高级电表： 生态系统、安全威胁和计数器测量

　　目前全球安装的绝大部分电表都是哑设备。供电公司已经开始使用高级电表架构(AMI)完成抄表和数据收集系统的现代化。它们正在对原来的电表和数据交换架构进行升级，以便利用这种新功能。

　　在配电系统中部署AMI和自动抄表(AMR)功能，能够在短时间内为能源提供商及其用户节约大笔开支。能源提供商从中可以获得很多好处，例如提高抄表效率，减少上门服务次数(维修人员上门次数减少)，能够找出宕机位置，并实现远程连接/断开连接等。由于可以享受到实时定价、非高峰电价，以及各种可以通过供电公司与用电者之间双向通信网络实现的计划，用电者也可以从中获得新的机会来降低电费。

　　用户连接变得更加智能、并且能更快响应系统需求，供电公司、立法者和用户三者都能从中获益。高级电表架构(aka智能电网)要求集合不同技术，而这些技术需要依赖网络连接，这就带来了严重的安全问题，必须一开始就加以解决。

　　高级电表技术 — 生态系统

　　由于近年来经济形势不容乐观，人们越来越多地关注能源保护，这也推动了AMI/智能电网等智能电表技术的发展。

　　自动抄表(AMR)指的是不需要入户或亲眼查看电表就能读取到电表读数。在AMR系统内，电表数据一般是通过通信网络传递到供电机构，AMR是单向通信。 高级电表架构(AMI)则提供更高端的双向通信系统，可以从与联网设备，如电表、燃气表和/或水表上收集测量数据并分析能源使用情况。 “AMI”包括软件、硬件、通信、与用户关联的系统和电表数据管理(MDM)软件。通过AMI/AMR，供电公司可以引入按使用时间计算的费率，需求响应功能(如高峰负荷定价)、宕机检测和评估，为用户提供节约能源和费用的途径。

　　例如，用户家中可以使用宅域网(HAN)来连接所有智能家电。这些设备包括计算机、智能恒温器、空调、家庭安防系统、智能家电或任何其他数字设备。这些设备之间的通信可以通过使用Zigbee/Homeplug技术，以有线或无线或两者混合的方式实现。

　　由于具备双向通信功能，HAN可以测量、验证、分配需求响应，并向用户显示反馈信息，标示使用各种电器设备产生的费用情况。例如，可以将采用智能电表技术的洗衣机设置为在非高峰用电时段自动启动并工作，这样用户可以享受更低的电价。它同样适用于热水器等其他智能家电，可以将它们设置为在指定的时间自动启动，从而对高峰负荷实行管理。 还有一种网络拓扑，可以实现家用计算机(即家庭网关)与智能家电通信并连接到智能电表上(如图 1所示)。

　　智能电表连接到网络以后，可以直接向供电公司报告测量结果。这可以通过杆式安装的无线收发器实现，该收发器将与用户家中的智能电表通信，并向由供电公司维护的变电站或中央数据库发送数据。供电公司可以将数据发布到互联网上，这样用户就可以在线访问他们的数据，了解详细的用电情况。

　　Google等公司已经开始与供电公司展开合作，帮助后者分析在线数据。Google电表就是这样一款用电监控工具,它从供电公司的智能电表和家庭能源管理设备中接收信息,然后以基于web的图形格式向消费者显示这些信息。这些应用可以提供详细的信息，显示洗衣机、电冰箱、电视机等各种设备的用电情况，从而使用户能够分析和管理其用电情况并节省开支。

　　注意，要让它实际可行，供电公司需要对智能电表进行设定编程，以便在高峰和非高峰时段的用电收取不同的电费，实现基于时段的用电计量。

　　图2 是一个能更好满足未来需求的智能电网生态系统，该系统具有自修复功能，从用户住所到控制发电和输电的配电站，可以一直对该网络连接进行跟踪。

　　除了与智能恒温器、智能热水器等智能电网组件通信的用户HAN网络外，智能家电还可以与外接充电混合动力电动汽车(PHEV)/存储、PV(光生伏打)阵列和风轮机实现通信。非高峰用电时段通过太阳能电池板生成的电能，可以存储到电池中，以供以后使用。太阳能电池板/小型发电机生成的多余电能可以返回给电网，以缓解电网的整体需求。 所有HAN设备均通过Zigbee或无线网等网络，与智能控制器/电表相连。集电器节点通过普通通信方式(包括互联网)与供电公司通信。

　　智能家电，尤其指的是能根据波动(即电网干扰)自动切断并通知变电站以隔离该区域或断电的电器。