高級電表： 生態系統、安全威脅和計數器測量

　　目前全球安裝的絕大部分電表都是啞設備。供電公司已經開始使用高級電表架構(AMI)完成抄表和數據收集系統的現代化。它們正在對原來的電表和數據交換架構進行升級，以便利用這種新功能。

　　在配電系統中部署AMI和自動抄表(AMR)功能，能夠在短時間內為能源提供商及其用戶節約大筆開支。能源提供商從中可以獲得很多好處，例如提高抄表效率，減少上門服務次數(維修人員上門次數減少)，能夠找出宕機位置，并實現遠程連接/斷開連接等。由于可以享受到實時定價、非高峰電價，以及各種可以通過供電公司與用電者之間雙向通信網絡實現的計劃，用電者也可以從中獲得新的機會來降低電費。

　　用戶連接變得更加智能、并且能更快響應系統需求，供電公司、立法者和用戶三者都能從中獲益。高級電表架構(aka智能電網)要求集合不同技術，而這些技術需要依賴網絡連接，這就帶來了嚴重的安全問題，必須一開始就加以解決。

　　高級電表技術 — 生態系統

　　由于近年來經濟形勢不容樂觀，人們越來越多地關注能源保護，這也推動了AMI/智能電網等智能電表技術的發展。

　　自動抄表(AMR)指的是不需要入戶或親眼查看電表就能讀取到電表讀數。在AMR系統內，電表數據一般是通過通信網絡傳遞到供電機構，AMR是單向通信。 高級電表架構(AMI)則提供更高端的雙向通信系統，可以從與聯網設備，如電表、燃氣表和/或水表上收集測量數據并分析能源使用情況。 “AMI”包括軟件、硬件、通信、與用戶關聯的系統和電表數據管理(MDM)軟件。通過AMI/AMR，供電公司可以引入按使用時間計算的費率，需求響應功能(如高峰負荷定價)、宕機檢測和評估，為用戶提供節約能源和費用的途徑。

　　例如，用戶家中可以使用宅域網(HAN)來連接所有智能家電。這些設備包括計算機、智能恒溫器、空調、家庭安防系統、智能家電或任何其他數字設備。這些設備之間的通信可以通過使用Zigbee/Homeplug技術，以有線或無線或兩者混合的方式實現。

　　由于具備雙向通信功能，HAN可以測量、驗證、分配需求響應，并向用戶顯示反饋信息，標示使用各種電器設備產生的費用情況。例如，可以將采用智能電表技術的洗衣機設置為在非高峰用電時段自動啟動并工作，這樣用戶可以享受更低的電價。它同樣適用于熱水器等其他智能家電，可以將它們設置為在指定的時間自動啟動，從而對高峰負荷實行管理。 還有一種網絡拓撲，可以實現家用計算機(即家庭網關)與智能家電通信并連接到智能電表上(如圖 1所示)。

　　智能電表連接到網絡以后，可以直接向供電公司報告測量結果。這可以通過桿式安裝的無線收發器實現，該收發器將與用戶家中的智能電表通信，并向由供電公司維護的變電站或中央數據庫發送數據。供電公司可以將數據發布到互聯網上，這樣用戶就可以在線訪問他們的數據，了解詳細的用電情況。

　　Google等公司已經開始與供電公司展開合作，幫助后者分析在線數據。Google電表就是這樣一款用電監控工具,它從供電公司的智能電表和家庭能源管理設備中接收信息,然后以基于web的圖形格式向消費者顯示這些信息。這些應用可以提供詳細的信息，顯示洗衣機、電冰箱、電視機等各種設備的用電情況，從而使用戶能夠分析和管理其用電情況并節省開支。

　　注意，要讓它實際可行，供電公司需要對智能電表進行設定編程，以便在高峰和非高峰時段的用電收取不同的電費，實現基于時段的用電計量。

　　圖2 是一個能更好滿足未來需求的智能電網生態系統，該系統具有自修復功能，從用戶住所到控制發電和輸電的配電站，可以一直對該網絡連接進行跟蹤。

　　除了與智能恒溫器、智能熱水器等智能電網組件通信的用戶HAN網絡外，智能家電還可以與外接充電混合動力電動汽車(PHEV)/存儲、PV(光生伏打)陣列和風輪機實現通信。非高峰用電時段通過太陽能電池板生成的電能，可以存儲到電池中，以供以后使用。太陽能電池板/小型發電機生成的多余電能可以返回給電網，以緩解電網的整體需求。 所有HAN設備均通過Zigbee或無線網等網絡，與智能控制器/電表相連。集電器節點通過普通通信方式(包括互聯網)與供電公司通信。

　　智能家電，尤其指的是能根據波動(即電網干擾)自動切斷并通知變電站以隔離該區域或斷電的電器。