可适配4线液冷充电枪。
其四,实时监测电流、电压、温度、功率、电量。
其五,与上位机通信采用HTTP/HTTPS网络协议。
其六,交易数据包经加密提供OCMF格式,可适配符合S、A、F、E认证的软件读取。
·莱姆智能电表可装在直流充电桩靠近输出枪侧,或充电单元内,为对应德国Eichrecht法規对于线损补偿等精确计量要求,建议为每一条充电回路配备单独的智能电表。
还有,莱姆智能电表DCBM可工作于双向计量场景,将高压电池包存储的直流电能对外转换为交流电,或发电上网,或离线直接供给交流负载。安装智能电表DCBM的双向桩体(或终端)可以计算放电量。同时满足法規要求,助力电动汽车车主实现“售电”商业模式 。
·莱姆智能电表DCBM,通过精确的硬件、软件设计,在新一代直流充电桩场景中,为高精度直流计量提供可靠的解决方案。
— 国标:GB/T 29318-2012《电动汽车非车载充电机电能计量》
电能计量装置的配置及安装要求:
· 充电机直流侧电能计量装置包括电子式直流电能表的准确度等级为1.0级。
·分流器准确度等级为0.2级,分流器二次额定电压mV;
参比电流为10、20、50、100、150、200、300、500A。
·额定电压为100V。为减少电能表規格,350V、500V、700V可经分压器转换为100V计量。分压器准确度为0.1级。
·充电机具备多个可同时充电接口,每个接口应单独配置电能计量装置。
·电能计量装置宜安装在充电机内部,位于充电机直流输出端和电池接口之间。
—(上海)安科瑞公司:直流充电桩用电计量方案
本部分内容摘自2022年10月26日网上信息:安科瑞《交直流充电桩用电计量方案》,并经编辑而成。
·直流充电桩的输入电压采用三相四线 AC 380V +/-15%,50Hz;输出为可调直流电,直接为电动汽车的电池充电。
·DJSF1352-RN型导轨式直流电能表带有双路直流输入,主要针对直流充电桩、电信基站、光伏等场景而设计。
其一,该直流电能表由测量单元、数据处理单元、通信单元、显示单元组成。其技术性能符合GB/T 33708-2017《静止式直流电能表》、Q/GDW 1825-2013《直流电能表技术規范》、GB/T 29318 -2012《电动汽车非车载充电电能计量》。
其二,该系列电表可测量直流系统中的电流、电压、功率,以及正反向电能等。在实际使用现场,既可计量总电能,又可计量規定时间段内的电能。检测结果,既可用于本地显示,又可与工控设备、计算机连接,组成测控系统。
— 本文点评
与国标GB/T 29318-2012和国产充电用直流电能表性能相比,莱姆智能电表DCBM的设计较超前,系统化:
·超级快充电技术:直流600kW,最大充电电流600A,1000V。估计充电时间更短。
·智能电表采用分体设计:测量头与表计单元设计的适用环境温度不同;电流端子耐受温度110℃。
·高精度计量:具备连接线线损补偿技术。
·寄存器的数据采用短时冻结,每隔100ms将实时数据平均值传至表计单元,适应快充电电流非线性变化计量。
·计量成系统,CAN通信采用莱姆自有协议,采用IP地址。
·连接电缆的高压绝缘、EMC性能设计可靠。
·双向计量,对双向桩体可计算放电量。高压电池包存储的直流电能,能对外转换为交流电输出。
2)公用充电桩的量测新技术
— 全球首款误差自校充电电能表(以下简称:充电自校表)
本部分内容摘自2022年8月30日,网上信息:“全球第一款误差自校验充电电能表研发成功”。
·该款充电自校表由深圳电蚂蚁公司推出,可在全生命周期内给出充电数据的计量误差,全程提供高精度充电数据,可作为充电桩强检和计量实时监测全自动化、低成本的优化解决方案。
·充电自校表可用作充电计量结算的计量器具,也可作为充电电能表的副表使用 其测量误差小于0.2%,误差不确定度不大于0.1%。
·深圳电蚂蚁公司推出一整套全新的网络电能计量理论和方法 。其基本原理:
对于任一电量守恒系统,各个电量测量数据误差的存在,破坏了该系统的数学等量关系。利用电量守恒关系建立数学模型,通过电量测量数据的分析计算,可倒推出各个电量数据的误差值。该技术是通过动态拓朴和自组网测量原理实现的。
— 2022年8月,青岛鼎信公司研发的能量路由器,助力沈阳华晨宝马汽车鉄西工厂的超级充电系统建设
该超级充电系统采用鼎信2MW的能量路由器和光伏直流并网变换器(MTTP)作为方案的核心设备。
鼎信的能量路由器具有能量流双向可控、能量转换效率高、高功率密度、远程协调自治等优点,无需变压器,将10kV交流电直接变换为750直流母线,可以接入超级充电堆,既实现单枪最大功率600kW的超高功率充电,普通家用新能源汽车充电仅需5-8分钟;也可以接入20-40个120kW双枪直流快充电桩。
5、结束语
2023年,电表行业新征程已经起步。期望国网智能电表年招标量能高于智能电表年需求量底线(7000万只);建议研究智能物联表扩展功能的重新定位,改为省级电网必用功能,以大幅增加智能物联表年招标量;同时,本文讨论研究的2023年国产智能电表发展的重点/难点项目(4个)及其它关注的实用项目,都是前景可期。为此,新一年,电表企业需继续在做好国网、南网智能电表招标工作基础上,用心在国产智能电表发展重点/难点项目及其它关注的实用项目上,加大高级人才、资金的投入,强化新产品信息管理,争取将国产智能电表开发水准,推向新高度,扩大高端新市场。