中德智能量测体系比较分析

段晓萌 姜洪浪 王晓东 陈方方

摘要：中国和德国在交流电测量领域有着广泛的交流与联系，两国逐渐发展出了一套适合各自国情的智能量测体系。文中以交流电能表为例，分别站在中德双方角度，阐述了各自在标准、管理等环节的执行方法及特点。

关键词：中国 德国 智能量测体系 交流电能表

Compare and Analyze of Smart Metering System Between China and German

Duan Xiaomeng， Jiang Honglang， Wang Xiaodong， Chen Fangfang

（ China Electricity Power Research Institute）

Abstract： There is deep cooperation and relationship between China and German in the research area of AC measurement， both of them develop a Smart Metering System based on their situation. Use the electricity meter， for example， introduce the methods and features in standardization， management by both sides of China and German.

Key words： China， German， Smart Metering System， AC electricity energy meter

0引言

1979年，中国与德国共同签署了《中德计量技术合作协议》，在过去的40余年中，中国受到了很多来自德国的帮助与支持，并且双方也在不同的计量领域中保持了十分密切的合作与交流，取得了非常丰硕的成果。其中，我国的标准电能计量基准，就是在得到了德方的仪器资助后建立的。电能计量是保证电力用户及电力公司之间电力交易公平、公正、公开的重要手段，电能表是承担法制电能计量功能的重要载体，完善的计量体系能够确保将电能计量基准准确地传递至每一只电能表上。

在贸易越来越自由化的当今社会，为了减少企业关税成本，计量标准的国际比对与互认显得越发重要，在中德计量建交之后的几十年间，我国不断派遣电能计量领域科研工作者赴德交流。中国电力科学研究院计量研究所作为国网公司的电能计量标准制定单位以及我国高电压计量基准单位，曾先后多次指派青年骨干赴德学习，德方专家也多次来中国电力科学研究院计量研究所进行学术访问，更加加速推进了两国的计量国际化进程。双方电能计量技术协同发展，逐步形成具备各自风格特点的电能计量体系，衍生出了一系列符合各自特色的计量设备。为了更好地了解双方当前的电能计量发展进程，本文以电能表为例，从标准、管理、技术上介绍中德智能量测体系及具体应用方法的差异。

1 标准体系差异

1.1 OIML

国际法制计量组织（OIML）是一个国际间的政府组织，其建立的目的是为了能够消除其成员国家之间的法制计量差异与壁垒的。OIML的主要出版物是国际建议（OIML R），是确定计量器具的计量特性要求、规定测量方法的典型规程。国际建议是由各成员国共同编制的，因此各成员国应尽可能地履行国际建议。OIML颁布的R46-2012 《Active electricity energy meters》是现行的电能表国际建议，向其成员国提出有关电能法制计量的建议，我国和德国均是OIML的成员国，有义务遵照国际建议制定自身的计量体系。

1.2IEC

国际电工委员会（IEC）是非政府性质的国际电工标准化机构，其发布的标准是基于成员国共同编制的，具备很强的国际通用性，因此很多国家直接等同采用IEC标准作为国家标准使用，用于指导产品的生产、检验等过程。现行的电能表相关IEC标准是IEC 62051～62059《Electricity metering equipment》系列标准。IEC和OIML两者间没有必然联系，但是为了避免技术要求上的矛盾，OIML与IEC两大组织之间也签订了合作备忘录，使得生产企业或检测机构可以同时使用OIML和IEC标准。

1.3各国落地实施方法

电能计量标准的传递是依靠电能计量基准对低等级计量装置及检测设备的定期检定来实现的，各个国家均保存着各自的电能计量基准，我国的电能计量基准保存在中国计量科学研究院（简称NIM），德国的电能计量基准保存在联邦物理研究院（简称PTB）。电能表作为法定计量器具，从出厂时的型式试验到批量运行前的检定，有一套完整的法律法规和标准体系支撑。原则上，作为OIML的成员国，我国和德国均应当遵循R46要求制定相应的型式评价大纲及检定规程，然而事实上由于R46的更新速度滞后于国际电能计量的发展速度，各国均发展出了适合自身国情的标准体系。

我国现行的《中华人民共和国计量法》要求电能表必须通过型式评价后方可投入批量生产，型式评价所依据的标准被称为型式评价大纲，2019年以前，我国的型式评价大纲是依据IEC体系转化过来的，其技术指标及要求均以IEC要求为基础。德国属于欧盟，欧盟法律要求电能表如在欧洲市场投运，必须通过计量器具指令集（Measuring Instrument Directive， MID）的认证，MID所执行的标准是欧盟标准，其部分技术指标也是参考IEC所制定的。

在我国，型式评价大纲已完成了最新一版的修订工作，并于2019年发布，本次修订是完全基于R46要求开展的，因此，未来我国出具的型式评价报告将逐步具有国际互认性。在德国，当企业需要进行R46认证时，认证机构也会基于MID认证证书增加R46差異化试验项目，来确保其测试报告的国际互认性。

2管理体系差异

2.1概述

对电能表这样数量规模庞大，分布地域广阔的法制计量器具进行管理是一个比较重大的挑战，离不开政策、法规、标准及管理办法的引导和支撑。在电能表的生产、检测、采购、检定、运行这一全生命周期中，两国均发展出了一套完善的体系，并通过法律法规明确了所必须要求执行的标准，表1列出了在电能表全生命周期中两国分别应用的标准。

2.2认证阶段

认证阶段是对电能表的设计原理及法制计量功能进行评价，两国对于电能表的认证流程基本一致，主要区别在于认证方法上。

2.2.1我国电能表型式评价

在我国，电能表认证阶段需要对电能表进行型式评价，需要在具备型式评价资质的机构进行全方位的检测，检测合格后将颁发型式批准证书（CPA证书）。型式评价机构依据型式评价大纲，通过对电能表生产企业提供的文档资料和样机进行核查，并出具报告，确保该产品能够满足所有的法制计量要求。

2.2.2德国电能表型式试验

在欧盟内部，各个国家通过遵循计量器具指令集（MID 2014/32/EU）来确保计量产品能够在整个欧盟市场内流通，因此德国在进行电能表型式试验时遵循MID中Module B要求。当新型式的电能表生产出来之后，生产企业将样表送至有资质的机构进行型式试验。试验机构查看电能表的设计技术文档，并检查电能表是否能够完全满足技术要求，所依据的标准是EN 50470：2006，该标准是参考IEC 62052制定出来的，但是仅包含有功电能计量部分。

2.3验收阶段

电能表在经过认证之后即可投入生产，并最终参与电力公司的公开招标，电力公司作为电能表的产权拥有单位有权利及义务对电能表进行验收，确保能够满足应用需求。在验收阶段，中德两国的国情导致了在管理上有部分差异。

2.3.1我国电能表检定及验收

《中华人民共和国计量法》规定，必须依据检定规程进行检定，我国现行的电能表检定规程是JJG 596—2012《电子式交流电能表检定规程》，规程中要求贸易结算用的电能表作为法制计量器具，必须逐只进行强制检定。我国的电力公司主要由国家电网有限公司、中国南方电网有限责任公司、内蒙古电力有限责任公司以及一些地方电力公司组成，各个电力公司负责采购、检定、安装、运维自己辖区内部的电能表。我国电能表数量庞大，全检一般是在市场监督管理局的授权及监督下，由电力公司的计量中心开展检定。以国家电网为例，目前在运的电能表有5.1亿只以上，每年新装或轮换的电能表大概占10%左右，各省计量中心利用自动化检定流水线严格按照检定规程要求逐只对电能表开展检定，检定并且验收合格后才具备将电能表安装至现场的条件。

2.3.2德国电能表两种验收模式

德国电能计量主要遵循两部法律法规：MessEG和MessEV，其完整的规范了认证机构、生产企业应遵守的一些规定，明确了电能表作为计量器具应当受到法制化管理。并且规定了电能表在投放至市场之前应当完成MID的Module B+D或者Module B+F试验，Module B是型式试验，Module D和Module F是可选的两种验收模式。Module D是基于生产过程质量保证的型式符合性验证，即生产商具备成套的试验测试能力，如果该套测试方法及系统通过了认证机构的评估并获得了认证，则允许该厂家在生产过程中直接对每只电能表开展测试，无需再进行额外的测试即可验收。Module F是基于产品验证的型式符合性验证，即在有资质的试验检测机构，依据IEC 62058开展全量或者抽样的测试，并依据标准判断该生产批次是否合格，是否能够通过验收。

2.4运行阶段

无论是感应式电能表还是电子式电能表，其内部的关键器件都会随着使用寿命的增长或环境条件的改变而老化，严重时可能会产生故障，导致计量失准。然而，对安装在现场的电能表“一刀切”式的检查或者轮换将会耗费大量的人力及物力。因此，如何能够快速且高效地发现运行故障的电能表是中德两国一直以来的研究重点，两国均发展出了一套适合自己国情的方法。

2.4.1 我国利用大数据技术在线监测

我国幅员辽阔，如何管理数量及规模如此庞大的电能表是一个重大难题。按照检定规程要求，电能表的检定周期一般为6～8年，到达检定周期后必须全部拆回进行周期检定。同时，在检定周期之内，还需要定期开展抽样检测，确保在运电能表计量功能的准确可靠。

借着互联网技术飞速发展的红利，我国电力公司作为智能电能表的管理者也研究出了一些能够监测智能电能表运行状态的新方法。以国家电网公司为例，其辖区内已基本实现智能电能表的全覆盖安装，建立的用电信息采集系统收集电能表的用电数据，挖掘数据价值，利用大数据算法，精准分析在运电能表的运行状态，实现设备异常的在线监测，能够及时处理故障或异常。

2.4.2德国抽检延长轮换周期

MessEV中规定了德国电能表的检定周期，感应式的电能表的检定周期为16年，电子式的电能表的检定周期为8年。由于德国目前还没有铺开推广建设智能量测系统，因此尚未实现电能表状态的在线监测，但是经过几十年的研究，德国也发展出了一种通过抽样检测来判断在运电能表状态，并适当延长轮换周期的方法。该方法是对到达轮换周期的在运同一批次电能表开展抽样检测，抽样方法及依据参考IEC 62058，如果合格则允许继续使用，以后每年继续抽样5%，确保在运电能表的整体质量能够符合应用要求。

3总结

本文分别从标准、管理的角度介绍了中德电能计量体系。中德两国均在法制计量的基础上发展出了一套适合自身国情的智能量测体系，兩国均具备成套的法律法规，认证机构以及管理体系。