智能電能表的一體化結構設計是非常重要的，首先應做功能分區(qū)，硬件分功能模塊化設計，內(nèi)部無軟件焊接，一體化設計理念;其次要進行的軟件架構設計，基于實時操作系統(tǒng)搭建統(tǒng)一應用平臺;另外，要保證安全可靠性，基于文件系統(tǒng)與數(shù)據(jù)備份機制，保證數(shù)據(jù)安全可靠;應具有良好的擴展性，具有模組化設計思路，未來未知功能可隨意擴展;還應進行優(yōu)化型式結構設計，接線方式自適應結構、取消弱電輔助端子，多通信方式(近場紅外、無線WiFi及電力線載波通信技術)等;整表結構設計滿足自動化生產(chǎn)線，實現(xiàn)電能表生產(chǎn)過程全自動化。

因此，要利用智能設計、智能仿真制造、智能化制造及智能物流等過程，實現(xiàn)電能表生產(chǎn)過程的智能制造。

體現(xiàn)智能制造的另一個重要方面就是監(jiān)管模式的變化。傳統(tǒng)的監(jiān)管模式由政府主導，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)對電能表制造企業(yè)進行監(jiān)管，在驗收及運行環(huán)節(jié)對電能表運營商進行監(jiān)管，雖能在電能表全生命周期環(huán)節(jié)進行監(jiān)管，但是單一、垂直的監(jiān)管模式。未來的監(jiān)管模式，應該是行業(yè)監(jiān)督，政府監(jiān)管。建立行業(yè)質(zhì)量信用庫，實現(xiàn)全生命周期過程監(jiān)管，保證質(zhì)量可追溯。

中國智能電能表市場需求分析

2018年中國智能電能表及用電信息采集世界銀行分析報告，針對國家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司年對智能電能表2019—2021的市場容量進行了預測，到2021年，國網(wǎng)公司電能表年需求量是5 000萬只，而南網(wǎng)公司的年需求是2 000萬只。三年內(nèi)，兩家公司對智能電能表需求總計將達19 418萬只。

總體來說，中國電能表未來市場的需求主要著眼于五個方面：

1)失準更換需求：利用用電信息采集系統(tǒng)，基于大數(shù)據(jù)分析對電能表進行狀態(tài)監(jiān)測，電能表出現(xiàn)失準后才進行更換。

2)新增用戶需求：未來國網(wǎng)和南網(wǎng)公司新增用戶數(shù)量將保持穩(wěn)定增長。

3)新興業(yè)務需求：貿(mào)易型結算電表向“基表+手機”“基表+主站”“基表+終端”定制化方向發(fā)展。

4)非貿(mào)易結算型市場需求：結合泛在電力物聯(lián)網(wǎng)各業(yè)務要求，非貿(mào)易型測量電能表應向模塊化、隨器化以及傳感器化方向發(fā)展。

5)電能表市場需求：中國幅員遼闊，電網(wǎng)環(huán)境復雜，其運行環(huán)境差異性很大，針對不同的運行環(huán)境應設計不同的電表，以適應其運行需求。

智能電能表的技術發(fā)展展望

智能電能表的技術發(fā)展主要關注四個主要方向，關鍵元器件發(fā)展方向、電能表技術發(fā)展方向、電能表安裝技術發(fā)展方向和用電信息采集系統(tǒng)發(fā)展方向。

1. 關鍵元器件發(fā)展方向

一方面是關鍵元器件發(fā)展與操作系統(tǒng)，隨著科學技術的不斷創(chuàng)新，要發(fā)展適合電能表用的芯片與操作系統(tǒng);另一方面要提升元器件性能及可靠性，如材料突破、制造工藝發(fā)展及技術革新等將大幅提升元器件性能質(zhì)量。

實現(xiàn)核心元器件性能突破，主要是指分流器、微型電流互感器等，要能夠研制出高可靠性、高精度和寬量程的電能表。核心芯片國產(chǎn)化，是指要研制高精度、高可靠性及自校準功能一體的計量芯片與低功耗嵌入式CPU管理芯片，支撐未來智慧能源服務需要。而在操作系統(tǒng)方面，要有適用電能表的嵌入式操作系統(tǒng)，實現(xiàn)電能表軟件模塊化設計、任務并行處理能力、數(shù)據(jù)安全性儲存及遠程應用任務升級等功能。實現(xiàn)關鍵材料性能突破，重點在于提升電能表表殼的防沖擊、防外磁場及防竊電等性能;提升微型斷路器開斷大電流能力，研制大電流內(nèi)置電能表，未來計量表箱與外置斷路器將消失。

隨著半導體制造技術發(fā)展，電子元器件將向片式化、小型化方向發(fā)展。隨著低溫共燒陶瓷(LTCC)技術突破，使無源集成技術進入了實用化和產(chǎn)業(yè)化階段，電子元器件將向集成模塊化發(fā)展。另外，隨著材料元件的多功能性與不斷提升的設計水平，電子元器件將向多功能化發(fā)展。隨著安全環(huán)保意識加強，綠色環(huán)保電子元器件制造技術發(fā)展，電子元器件將向無毒無害、安全環(huán)保性發(fā)展。

2. 電能表技術發(fā)展方向

首先，是電能表個性化發(fā)展。將電能表分為三種類型：貿(mào)易型結算電能表、非貿(mào)易型測量電能表及區(qū)域化電能表，根據(jù)運行環(huán)境向區(qū)域化方向發(fā)展。貿(mào)易型結算電能表向“基表+手機”“基表+主站”“基表+終端”方向發(fā)展;非貿(mào)易型測量電能表向模塊化、隨器化及傳感器化方向發(fā)展;區(qū)域化電能表是指針對遼闊的地域及復雜的電網(wǎng)環(huán)境，設計不同的電能表。

為適應營銷計量業(yè)務多元化發(fā)展，如圖3所示的“手機”電能表和如圖4所示的“主站”電能表將逐步代替智能電能表，讓計量回歸本質(zhì);計量芯及其外圍電路組成“基表”，完成電量、電參量等數(shù)據(jù)保存?；诟咚匐娏€載波或無線通信技術，利用5G通信技術優(yōu)勢，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)快速高效傳輸至大數(shù)據(jù)中心(營銷主站)，電能表、采集終端與營銷主站構成一只“大電表”。強化營銷主站大數(shù)據(jù)處理能力，既可建設分布式營銷主站(以地市供電公司為單位)，又可建設區(qū)域性營銷主站，實現(xiàn)營銷主站與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)海量數(shù)據(jù)實時交互。

其次，是智慧能源多元業(yè)務發(fā)展。一是大幅提升用戶用電感知，基于手機電表，用戶可在移動終端(手機等)APP查看歷史電量、當前負荷狀態(tài)及檔案信息等;二是提供靈活多變電價政策，適應電力交易市場發(fā)展的需要;三是不斷拓展營銷新業(yè)務，基于區(qū)域性營銷主站，建設大數(shù)據(jù)分析中心，實現(xiàn)網(wǎng)荷互動，開展負荷預測、提供能效分析、制定節(jié)能方案等，不斷拓展營銷新業(yè)務。

第三方面，是要完善電能表標準體系。隨著儀器儀表行業(yè)技術不斷創(chuàng)新，在元器件研制、原材料性能、整表設計理念及智能制造水平等方面也將不斷突破。從而帶來電能表標準體系的不斷完善，可從幾方面體現(xiàn)：新的計量特性、整表技術標準體系、關鍵元器件技術標準體系及智能制造工藝標準等。

3. 電能表安裝技術發(fā)展方向

主要包括集中式安裝向分散式安裝發(fā)展，以及手工安裝向自動化、少人化和無人化安裝發(fā)展。

4. 用電信息采集系統(tǒng)發(fā)展方向

隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設的不斷推進，用電信息采集系統(tǒng)將突破原有架構與應用限制，支撐多、多業(yè)務發(fā)展需求，個人認為，用采系統(tǒng)將向以下幾個方向發(fā)展：

1)多應用支撐。基于用采系統(tǒng)，擴大電網(wǎng)數(shù)據(jù)種類，增加數(shù)據(jù)顆粒度，實現(xiàn)幾大類數(shù)據(jù)分鐘級采集：電測量數(shù)據(jù)、電能計量數(shù)據(jù)及事件記錄，支撐多應用需求。

2)分布式架構布局。重塑用采系統(tǒng)架構，搭建分布式業(yè)務架構，形成多個小型用采系統(tǒng)，“以硬件模組化，軟件平臺化”設計思路，研制模組化采集終端，加強邊緣計算能力。

3)多業(yè)務深化融合。不斷強化各、多業(yè)務融合，優(yōu)化用采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)流，加強各業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)交流，深化設備全生命周期全鏈條數(shù)據(jù)融合，實現(xiàn)營配調(diào)多業(yè)務融合。