泛在电力物联网有哪些智能终端先布局了

国家电网在 2019 年初提出，要紧紧抓住 2019 年到 2021 年这一战略突破期， 通过三年攻坚，到 2021 年初步建成泛在电力物联网；通过三年提升，到 2024 年建成泛在电力物联网。

国网泛在电力物联网的建设，将最先落子在智能终端的投资。泛在电力物联网对智能终端的需求不仅仅是升级原有设备，而是在更大范围内提升电网的全息感知能力。

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核心假设或逻辑

第一，国网泛在电力物联网的建设，将最先落子在智能终端的投资。电网台区侧和用电侧大量电能信息采集、监测、控制、计量设备和其他传感设备和控制系统将迎来全面的技术创新和硬件更换升级，新一代智能设备集成更多通讯和计算功能，因此单表价值也将翻倍。

第二，泛在电力物联网对智能终端的需求不仅仅是升级原有设备，而是在更大范围内提升电网的全息感知能力，因此对计量工具、通讯模块的需求数量将几倍于原来的智能电表和配电终端，打造广阔的市场空间。

第三，在电网新的技术标准引导下，我们预期2020年下半年将开始小批量新产品招标，需求持续增长到2024年。市场早期阶段由于研发创新的门槛较高，整个市场集中度将快速提升，从原来细分产品市场参与企业40-60家集中到30-20家以内。

电力物联网感知层关键技术和关键设备

电力物联网感知层关键技术

泛在电力物联网建设，在感知层需要铺设大量的传感设备（如智能电表、温度 传感等），还需要其他终端产品用于实现数据采集、边缘计算和通信服务的功能。

这些终端产品分别用于最后一公里通信网、客户侧数据采集、有用于线路侧数 据采集、台区边缘服务、变电站数据采集、有用于末端移动服务等。

1、非介入式负荷辨识技术

非介入式负荷辨识是一种在用户电力负荷输入总线端获取负荷数据（电压、电 流），并通过模式识别算法分解用户用电负荷成分，实现分项计量功能的高级量测技术。

该技术利用智能电能表的感知量测数据和本地分析处理，依托主站测 的负荷模型库和人工智能、机器学习算法，完成用户用电负荷类型和用电量的量测。

具备非接入式负荷便是功能的电能表在江苏、天津和浙江等地开展了小 规模试点验证工作，相关运行数据已经应用于知道用户科学用电、支撑居民增 值服务，电网建设运行和政府建设运行和政府宏观决策。典型的应用场景包括负荷预测、安全用电、智能家居等。

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2、随器计量技术

随器计量技术是一种面向居民用电设备应用的新型感知技术，具有电参量量测、 环境参量感知和控制策略输出等功能。一般采用嵌入家用电器内部和随气计量 智能插座两种技术实现方案。该技术与非介入式符合便是技术相辅相乘，一般通过定制用电设备和随器计量智能插座实现。

定制用电设备是指设备自带计量模块，国内家电巨头都在做相应产品的规划和开发；而随器计量智能插座是在插座上加入计量功能。通过数据共享实现模型修正，共同实现对用户符合的精确感知，满足家用电器级的深入感知和精准控制需求，为用电设备的精准运行 监测、智能控制和源网荷协同运行提供了技术方案。

3、传感芯片技术应用

三相智能电能表用磁传感芯片能够实时监测环境磁场干扰、记录、上报磁场窃 电事件。已经取得市场广泛认可;单相电能表用微控制器芯片已完成研发,目前处 于验证测试阶段。

4、基于 HPLC 的用采高级应用技术

基于高速电力线载波通信（HPLC）技术的深化应用主要包括:高频数据采集、 停电主动上报、时钟精准管理、相位拓扑识别、台区自动识别、ID 统一标识管理、档案自动同步以及通信性能检测和网络优化八大高级应用功能。这些功能支撑了多维的分布式能源接入、电动车充电桩的采集监控、台区线损精细分析、 营配贯通档案校核等。

5、基于 HPLC 的双模通信技术

基于 HPLC 的双模通信技术可应用于载波通信盲点场景、无线通信盲点场景以及双模融合通信场景,并可在低压配电网最后“一公里”接入场景,实现智能家居、 智慧城市、电动车充电桩远程监控计费、分布式可再生能源接入及监控、楼宇控制系统、工业配电及远程监控,利用 HPLC 与无线互补特性,提高接入网通信的覆盖率，提高智能电网新业务支撑能力。

6、电表智能化监测技术

电能表在长时间运行中,可能因为窃电、故障、老化或失效造成幅值和相位误差 变化,或者由于长时间过电流运行造成电能表端子座温度过高而烧毁的情况。

新一代智能电能表设计方案中增加了误差自监测功能和端子座测温功能：通过误差自监测功能可及时发现计量异常情况并上报,形成监测时间记录与冻结;端子座测温功能通过对电能表端子座进行测温,实时感知异常现象,对现场情况进行准确报警、拉闸保护、事件记录、主动上报。

7、综合能源测量感知技术

综合能源测量感知技术充分利用用电信息采集系统、设备、通信资源，构建开放、共享的数据平台。

设备感知层涵盖各种类型的能源计量表计、环境监测设 备、测量感知传感器；网络通信层可支持采用 HPLC、RF、蓝牙、Zigbee、 WiFi、 M-BUS、RS-485 等各种通信技术，并构建支持面向对象通信协议，以及各类能源计量表计、测量感知设备的互联互通协议栈，实现设备的即插即用。

平台应用层可基于公有云和私有云进行构建,打破内外网边界,实现与政府、企业、 用户数据的安全交互。目前已累计接入电、水、气、热“多表合一”信息采集用户 533 万户,建成 14 个国网级示范区,共享数据超过 5000 余万条。

8、电动车有序充电技术

国网电动汽车公司在泛在电力物联网中处于新兴业务市场化的战略前沿。

充电桩作为连接电动汽车、用户和电网的数据端口，是电动汽车数据、用户数据、 能源数据交互的关键枢纽，具有典型的物联网终端特征，是国家电网泛在电力物联网在用户侧的重要入口。

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电动汽车有序充电是指用户通过 APP 提出充放电业务申请,主站按照指定的充电计划,在指定时间点给充电桩下达指令,实现对电动汽车充电启停控制和实时功率限值调节。

2019 年，国网公司开展电动汽车有序充电方案设计和样机研制。截止目前，电动汽车有序充电桩已经在北京、上海、浙江等地区开展试点应用。具体为：北 京 33 台，上海 30 台，杭州 30 台，宁波 30 台。

9、电力互感器在线监测技术

互感器又称为仪用变压器，是电流互感器和电压互感器的统称。能将高电压变 成低电压、大电流变成小电流，用于量测或保护系统。其功能主要是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压（100V）或标准小电流（5A 或 1A，均指额 定值），以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。同时，互感器还可用来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全。

电力互感器在线监测装置根据电力互感器运行误差评价方法及模型,规范电力互感器的型式评价、现场检定及运行管理模式，提高电力互感器的检验、运维、 管理水平，直接服务电能贸易结算，开展精细化线损分析。

电力物联网感知层关键设备

泛在电力物联网的感知层包括基础的传感设备，如电能表、水表、燃气表、温度传感器等，和其他终端产品，用于实现数据采集、边缘计算和通信服务的需要。

近年南方电网公司也提出“数字化转型”发展理念，实现电网状态全感知、企业管理全在线、运营数据全管控、客户服务全新体验、能源发展合作共赢。聚焦数字电网、数字运营和数字能源生态三个重点，与国网建设泛在电力物联网所需要的智能化终端产品较为协同。

2019 年 4 月，在泛在电力物联网产业生态联盟大会上，国网信通产业集团领导提出：建设泛在电力物联网的保障之一，是设计研发新一代智能电表，实现电能和温度计量，用户家庭中大容量负荷的用电信息采集与控制；新一代智能电表问世即将来临，电表更换需求将大幅提升。我国电表行业经历了四个发展阶段，并即将迎来最新的第五代技术发展阶段。

1、新一代智能电表

新一代智能电能表采用多芯模组化设计理念,计量芯与管理芯相对独立,同时配备上下行通信模块以及各类业务应用模块,非计量芯均可独立升级,各类业务应用模块灵活配置,在确保计量功能精准、可靠的前提下为未来所需要拓展的业务需求预留充分的空间。

目前已经实现的扩展模块有居民用电负荷识别模块、电动汽车有序充电模块以及“多表集抄”模块。

2、能源控制器

结合电动汽车有序充电、居民家庭智慧用能、商业楼宇用能等物理信息系统技术要求，国家电网研制基于边缘计算与云计算协同运行的能源控制器。

能源控制器硬件上采用模块化的型式设计,软件上设计统一操作系统实现操作系统与底层硬件和应用层软件的双向解耦。研发了高频数据采集、家庭居民智慧用能、 电动汽车有序充电、停电故障主动上报等 17 个大类、38 种功能设计。

3、电能计量锁具

电能计量锁具与智能、物联、安全属性泛在电力物联网内涵高度契合，物理设 备层采用加密通信保障锁具通信及操作安全;系统平台层充分依托用电信息采集现有平台系统及硬件资源，实现智能锁具的智能操作和物联监测。

电能计量锁具及其应用系统可为现场人员提供创新、便捷、智能服务，全面支 撑用电侧泛在电力物联网现场各项业务的有序开展。

4、智能有序充电桩

国网所研发的智慧能源控制系统，通过能源路由器和控制器将电动汽车、储能、 分布式电源、微电网、蓄热电采暖等客户侧新型设备通过平台灵活接入，与电力交易系统、需求响应系统协调控制，通过有序充电桩实现了电动汽车有序充电的落地应用。

智能充电桩立足规模化电动汽车充电对台区配变的影响,结合有序充电精细化管理、无线组网、车桩通信、V2G 等先进技术,除满足基本充电需求外,还可动态响应、执行功率调节,实现电动车辆充电功率动态跟随,满足台区负荷削峰填谷、有序充电管理需求。2019 年结合智慧能源控制系统建设,已完成多个省市有序充电小区试点。

5、有序充电控制模组

为有效调控电网负荷，降低大量电动汽车竞争充电对配变、配网的负荷冲击影响,研究基于“国网芯“的智能有序充电控制通用标准模组,实现能源路由器有序 充电功能的小型化、标准化、模块化、低成本化设计,为电力用户提供优质无感的充电服务。2019 年进行智能有序充电控制模组方案设计和样机试制工作； 2020 年开展产品批量化应用。