基于OIML R46国际建议的智能电能表设计

基于OIML R46国际建议的智能电能表在国内第一代智能电能表的基础上,结合国际高端表计的设计理念,功能上既能符合OIML R46国际建议,又能满足智能电网发展要求。该表采用面向对象的DL/T 698.45协议,实现计量芯和管理芯的"双芯"设计,"双芯"独立运行,管理芯软件支持远程升级,并且支持各种通信资源,能适应未来计量、通信、柔性电价的要求。随着后续OIML R46国际建议在国内落地,该表的设计将投入批量生产中,有着非常广阔的应用前景。     

基于嵌入式系统的智能电能表研究展望

随着世界范围内的“智能电网”和“智能量测体系(AMI)”的加速建设,智能电能表作为分布于网络上的关键传感器和测量点,除了基础的电能计量外还应具有通信、负荷控制、在线升级、参数保护、法制计量与非计量部分隔离等功能。为此我国新修订的JJF 1245-2019标准充分采纳了国际法制计量组织制定的《有功电能表》(简称IR46),对新一代智能电能表的软硬件要求和型式认证做出了规定。文章首先讨论了新一代智能电能表的需求,对比IR46与我国电能表标准体系的差异,并对支持IR46标准的智能电能表的若干关键技术进行介绍,最后阐述了基于嵌入式系统的智能电能表的下一步研究方向和应用前景。     

一种基于IR46理念的智能电能表设计方案研究

文中从准确度等级、试验要求以及软件防护等方面比对了IR46与我国现行电能表标准的差异,分析现有智能电能表对IR46的适用性,结合现有智能电能表技术水平,提出了一种满足IR46要求的双芯电能表技术方案,满足了IR46对于电能表计量防护及升级方面的要求,为今后IR46在我国的落地实施提供了一种合理的解决思路。     

多芯模组化的负荷分析电能表设计与研制

针对居民用户对精准精益用能服务需求不断增长的现状,为提升智能电能表精细化用电数据分析水平,基于IR 46国际建议的理念,设计研制了一款基于多芯模组化方案支持远程升级的负荷分析智能电能表.该电能表内置计量芯片、功能芯片及负荷分析专用芯片,各芯片模块相互独立,通过负荷数据采集、特征量提取、负荷辨识、记录上传等过程,实现三芯管理模式下的用户家庭电器类型、启停时间、消耗电量智能辨识分析.同时提出了依托用电信息采集系统的远程升级方案,保证电能表负荷分析算法、特征库可在线更新.     

IR46智能电能表软件可靠性设计与测试研究

本文基于IR46关于计量特性的防护等相关特殊要求,结合国内关于双芯智能电能表的设计理念,从软件可靠性角度出发,提出了一种基于数据流的、模块化的智能电能表软件实现方案,设计了以分钟电能为核心的电能、需量计算方法及流程;基于上述设计框架,提出了一种不影响计量的、安全可靠的软件在线升级方法;最后,结合电能表软件特点,提出了软件加速、故障注入的电能表软件可靠性测试方法。通过这些设计及测试方法,有效保证了基于IR46的新型智能电能表的软件可靠性。     

基于IR46的智能电能表升级技术研究

国际法制计量组织（International Organization of Legal Metrology, OIML）发布了IR46,要求电能表内电能计量功能与非计量功能相互独立、互不影响。电能计量功能属于法制计量部分,不允许软件升级;非计量部分的软件允许升级,但升级不能影响电能计量部分的稳定性和准确性。为满足国内下一代智能电能表在泛在电力物联网中的应用需求,研究了智能电能表非计量功能的升级技术,通过实验验证了升级技术的可行性。     

基于R46标准的智能电能表软件检测关键技术研究

国际建议R46标准是影响国内下一代电能表新需求的关键,尤其新增了软件检查项目,对电能计量软件要求提出了高要求。论文设计了一种基于FPGA技术仿真R46智能电能表的软件测试环境,采用了FPGA模拟R46智能电能表的MCU外围的EEPROM、Flash、计量芯片、通信模块等,可进行计量MCU与管理MCU或MCU与外围模块间的软件接口测试、故障注入测试,实现基于目标码的R46智能电能表的软件法制计量分离、软件保护、参数保护及在线升级等检测,为R46智能电能表的软件检测提供了方法和装置。     

适用于新型交流电能表检定的小电流输出技术探讨

OIML IR46是由国际法制计量组织(OIML)于2012年发布的电能表国际建议,作为OIML的成员之一,中国在后续电能表检定工作中必须采纳并执行IR46的要求,但现有电能表检定设备无法完成IR46中关于小电流点的检定工作。文中探讨适用于IR46新型电能表检定装置的小电流输出技术,与传统的匝数补偿法相比,双铁芯补偿法可有效反馈测量小电流。并对硬件设计和软件控制做相关介绍,通过实际测试验证本技术的可行性。     

新一代智能电能表的发展探讨

我国各个产业的不断进步导致社会对电能的需求量不断增加,智能电能表作为电能计量的重要设备之一,它的使用和发展对每一个人而言都有着非常重要的意义。本文首先对我国现行工业用电和居民用电的使用情况进行说明,然后以四川为例并结合四川特殊的地理环境,讨论四川省智能电能表的使用状况和故障原因。通过比较2009版和2013版智能电能表的优缺点,提出基于IR 46标准新型电能表的研发思路,给出了新一代双芯智能电能表的设计方案和结构框图,其中主要包括外观结构,内部功能划分以及数据传输等三大部分,最后将新一代双芯智能电能表与现有智能电能表进行比较,指出推广新一代智能表的可行性和必要性。     

满足R46国际建议的新一代智能电能表法制计量分离研究

针对R46国际建议中提出的对电能表内部法制计量功能部分与非法制计量功能部分分离的要求,通过介绍R46国际建议中的相关要求,并对目前业内存在双芯电能表方案、单芯双核电能表方案、分体式电能表方案进行了详细的分析和对比。在此基础上了,提出了一种采用基表、主控板、模块构成的新一代智能电能表设计方案。该方案通过功能划区,较好地实现了计量功能部分的独立,能够兼容目前的计量自动化系统架构。采用灵活的模块化设计,方便进行更换升级,能够适应未来电力业务应用的需要。     

泛在电力物联网环境下新一代智能电能表技术展望

随着泛在电力物联网建设方案的提出,智能电能表作为电力物联网感知层末端重要的传感设备,其技术功能被赋予更多的要求。新一代智能电能表既要兼顾传统计量功能又要考虑泛在电力物联网环境下业务的需求,其技术发展方向是保证感知层设备智能化升级、实现业务终端全连接、提升边缘智能水平的关键。文章基于IR46国际标准,从电能表的计量特性、电能表功能多元化发展方向、实时嵌入式操作系统应用等多角度,探讨新一代智能电能表的技术发展方向。     

以IR46电表测试为例的硬件检测综述

随着泛在电力物联网概念在电网建设中的不断推行,以智能电表为代表的电力物联网末端智能感知设备面临着越来越多的新要求。因此,关于符合IR46国际标准的智能电表的设计和测试受到了广泛的关注。智能电表的设计过程需要使用硬件测试技术进行完善设计和质量验证。以IR46电表的硬件测试过程为例,对同类产品的硬件测试问题进行了综述,并结合IR46电表的特点进行了分析。通过探讨新一代智能电表的硬件测试技术,为泛在电力物联网的推进做出了必要研究。     

现场运行环境与电应力对电能表计量误差影响研究

针对智能电能表现场计量精度问题,利用现场运行数据分析温度、电流、功率因数对批量电能表计量误差及其一致性的影响.基于正态分布计算电能表计量误差的均值和标准差,利用三倍标准差开展计量误差一致性分析.基于正弦函数构建电能表计量误差伴随日历时间的演变规律模型,在分别阐明功率因数和电流应力对电能表计量误差均值和标准差影响的基础上,基于艾林模型构建环境温度和电应力作用下电能表计量误差响应模型,以阐释温度和电流对电能表计量误差的综合影响.统计分析发现,温度越低、电流越大,电能表计量误差越大.依据研究结果可以补偿电能表计量误差,提高计量结果准确性,同时对进一步优化电能表运维方案,改进设计也具有参考价值.     

智能变电站电能量计量系统方案设计

分析了智能变电站对传统计量系统的影响,针对计量系统的计量精度要求、高采样率要求及对计量装置的检定要求给出了解决方案。根据智能变电站内计量系统的设置原则及其功能,提出了站内计量系统的3种设计方案;对不同方案特点的分析,对各方案的适用性及其组屏方式给出建议;对于现阶段枢纽智能变电站推荐采用方案二,即智能电表通过站控层MMS(Manufacturing Message Specification)网向电能量远方终端传输电量信息;在投资较小的终端变电站可采用方案一,即智能电表与电能量远方终端单独组网;待智能变电站相关检测标准、溯源规程制订完善并获得认可后,可采用方案三,即采用计量插件。     

Detection of energy theft and defective smart meters in smart grids using linear regression

The utility providers are estimated to lose billions of dollars annually due to energy theft. Although the implementation of smart grids offers technical and social advantages, the smart meters deployed in smart grids are susceptible to more attacks and network intrusions by energy thieves as compared to conventional mechanical meters. To mitigate non-technical losses due to electricity thefts and inaccurate smart meters readings, utility providers are leveraging on the energy consumption data collected from the advanced metering infrastructure implemented in smart grids to identify possible defective smart meters and abnormal consumers’ consumption patterns. In this paper, we design two linear regression-based algorithms to study consumers’ energy utilization behavior and evaluate their anomaly coefficients so as to combat energy theft caused by meter tampering and detect defective smart meters. Categorical variables and detection coefficients are also introduced in the model to identify the periods and locations of energy frauds as well as faulty smart meters. Simulations are conducted and the results show that the proposed algorithms can successfully detect all the fraudulent consumers and discover faulty smart meters in a neighborhood area network.     

智能电能表现场校验应注意的问题

智能电能表是坚强智能电网的重要组成部分,智能电能表集测量、通信、微电子、数字信号处理、自动控制和计算机技术于一体。与传统电能表相比,智能电能表的现场校验对电能计量专业人员提出了更新、更高的要求。针对智能电能表现场校验时容易忽略的几个问题,提出了处理方法。     

自动化检定流水线环境下射频信号对智能电能表误差的影响分析

随着智能电网的不断发展和完善,智能电能表作为计量电能的终端产品被广泛应用,而对其检定的自动化程度也越来越高,因此,智能电能表自动化检定流水线得到快速发展。与此同时,智能电能表自动化检定流水线的环境中,移动通信射频信号对电能表计量准确度的电磁辐射影响也逐渐引起了关注。为了研究射频信号对电能表计量的影响,文中分析了射频信号对电能表计量影响的干扰途径,分析了射频信号影响电能表计量的机理。测试了自动化检定流水线的环境中射频干扰信号的强度,基于干扰信号的调制方式建立了干扰信号数学模型,根据干扰信号数学模型和实测射频信号的功率谱,通过仿真分析确定了干扰信号对电能表的影响属于一种均匀性分布的噪声。建立了射频信号对电能表计量误差影响的数学模型,通过仿真分析电能表误差,给出智能电能表大规模自动化检定流水线射频信号的影响结果。     

基于闭环反馈校正的智能电能表软件开发测试模型研究

随着智能电能表软件功能和复杂性不断增加,开发过程中对软件的测试和质量控制的要求也日益严格。文中基于智能电能表的软件可靠性要求,针对其软件系统架构、传统的软件测试模型和新兴的敏捷开发测试模型的分析,结合智能电能表的软件开发过程,提出了“闭环反馈校正”模型。该模型在严格管控研发过程中关键要素和风险控制的前提下进行高效的并行开发测试的迭代工作,达到提升软件质量和开发效率的目的。通过IR46标准智能电能表软件开发过程可靠性测试的实际应用验证了模型的可行性和高效性。