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智能电能表外置断路器蓝牙通信技术研究进展

智能电能表外置断路器是配合智能电能表实现远程费控功能的关键器件。新一代智能电能表取消了辅助强弱电接线端子,与外置断路器只能采用无线方式进行通信,采用何种无线通信技术成为外置断路器研究关键技术之一。

常见的无线通信传输方式及技术主要分为两种:“近距离无线通信技术”和“远距离无线传输技术”。从实际应用场景、可靠性、信道资源好、运行成本低等维度考虑,采用蓝牙方式近距离无线通信技术,主要原因如下:

①“低功耗蓝牙”模式下实现了低功耗,覆盖范围增强,最大范围可超过100米;

②支持复杂网络:针对一对一连接最优化,并支持星形拓扑的一对多连接等;

③智能连接:增加设置设备间连接频率的支持,IPV6网络支持;

④安全性可提高:使用AES-128以及国密算法等加密算法进行数据包加密和认证;

⑤蓝牙模块体积很小,便于集成;

⑥可以建立临时性的对等连接,根据蓝牙设备在网络中的角色,可分为主设备(Master)与从设备(Slave)。

2019年2月,国家电网有限公司营销部组织开展智能电能表外置断路器无线通信技术研究及试点工作。中国电力科学研究院有限公司联合国网山东、重庆、北京、河南、江苏电力公司结合新一代智能电表和用电信息采系统的功能等业务需求,梳理新一代电能表外置断路器的功能需求,针对功能需求进行无线通信技术研究,联合正泰集团等断路器制造商完成新一代电能表外置断路器样机开发和功能验证。

2020年试点应用实践中,现场安装施工中需要依赖掌机对每一只智能电能表和断路器分别进行扫码配对操作。存在以下问题:

①在无电环境下进行安装装配,扫码配对需要上电存在一定困难;

②对于一些多表位的计量箱,存在多只智能电能表和断路器,非常容易错扫码或者误配对;

③操作工人疲劳,也会导致误配对的情况出现。

中国电力科学研究院有限公司提出了微电流指纹自动配对技术,形成了“一种用于断路器和电能表进行配对的电流编码方法及系统”等发明专利,开发了相应自动组网识别模块,实现了无需依赖人工的自动配对解决方案,极大地降低了人工成本,提高了配对的准确性,有效降低安装成本,也降低了现场运维成本。

2021年2月,中国电力科学研究院有限公司牵头修订的国网公司企业标准Q/GDW 11421—2020《电能表外置断路器技术规范》正式发布,新标准对外置断路器基本性能发、电气性能、短路性能、机械性能、材料性能、可靠性、控制方式、电源、蓝牙通信和基本传输特性、组网识别、资产管理码、二维码、自动重连、远程升级、通信协议、身份认证、电磁兼容和环保等提出要求。标准为电能表外置断路器特别是具有蓝牙无线通信的外置断路器的验收、检测及全性能试验提供了依据。

智能电能表外置断路器蓝牙通信技术的研究是低压智能开关短距离通信技术的开端,也为客户侧物联感知与用电信息状态监测和、交互奠定了基础。
来源:低压智能开关工作组

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