支撑海量能源计量设备接入的信息采集关键技术及产业化应用

支撑海量能源计量设备接入的信息采集关键技术及产业化应用相关成果已广泛应用于国内32个网省公司、100余家设备厂商和巴西、沙特等100多个国家和地区，近三年来，直接经济效益达103.43亿元，其建立涵盖系统各环节的技术标准体系，提升了智能量测产品标准化水平,带动上下游产业链技术进步，保障社会民生改善和电网高质量发展。

项目背景

国家能源发展“十三五”规划提出加快智能电网发展，扩大智能计量设备应用和智能信息系统建设。目前，智能电能表接入数量已超过6亿只，海量能源计量设备信息已成为服务社会民生和支撑国家能源战略转型的数据基础，对电力市场化改革和能源计量发展有着重要意义，也是多元用能服务和智慧城市建设的重要组成部分。

海量能源计量设备信息采集系统建设中面临四大技术难题：一是原有通信方式的通信速率低、抗干扰能力差；二是量测终端种类繁多、兼容性不足，复杂工况条件下的运行可靠性差；三是系统建设缺乏统一规划、统一标准，无自动化、规模化的检测手段；四是主站对海量数据的存储及处理能力不足，不具备批量任务执行能力，业务扩展性差。上述难题在发达国家亦无成功解决方案。

针对上述问题，由中国电力科学研究院有限公司牵头，国网浙江省电力有限公司营销服务中心、国网冀北电力有限公司计量中心、国网福建省电力有限公司营销服务中心、河南许继仪表有限公司、北京中宸微电子有限公司、科大智能科技股份有限公司组成的科研团队立足自主创新，围绕低压电力线载波通信组网和通信性能、终端软硬件双向解耦与可靠性设计、系统自动化检测技术及标准体系构建、系统主站数据处理等方面，经过10余年产学研用联合攻关，取得一系列创新性成果，并实现工程应用。

科技创新

在通信传输方面。研究团队提出分群多层自组网网络架构、设计TDMA+CSMA/CA混合调度机制，解决了亿级节点规模网络的组网和维护难题；发明Robo分集交织编码的OFDM电力线载波通信方法，突破了随机突发OFDM信号漏检率高、接收抗干扰能力弱的技术瓶颈。研制的高速电力线载波通信芯片及通信单元已经在27个省安装使用2.42亿只，本地有效通信速率是国外同类技术的30倍以上，计量数据采集频度提升96倍。

在量测设备方面。研究团队发明了基于终端失效因子的预防性设计及故障自诊断消除方法，构建终端软硬件双向解耦的模组化设计模型，研制了支持9种功能模组灵活配置的智能量测终端，覆盖了48种典型应用场景，故障率降低92%，解决了传统终端对差异化需求的不兼容和复杂环境下运行可靠性低的问题，实现了数亿用能设备的信息感知。智能量测终端已应用于国网、南网32个省，可靠性提升4.38倍，平均故障处理时间显著降低。

在标准化建设方面。研究团队构建了涵盖智能量测终端技术要求、型式结构、通信协议及检测方法的标准体系，终端型式结构由1032种降低为6种；发明了通信单元和智能量测终端的检测方法及大规模自动化检测技术，终端检测效率提高24倍，解决了智能量测终端技术方案不兼容、测试方法不统一、检测效率低的难题。检测技术应用于国网计量中心及国网27个省级计量中心，通信单元和智能量测终端检测效率提升24倍。

在系统平台方面。研究团队发明了面向多场景的灵活组帧交互策略、基于共同特征组的多业务信息交互方法、异构数据迁移方法，研制了适应数据采集、有序充电、需求侧响应等能源计量设备信息采集系统主站，实现5400万台终端千亿级数据量的交互处理。系统主站应用于国家电网27个省级电力公司，实现6亿只智能电能表、5400万采集终端、710万户水气热的能源计量设备数据的实时采集与应用，支持并发用户数显著提升，响应时间由15s降至1.3s，感知数据日增量达4.1TB。

2022年中国电机工程学会鉴定委员会认为：在面向多场景的用能信息感知和数据融合关键技术及其规模化应用方面处于国际领先水平，显著提升了我国电力行业在智能量测领域的全球竞争力，推动了我国电、水、气、热多场景应用的自主可控信息智能化技术的发展。

研究团队

中国电力科学研究院有限公司是中国电力行业多学科、综合性的科研机构。中国电科院计量研究所（国家电网计量中心）是国家电网公司系统最高计量技术机构、全国高电压试验技术分标委会、电力行业电测量标委会和电力行业供用电标委会的挂靠单位，已建立了国家高电压大电流标准和基准，以及电力行业最高直流计量、数字仪表计量、功率电能计量、电能质量计量等标准，通过国家实验室认可和计量认证，具有电力互感器、电子式互感器的计量器具新产品定型鉴定、计量用互感器检定、电能表型式评价的国家授权，通过自主科技创新和人才队伍建设，构建了完善的产学研科技创新体系，不断提升智能量测行业影响力。