高級(jí)電表： 生態(tài)系統(tǒng)、安全威脅和計(jì)數(shù)器測(cè)量

　　目前全球安裝的絕大部分電表都是啞設(shè)備。供電公司已經(jīng)開(kāi)始使用高級(jí)電表架構(gòu)(AMI)完成抄表和數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的現(xiàn)代化。它們正在對(duì)原來(lái)的電表和數(shù)據(jù)交換架構(gòu)進(jìn)行升級(jí)，以便利用這種新功能。

　　在配電系統(tǒng)中部署AMI和自動(dòng)抄表(AMR)功能，能夠在短時(shí)間內(nèi)為能源提供商及其用戶節(jié)約大筆開(kāi)支。能源提供商從中可以獲得很多好處，例如提高抄表效率，減少上門(mén)服務(wù)次數(shù)(維修人員上門(mén)次數(shù)減少)，能夠找出宕機(jī)位置，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程連接/斷開(kāi)連接等。由于可以享受到實(shí)時(shí)定價(jià)、非高峰電價(jià)，以及各種可以通過(guò)供電公司與用電者之間雙向通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的計(jì)劃，用電者也可以從中獲得新的機(jī)會(huì)來(lái)降低電費(fèi)。

　　用戶連接變得更加智能、并且能更快響應(yīng)系統(tǒng)需求，供電公司、立法者和用戶三者都能從中獲益。高級(jí)電表架構(gòu)(aka智能電網(wǎng))要求集合不同技術(shù)，而這些技術(shù)需要依賴網(wǎng)絡(luò)連接，這就帶來(lái)了嚴(yán)重的安全問(wèn)題，必須一開(kāi)始就加以解決。

　　高級(jí)電表技術(shù) — 生態(tài)系統(tǒng)

　　由于近年來(lái)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)不容樂(lè)觀，人們?cè)絹?lái)越多地關(guān)注能源保護(hù)，這也推動(dòng)了AMI/智能電網(wǎng)等智能電表技術(shù)的發(fā)展。

　　自動(dòng)抄表(AMR)指的是不需要入戶或親眼查看電表就能讀取到電表讀數(shù)。在AMR系統(tǒng)內(nèi)，電表數(shù)據(jù)一般是通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳遞到供電機(jī)構(gòu)，AMR是單向通信。 高級(jí)電表架構(gòu)(AMI)則提供更高端的雙向通信系統(tǒng)，可以從與聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，如電表、燃?xì)獗砗?或水表上收集測(cè)量數(shù)據(jù)并分析能源使用情況。 “AMI”包括軟件、硬件、通信、與用戶關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)和電表數(shù)據(jù)管理(MDM)軟件。通過(guò)AMI/AMR，供電公司可以引入按使用時(shí)間計(jì)算的費(fèi)率，需求響應(yīng)功能(如高峰負(fù)荷定價(jià))、宕機(jī)檢測(cè)和評(píng)估，為用戶提供節(jié)約能源和費(fèi)用的途徑。

　　例如，用戶家中可以使用宅域網(wǎng)(HAN)來(lái)連接所有智能家電。這些設(shè)備包括計(jì)算機(jī)、智能恒溫器、空調(diào)、家庭安防系統(tǒng)、智能家電或任何其他數(shù)字設(shè)備。這些設(shè)備之間的通信可以通過(guò)使用Zigbee/Homeplug技術(shù)，以有線或無(wú)線或兩者混合的方式實(shí)現(xiàn)。

　　由于具備雙向通信功能，HAN可以測(cè)量、驗(yàn)證、分配需求響應(yīng)，并向用戶顯示反饋信息，標(biāo)示使用各種電器設(shè)備產(chǎn)生的費(fèi)用情況。例如，可以將采用智能電表技術(shù)的洗衣機(jī)設(shè)置為在非高峰用電時(shí)段自動(dòng)啟動(dòng)并工作，這樣用戶可以享受更低的電價(jià)。它同樣適用于熱水器等其他智能家電，可以將它們?cè)O(shè)置為在指定的時(shí)間自動(dòng)啟動(dòng)，從而對(duì)高峰負(fù)荷實(shí)行管理。 還有一種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，可以?shí)現(xiàn)家用計(jì)算機(jī)(即家庭網(wǎng)關(guān))與智能家電通信并連接到智能電表上(如圖 1所示)。

　　智能電表連接到網(wǎng)絡(luò)以后，可以直接向供電公司報(bào)告測(cè)量結(jié)果。這可以通過(guò)桿式安裝的無(wú)線收發(fā)器實(shí)現(xiàn)，該收發(fā)器將與用戶家中的智能電表通信，并向由供電公司維護(hù)的變電站或中央數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)送數(shù)據(jù)。供電公司可以將數(shù)據(jù)發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)上，這樣用戶就可以在線訪問(wèn)他們的數(shù)據(jù)，了解詳細(xì)的用電情況。

　　Google等公司已經(jīng)開(kāi)始與供電公司展開(kāi)合作，幫助后者分析在線數(shù)據(jù)。Google電表就是這樣一款用電監(jiān)控工具,它從供電公司的智能電表和家庭能源管理設(shè)備中接收信息,然后以基于web的圖形格式向消費(fèi)者顯示這些信息。這些應(yīng)用可以提供詳細(xì)的信息，顯示洗衣機(jī)、電冰箱、電視機(jī)等各種設(shè)備的用電情況，從而使用戶能夠分析和管理其用電情況并節(jié)省開(kāi)支。

　　注意，要讓它實(shí)際可行，供電公司需要對(duì)智能電表進(jìn)行設(shè)定編程，以便在高峰和非高峰時(shí)段的用電收取不同的電費(fèi)，實(shí)現(xiàn)基于時(shí)段的用電計(jì)量。

　　圖2 是一個(gè)能更好滿足未來(lái)需求的智能電網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有自修復(fù)功能，從用戶住所到控制發(fā)電和輸電的配電站，可以一直對(duì)該網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行跟蹤。

　　除了與智能恒溫器、智能熱水器等智能電網(wǎng)組件通信的用戶HAN網(wǎng)絡(luò)外，智能家電還可以與外接充電混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)(PHEV)/存儲(chǔ)、PV(光生伏打)陣列和風(fēng)輪機(jī)實(shí)現(xiàn)通信。非高峰用電時(shí)段通過(guò)太陽(yáng)能電池板生成的電能，可以存儲(chǔ)到電池中，以供以后使用。太陽(yáng)能電池板/小型發(fā)電機(jī)生成的多余電能可以返回給電網(wǎng)，以緩解電網(wǎng)的整體需求。 所有HAN設(shè)備均通過(guò)Zigbee或無(wú)線網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)，與智能控制器/電表相連。集電器節(jié)點(diǎn)通過(guò)普通通信方式(包括互聯(lián)網(wǎng))與供電公司通信。

　　智能家電，尤其指的是能根據(jù)波動(dòng)(即電網(wǎng)干擾)自動(dòng)切斷并通知變電站以隔離該區(qū)域或斷電的電器。