高级量系统AMI应用前景

摘要：从智能计量定义、高级量测系统AMI技术内容人手，分析了AMI的主要功能特点和未来的应用前景，指出中国目前的现状和差距，提出研究方向、改进措施及实施AMI目标的建议。

关键词：智能电网;智能计量;高级量测系统;智能电表;智能化家庭网络

0 引 言

智能电网概念引起当今电力行业最热点的讨论和研究，这也将是电力系统重大的变革趋势及科技创新。作为智能电网中最重要的技术支撑模块，AMI高级智能量测系统在智能电网中担当着举足轻重的角色，电网中很多智能化功能是由AMI实施和完成的，因此研究AMI系统对智能电网的理解是至关重要的。AMI具体内涵是什么，在智能计量中发挥怎样的作用，中国目前AMI的现状，和差距，及怎样弥补和完善将是本文探讨的主要内容。

1 AMI功能简述

AMI是英文Advanced Metering Infrastructure的缩写，翻译为高级(或先进)智能量测系统(或架构)。AMI是一套完整的包括智能电表、先进通讯网络、采集器与集中器、后台软件的系统，它能够利用双向通信系统和记录有用户详细负荷信息的智能电表，定时和即时获得用户带有时标的多种计量值，如用电量，用电需求，电压，电流等信息，同时向用户端发布命令和信息，与用户建立紧密联系。主要的功能体现为：改进客户服务、停电管理、窃电监测、线损监测、远程连接/断开用户、电能质量管理、负荷预测、远程改变计量参数、远程升级仪表固件、预付电费购电、电价/事件信息通知，因此AMI是在智能电表和电网公司之间的一种自动双向流通的架构。

2 AMI组成及特点

AMI系统架构主要由5部分组成，即AMI计量主站系统设备，数据集中器，通信通道，智能电表，及用户户内网络。AMI简单示意图见图1。

(1)AMI主站系统比较通常的电能计量在实时监测，记录、分析、控制及与外部系统接口功能等方面有大幅增加或增强，最大的优势体现在两个方面，一方面系统具备更大的存储与分析能力来处理大量的技术数据;另一方面信息的整合与共享。AMI可以及时准确地提供实时、准实时、及非实时的有价值的基础数据和整合后的信息给其它供电系统，例如调度自动化EMS系统，配电自动化DMS系统，MIS系统等。AMI主站建立后，等同于建立了一个经过整合及高度集成的综合的信息平台，在该平台上AMI可以主动提供其它相关系统所需要的数据和信息，同时其它相关系统亦可在此平台拿取有价值的东西，简言之，AMI可以与外部系统实时地以交互方式交换、共享数据和信息。

(2)双向通信系统的使用，随着今天通信技术的迅猛发展，窄带或宽带PLC、GPRS、CDMA、WiMAX、Ethernet光纤等高速网络的应用为AMI系统双向通信介质提供了经济和可靠性的保障，AMI采用实时、高速、高度集成的双向通信技术实时采集、监控终端用户，包括最小单位的家庭用户用电量，需求及用电质量等状态。负荷预测能够涉及到家庭用户，使电网的质量监测发挥到极致。另外用户亦可透过AMI了解供电网发布的各种费率时段，现行购电电价信息，并根据现行的政策可随意编制用电时问表，调整用电行为，鼓励用户直接参与到实时的电力市场中，促进了供电企业同客户的互动，拉近了他们之间的距离。在这一技术领域主要有两点需要重点关注，其一就是开放的通信架构，它形成一个“即插即用”的环境，使电网元件之间能够进行网络化的通信;其二是统一的技术标准，它能使所有的智能电表、集中器、传感器及应用系统之间实现无缝的通信，也就是信息在所有这些设备和系统之间能够得到完全的理解，达到设备和设备之间，设备和系统之间互操作功能。

(3)智能电表作为AMI的基础单元是系统中最重要的一个环节。智能电表除了通常电表的基本计量功能外，主要优势为可编程和双向计量功能的表现。电表用户可根据用电的习惯和节电原则设定具体参数实施用电管理。为适配AMI的实现，建立电表智能化网络，智能电表支持即时读取、远程接通和断开;通过集成先进的传感和量测技术，智能电表还可以实现故障定位，电能质量监测与窃电监测等。电网内所有电表间遵循统一的互操作性强的技术规范和通信规约，使得电表及相应智能设备在网内可以即插即用，大大降低安装维护和管理的工作量。

(4)户内网络是基于AMI系统应运而生的。每个户内网络(例如家庭网络，网络连接着家庭内几乎所有用电设备)安装有显示器，用户可以通过它了解当前的供电政策，阶梯电价和费率时段，从而自由选择用电模式，包括控制家庭电器的开关。基于智能电网的概念，用户还可以决定投资安装何种分布式发电和储能设备(例如屋顶太阳能光幅发电、风能发电、小型热电联产发电设备、混合动力发电车)，根据网络提供的信息决定何时启动或者关闭这些设备，例如电价高时断开电网供电，启动分布式发电和储能设备;在电价低时可以利用分布式发电和储能设备向电网售电或充电。户内网络自动化的目的可以达到削峰平谷，减少浪费，节省能源。

3 中国AMI现状及差距

下面就AMI的几个主要方面，将中国的目前AMI现状与国外进行对比：

(1)智能电表覆盖率方面。根据南方电网公司《电能表应用情况分析及发展方向研究》的数据来源，南方电网公司电子式电能表至今安装数量640余万只，占总电表使用率的18.28%;低压集中抄表系统在南网五省安装覆盖率5.2%。国家电网公司电子式电能表安装数量8299余万只，占总电表使用率的51%。对比世界上欧洲发达国家电子表的使用状况差距较大，欧洲主要发达国家(如德国、法国、意大利、英国等)电子表的覆盖率几乎为100%。目前，中国官方也宣布经在未来3到5年问安装2亿只智能电表，同时中国国家电网公司也颁布了11款智能电表技术规范，说明中国智能电表领域已经迈出重要一步。在这里需要强调的一点是，电表是无法带来智能，系统才是实现智能的根本。

(2)双向电能的方式方面。我国经济腾飞，GDP增长全球瞩目，人民生活水平得到很大的提高，但毕竟是发展中国家，另外鉴于我国目前国民的整体经济收入状况，文化背景，用电习惯，及家庭电器的自动化程度等的制约，近几年内对大多数家庭实施信息自动化网络是不现实的，另外中国目前多能源的选择及双向电能的方式(如家庭用户的反送电方式)目前还没有先例。智能化家庭网络的实现预计还需很长时间。

(3)AMI主站系统的建设方面。众所周知中国电网公司体系内，拥有众多的各专业领域的主站系统，各系统之间相互独立，各成信息孤岛。各省电网公司及地市供电局几乎都装置有电能计量系统，但主站功能与AMI比较差距较大，主要表现在各种智能管理功能模块的开发，高级功能的应用，与智能电表双向高速通信通道的建立，及统一技术标准和技术细节的制定执行。

对当前传统电能计量和AMI的不同及差距，本文进行分析比较，详见表1。

4 发展的设想

为解决上述问题，今后最终达到AMI的技术条件，应进行分布实施。首先将表计更换为电子表，逐步

过渡到智能电表。系统的实施步骤，将经历4个阶段发展，即自动抄表(AMR)、先进计量管理(AMM)、先进量测架构(AMI)、及先进架构(AI)。每个阶段的功能应用将逐步扩展，详见表2。

为做好AMI，对照智能计量实现的历程，AMI的实现需要分阶段逐步实施，可进行小规模的试点，以点带面，全面开展。主要的实施阶段分为：

(1)智能电表投放安装;

(2)完善自动抄表;

(3)铺设智能终端网络;

(4)建立双向通信系统;

(5)研发使用主站高级应用软件。

因为AMI是一项系统工程，国内各电网公司的现状差异较大，所以研究内容，试点规模，实施阶段会根据各自的具体情况完成。

5 结束语

通过上述的分析比较，我国目前电能计量与AMI的主要差距集中在以下几个方面：主站高级功能模块的研发应用、统一技术规范及技术细节的制定、智能电表的覆盖率、双向通信系统的建立、终端用户包括家庭用户自动化实施、电能表网络路由功能的实现。当然上面描述的有些项目正在得以应用或部分应用，但并没有成为系统性的，因此总体讲还是空白。若全面实现AMI在中国电力行业还有很长的路要走，这需要国家政策和地方政府的支持，需要中国电能计量专家专题研究和制定长远规划、相应的技术规范和执行的标准，总结欧美发达国家AMI成功案例和失败教训，设立目标逐步实施，建立一套真正适合中国国情的AMI系统。