郑州行：电能表新技术交流与参观有感

郑州行:电能表新技术交流与参观有感

中国现代电 量测技术平台

张春晖

2018年4月19日

1、2018年具有应用前景的智能电表及通信新产品开发项目

1）注重开发直流电能表的多门类市场需求和特殊计量技术

近几年，随着国家电动汽车应用新政陆续出台，公用直流充电桩需求不断增长，其直流电能表及其检定装置技术开发与应用成为热点，但很有局限性。

—多门类直流电能表的市场需求

目前，电表企业、电 计量部门关注的重点是直流充电桩用的直流电能表，这是主要的需求，但不全面。

·”车载直流电能表具有很好的市场前景”，是由华立仪表集团刊文:《车载直流电能表设计与实现》表述的观点。

·据了解，4G无线通信基站用直流电能表，具有更强的抗高频无线干扰能力。

·国内，直流配电 技术正在试点，其直流电能表开发需要提到议事日程。

·传统的电解铝直流大电流计量，正在研究采用计量新技术进行技术改进，提升计量水准。

·期望电表行业有关单位对以上5个门类的直流电能表产品的市场需求与技术要求，进行调查、现场测试后提出专题 告。

—直流充电桩直流电能表、车载直流电能表的电池充放电负荷曲线，需要现场录制分析，并研究提出直流电能表的电能计量算法。

—直流充电桩本身的损耗，需要研究测量方法。

—综合实用情况，改进与提升直流电能表检定装置及直流标准表的技术性能。

—综合实用情况，修订现有直流电能表的相关标准或技术规范。

—直流电能表计量溯源技术需要规范、统一。

2）用户谐波/直流分量监测、抑制的计量技术开发应用

鉴于至今电价行政管理部门尚未出台抑制用户谐波/直流分量污染电 的技术、经济政策，建议电 计量部门选用下列谐波/直流分量监测、抑制的计量措施:

—基波计量的三相智能电表

—具有用户负荷特征分析的智能电表

—抗直流分量电流互感器

—具有谐波与基波有功计量分析的三相智能电表现场校验仪

3）10kV配电设备在线监测/计量技术新需求

近几年特别是今年，国 加快推进智能配电 建设，智能配电 设备招标量大幅增加，对10kV配电设备监测/计量产品需求随之增长。

—配电房在线监测技术

本部分内容摘录于威胜信息技术公司:《配电房智能监测系统》

·系统构成

a1 安装温湿度、门禁、水侵、烟雾传感器进行环境、安防监测

a2 在配变、母线、进出线加装油温/油压监测装置、母线（线缆）测温装置、多功能电力仪表进行母线、线路监测

a3 以上监测项目，1分钟/次高频度采集

a4 系统控制:智能配变台区终端、智能用电综合管理平台

·方案特征:全方位智能监测，智能化故障预警，便捷化数据管理传输

— 10kV高压计量系列产品

· 10kV配电设备用10kV电子式电压、电流传感器，需用量较大

·用户线性计量用10kV电子式电压、电流互感器

· 0.2S—1级10kV高压电能表

· 10kV高压多功能终端

· 0.05/0.02级、10kV高压电能表计量标准装置

4）移动物联 （NB—IOT）的多方位应用

参考资料:张春晖《移动物联 （NB—IOT）的快速发展与电表企业开拓多元化产业》

移动物联 （NB—IOT）具有广阔的应用前景

— 上 道:NB—IOT技术的应用场景，涵盖8大类32项产业:

·公共事业:智能水表、智能水务、智能气表、智能热表

·智慧城市:智能停车、智能路灯、智能垃圾桶、智能窖井盖

·消费电子:独立可穿戴设备、智能自行车、慢病管理系统、老人小孩管理

· 设备管理:设备状态监测、白色家电管理、大型公共基础设施、管道管廊安全监控

· 智能建筑:环境 警系统、中央空调监管、电梯物联 、人防空间覆盖

·指挥物流:冷链物流、集装箱跟踪、固定资产跟踪、金融资产跟踪

·农业与环境:农业物联 、畜牧业、空气实时监控、水质实时监控

·其它应用:移动支付、智慧 区、智慧家居、文物保护。

— 国内，移动物联 （NB—IOT）落地应用案例:

·杭州海兴公司:基于NB—IOT的电力抄表系统

2017年10月3日，在巴西FUTURECOM展会上，杭州海兴公司联合巴西无线通信运行商CLARO、华为发布:拉美首个NB—IOT智能抄表应用项目，通过实际 络演示AMI功能，包括:基于NB—IOT 络实现远程点抄、集抄以及拉合闸典型行业应用。整套系统中，海兴提供巴西市场上主推的ZEUS智能三相电表和集成的NB—IOT通信模块以及MDC智能抄表管理系统；华为针对巴西CLARO商用无线 络进行NB—IOT系统升级，同时，集成CLARO墨西哥总部的IOT业务管理平台；CLARO提供NB—IOT无线 络及服务，实现对NB—IOT应用业务的营帐放 。其中，基于NB—IOT电力抄表应用广受关注。

·青岛海尔公司:推出智慧家庭NB—IOT应用方案

2017年7月，海尔发布:智慧家庭行业首个NB—IOT解决方案:NB—UHome kit，并具有智能家电、智慧 区、商用电器3套完整落地的NB—IOT商用解决方案。

本次推出的NB—IOT开源应用解决方案NB—UHome kit 共包含3部分:

a1内置NB—IOT的 络层协议标准，主要是移动端SDK—KIT、设备端PLOG—KIT、云端M2M—KIT 3部分，并从云端算法、数据采集、标准协议、信息安全、标准套件5个不同的技术角度进行创新，形成国内首个 络协议标准，兼容多种协议，不同接入形式的家电或设备实现互联互通。

a2 集成智慧家庭操作系统UHomeOS

a3 内置U+SDK生态开放接口，利用海尔的资源，实现智能家居行业NB—IOT商用应用的快速落地。

—水、电、气表智能计量在移动物联 （NB—IOT）应用中前景看好

工信部《关于全面推进移动物联 （NB—IOT）建设发展的通知》提出:”NB—IOT在细分领域项目，逐步形成规模应用体系”。其中，在公共服务领域，推进智慧城市建设，以水、电、气表智能计量、公共停车管理、环保监测等领域为切入点，助力智慧城市公共服务能力提升。

由此可见，在推进智慧城市公共服务建设的诸多新开发项目中，水、电、气表智能计量列入移动物联 （NB—IOT）规模化应用切入点的首位，前景看好。

5）推广苏州供电公司:基于新型智能电表的配 主动抢修系统

参考资料:张春晖《推进由智能电表构建的配 主动抢修系统新产业的开发探索》

—由智能电表构建的配 主动抢修系统产业化的开发应用前景

·市场需求容量

由智能电表构建的配 主动抢修系统建设面向上亿户家庭的用电需求。据2017年底统计，国 供电营业区拥有用户4.5户。作为第一步，先满足城镇配 主动抢修系统建设的需求。这些用户占国 用户总量的50%（2.25亿户）。每户城镇居民表计的技术改进，需用资金约60元。国 配 主动抢修系统用在智能电表上的投资，合计约135亿元。如系统建设周期为8年，国 每年智能电表投资约17亿元。配 改进工程费用另计算。

·融资渠道

—电表企业需要做的工作

·首先，对现有智能电表进行技术改进，提出需用模块设计方案，满足停电事件信息主动上 功能。

·熟知配 主动抢修系统工作流程、技术规范，提出配 主动抢修模块设计方案。由于配变拓扑结构差别很大，该抢修模块软件要便于修改。

·主动与有联系的省、地（市）、县级电 进行新项目技术与市场的沟通，争取配 主动抢修系统项目合作开发应用。

·组织技术力量，扩大智能电表应用于配 工程的其它项目，包括配 综合指标运营水准的监测与优化、配 高电能质量的监测与控制项目进行前期可行性研究。

2、参观郑州华晶新能源公司的启示

本部分的内容，根据参观后的回忆录编写。

1）进口的电容器高级薄膜自动化生产线概要

—电容器的薄膜中间是化纤纸，1μm一层的耐压600V，最厚可叠3层3μm耐压1800V；化纤纸的两面，需喷涂金属层，作为电容器的两极。

薄膜，由电容器厂经卷绕后成为电容器产品。

—化纤纸，大部分用进口产品，也有用国产化纤纸。

—化纤纸两面的金属镀层，由高温、高压的喷镀机自动镀成。

喷镀机，由德国进口。华晶新能源科技公司计划进口3台，第1期工程先进口1台，单价很高。

—电容器薄膜的规格，按用户（电容器生产厂）要求进行切割。

切割机，由韩国进口。

—华晶新能源公司第1期工程年产电容器高级薄膜的产值估计千万元级。该公司现有技术、操作、管理员工极少。可以说是高投入、高回 、有营销前景的企业。

2）企业发展决策具有前瞻性。

华晶新能源科技公司估计是华晶金刚石集团公司的合资公司。

华晶新能源科技公司创建时，国内电力电容器厂众多，电力电容器市场竞争激烈、无序。

大概在2016年，国家电动汽车发展新政出台，华晶新能源科技公司才敲定进入电动汽车电容器市场，启动电容器高级薄膜生产项目，进口:德国喷涂机、化纤纸。

目前，国内生产电容器高级薄膜的企业只有6—7家，面向需求的电容器厂估计有上百家，电容器高级薄膜的市场前景看好。

企业后续发展，华晶新能源科技公司瞄准新能源储能电容器市场，正在规划超级电容器生产的前期工作。

3）启示录

—拓展新产品、新市场的经验。

2017年以来，国 智能电表需求不旺，电表企业都在转型，拓展多元化产业，主要有能源计量表计及采集系统，配电设备，光伏产品，也有做储能产品。一般来说，还是跟着新产业的市场需求走，难以扩展新用户。

华晶新能源科技公司没有走电力电容器市场竞争的老路，而是看准国家产业新政，开拓电动汽车电容器新市场，以高投入风险，切入电容器高级薄膜产品，面向大容量需求的用户；重视持续发展，又在规划拓展超级电容器市场。这些拓展新产品、新市场的经验，可供电表企业发展多元化产业的借鉴。

—电表企业多元化产业的发展，需关注与开拓电力电容器市场，顺应国内长期、大容量的电力电容器需求

2018年及今后几年，随着国 智能配电 高质量的推进，对无功补偿用的电力电容器需求大幅增长，这是一方面的需求。

另一方面的需求，从现在起的较长时间内，电动汽车电容器、储能超级电容器市场正在热起来，未来也是大容量的需求，前景看好。

3、对电子式电表降压电容器故障原因与对策的讨论

本部分的内容摘录于常捷科技公司提供的电子式电表降压电容器电容量大幅下降的原因与对策的资料。

1）降压电容器电容量大幅下降的原因

在整个电表行业，由于这只电容器存在的电容量衰减问题导致失效无法正常工作的现象一直比较普遍。究其原因，在正常工艺条件下有如下两点: 第一，使用的金属化薄膜存在问题，在使用过程中，镀层金属锌氧化成为三氧化二锌并挥发导致极板面积减少，电容量下降；第二，电容器的电极和介质层间存在的气隙在交流电场作用下发生气隙电离，这种电离导致的后果也是电极镀层金属面积减少而致电容量下降。由于该电容器的电容量下降使得电压电路中压降关系发生变化，后面的芯片无法正常工作甚至损坏。

2003年1月，由原北京松下精密电容器公司提供给某大型电表企业的《电力计用电容器 告书》指出:上海某电容器厂的样品，在420Vac试验条件下，无论是室温还是105°C，经过一定时间后，电容量均出现大幅衰减，其2/3的不良品，电容量衰减值最大为81%，最小19%。

2）对策

—上述第一个问题（镀层金属氧化）相对好解决，现在的金属化工艺较十几年前有了很大提高。但对第二个问题（气隙电离），由于从制造到使用环节，对这一问题还缺乏清楚认识，可能相对困难一点。要解决这个问题，其实也只需要采用（电容器）内部串联的制造方法，破坏电容器发生气隙电离的条件即可达到目的。

—从以上《电力计用电容器 告书》来看，由于松下的样品采用的是内部串联结构，有效的降低单只电容器上的电场强度，因此其电容量衰减最小。

— 2009年4月，根据某大型电表企业反馈的电容器使用信息，常捷科技公司就把电容器原来的结构更改为内部串联结构，和松下公司当初的样品结构相同，而且维持价格不变。

—电子式单相电表如采用降压电容器与稳压块结构的电源方案，需深化设计改进，主要有:提出降压电容器电容量的衰减限值，规范高温、长周期测试方法，单相电表在上电、运行中降压电容器的简易监测方法等。

—降压电容器的招标选型，无疑优先采用内部串联结构为宜。