一场即将爆发的电能计量技术的革命

本文介绍一项革命性的电能计量新技术。使用新技术，一夜间可以完成一个城市的全部电能计量装置的误差检测。新技术，可以解决线损实时测量的世界难题 ；可以解决电能表轮换的浪费问题；新技术，将诱发电能计量技术领域的革命性变化。

文/侯铁信 校表网 总工

《一场即将爆发的电能计量技术的革命》

世界电能计量理论和技术，是128年前欧洲人确立的。

今天，中国武汉，几个电气工程师，可能无意间颠覆了它。

事实上，颠覆的可能远不止电能计量技术，自来水、石油、天然气、供热，……，世界上几乎所有的流量计量技术，都可能因为他们，即将发生重大改变。

使用新的技术，一个城市配电网的数以万计的电能计量装置的误差，可以在一天内检测完毕……,

全城的家用水表计量误差一夜内检测完毕……,

全城的家用煤气表表计量误差一夜内检测完毕……,

全城的家用供热表计计量误差一夜内检测完毕……,

全城的家用电能表误差一夜内检测完毕……,

城市管网漏水、输电线路线损、窃电……，所有的损失都在实时监测之下。

电力测量互感器行业消失……,

各种流量计量器具误差检测岗位联同行业消失……,

所有这些变化，都正在发生和完成……。

一、缺憾，是匈牙利人留下的吗？

世界上第一个电能表由匈牙利人OttóTitusz Bláthy设计，在1889年秋季法兰克福博览会由Ganz Works展出。从那时起，电能表的误差校验就成为了电能表技术中最为困难的问题。

128多过去了，人类还没有找到合适的技术，能轻松地测量电能计量误差。

普通居民不知道自家的电能表是否准确，政府没有办法，即使供电公司也只能把电能表拆回到实验室才能确定它的误差。全球，几十亿只电能表，不能都拆回去。比这个更严重的是，大用户的电能计量需要加装电流、电压互感器，组合成的电能计量装置，即使拆回去做试验也无法确定误差。电能计量误差无法确定，给供电公司和用户之间的信任关系带来了巨大的麻烦。也给电力生产、传输和分配带来了巨大的困难。例如，由于无法确定电能计量误差，输电线路线损、变压器变损和窃电都成为了世界技术难题。

电能计量误差不确定，引出许多诡异的事情：

1.人们需要电能计量装置误差，却拿检测电能表误差来替代。

2.观察电能数据，会发现“输电线路发电”。

3.同样，“变压器发电”也是常见。

4.测量输电线路线损，居然电能计量装置帮不上忙。

科技进步，受科学家影响，也有偶然性。

也许，如果，第一块电能表不是匈牙利人发明的，今天的问题就会不一样？

如果，100多年来，研究电能计量技术的是另外一些科学家，我们今天面临的电能误差校验技术，会跟今天的完全不一样？

二、历史，总是从原始发明开始沉淀

也是这个伟大的匈牙利人，OttóTitusz Bláthy先生，发明了电流互感器和电压互感器。甚至，全世界今天普遍使用的“互感器”（transformer）这个词汇也是他发明的。

从1883年始，电能计量这个行业的人们，再也没有摆脱开Ottó Bláthy先生的影响。

全球，建立了数不清的电流互感器实验室、电压互感器实验室和电能表实验室。用高精度器具检测低精度的，电能表是这样，互感器也是这样。

各个国家，国家到省，省到地市、县，再到企业，电能计量装置的误差检测，就建立在这样的一个庞大的金字塔实验室体系下。金字塔是由无数的标准电流互感器、标准电压互感器和标准电能表搭建起来的。

为了统一量值，成立了国际技术组织，制定了国际标准溯源体系。

从制定各种国际、国家和企业技术标准开始，到生产、使用和维护各种电能计量装置和它们的组件。全世界有几千家工厂，几十万人的电能计量专业队伍。大家都在建造金字塔。

128年的电能表历史，几十万人的就业规模，每年几十万亿人民币的电费计量结算，

全世界居然还没有找到合适的技术来确定电能计量装置的真实误差。全世界人都无法知道自己支付电费的电表是否精准，金字塔也爱莫能助。

成功容易找到原因，失败却很难分清责任。

我们不应该把电能计量误差的困境，归给伟大的OttóTitusz Bláthy先生。没有他的天才的发明，真不知道电的买卖交易怎么实施。没有交易，电力交易的规模就不可能迅猛发展。没有电力，就没有今天的社会进步。

三、OttóBláthy视角阴影

电能计量误差检测的技术难题，延续了100多年，不能完全排除技术发明者个人的影响的偶然性因素。

1.OttóBláthy视角的阴影

人们已经习惯把实验室检测的电能表误差当做“电能计量误差”了。这种概念下，电能表离开实验室，被安装到现场，电能计量误差也就没有办法确定了。

在OttóTitusz Bláthy模式下，电能计量装置是电流互感器、电压互感器和电能表共同构成的。电能表只是电能计量装置的一部分，它的误差不是电能计量误差的全部。

互感器的误差是矢量、电能表误差是标量。

数学里，矢量和标量不可以直接做代数运算的。

所以，电能计量装置的误差，不能用电能表误差与电流、电压互感器误差做代数运算得到。

或者说，OttóTitusz Bláthy模式下，电能计量误差是不可能通过测量得到。

这就是“Ottó Titusz Bláthy阴影”：电能计量装置的误差不可以通过分别测量互感器和电能表直接得到。

OttóTitusz Bláthy阴影，持续了128年。

2.换个视角看看？

为什么不换个角度想想问题呢？

我们关心的电能计量误差到底是什么呢？

事实上，我们关心的是电能数据的准确性，而不是计量装置的误差。乍看上去，它们之间似乎没有什么区别。换个视角看，就能看出来它们之间的差异。电能计量装置，是实物，实物的误差只能通过物理实验的方法来检测。电能数据是数字，数字的误差只能用数学方法，通过计算来确定。二者之间有本质的差别。

任何电能数据，都可能有误差。使用现代数学知识体系，求取电能数字的误差，是完全可能的。

技术发明的偶然性，往往来自于一个想法、一个概念。

武汉的中国电气工程师小组，在一次偶然的机会看到了“电能数据误差”这个视角。新的视角，看到的是事物不同的表象。

电能计量技术，也许就要发生变化了。这一次的变化，也许很大。

也许，要理解“计量装置误差”和“数据误差”之间的差异，不同的人，需要不同的时间。

四、新视角下的新技术及其特点

电能数据的误差，可以也只能借助于数学计算获取。

1.新方法的技术路线思想及其验证

与传统的物理实验技术不同，电能计量误差新技术采用的是纯数学方法。

新的电能计量误差理论的主要思路和原理是：电能数据的误差，一定跟电能数据自身有关系，找到电能数据自身的规律，就一定能计算出来电能数据误差。

武汉的电气工程师小组，将新的电能计量误差理论与机器学习相结合，作为新技术的发展路线和方向。这里的机器学习，指的是对能通过经验自动改进的计算机算法的研究。

电气工程师小组利用实验室的物理实验方法，和新的电能计量技术做了实证研究：

A.在实验室，使用传统物理试验方法，检测得到电能表的误差。

B.将上述（已知误差的）电能表接入试验线路，通电运行，取得数据。使用新电能计量误差理论建立的数学模型，做学习型计算，获得电能数据误差计算结果。

C.比较分别得到的实验结果和计算结果，判断2种方法的一致性和相互可替代性。

研究也包括“逆实验”——流程是相反的。

研究的结论，证实新的理论和方法是成立的。

2.新技术下的量值溯源原理和路线

任何误差，都是相对一个标准的误差，都需要做量值溯源。

传统电能计量误差检测体系，有一套很健全的标准量值传递体系。

新技术下的电能数据误差计算，也有一个“误差参考标准”，起到标准量值溯源的作用。新方法计算电能数据误差的必要条件之一是：该电网至少有一个电能计量装置的电能数据的计量误差是已知的。这个已知的计量误差大小不重要，这一点与传统技术是有差别的。

传统技术量值溯源到更高精度的电能计量标准器具上，新方法量值溯源到一个已知误差的标准数据上。——这一点，是传统技术的思维难以理解的。

3.新技术的特点

新技术的“革命性”表现：

A.检测对象不同

新技术检测对象不是“电能计量装置的误差”，而是“电能数据误差”。

B.方法不同

新技术采用的是数学方法，传统技术采用的是物理实验方法。

C.检测的数量不同

新技术一次可以检测数以千百计的电能数据的误差，这是传统方法根本无法做得到的。

D.不需要高精度的标准电能计量装置

这个特点，可以彻底简化和改变现有的电能实验室体系。

传统的试验方法，将被新方法淘汰掉。

E.误差检测不受时空限制

新技术可以检测任何时间、任何地点电能数据的误差。

F.新技术下的电能计量误差检测工作，成本低、需要的人力少。

五、新技术将广泛影响各个行业的计量技术

新概念带来新技术，新技术改变社会。

武汉电气工程师小组对电能计量技术的“OttóTitusz Bláthy模式”的改变，可以给许多流量计量技术领域带来巨大改变。

1.全世界的水表、电表、煤气表、热表和所有的流量计量表计的误差测量将由物理实验方法全面转向数学计算方法，流量计量误差的技术难题成为了一件非常轻松的事情。

2.传统电能计量产品将升级换代：计量用电流、电压互感器行业将会消失。

3.全球庞大的电能计量标准实验室，连同电能误差检测产品线到检测的整个个行业，有可能会因为新技术的出现而消失。

4.与流量计量误差检测技术有关的技术难题会随着新技术的出现，迎刃而解。例如：城市自来水管网漏耗检测、输电线路线损检测这些全球的技术难题，都会成为轻松容易的事情。

电能计量误差测量的新技术，对于供电公司有着重要的现实意义。

1.电网的所有电能计量装置的真实误差可以在一天内完成准确测量。

2.居民小区电能表毋需采用轮换制，可以随坏随换。

3.每条输电线路的实时线损，都可以根据电能数据误差的确定而实测。

4.变压器的变损可以实测。

5.配电网所有的窃电事件可以侦测，甚至可以复原窃电全过程。

六、发明者的愿景和服务计划

利用新的发现，创业团队做“校表网”。

“校表网”，将接受来自世界各地的电能数据，为全球客户提供“电能数据误差计算”服务。通过“电能数据误差”反算“电能计量装置的误差”，从而实现传统意义上的“校表”。

作为第一期业务，“校表网”面向国内客户，提供电能数据计算服务：

1.接受委托，提供配电网电能计量装置误差检测服务。目标是：一个城市配电网的所有电能计量误差计算，在一天内完成。

2.为供电公司提供配电网输电线路线损计算服务。目标是：一个城市配电网的全部输电线路的线损计算，一天内完成。

3.接受供电公司委托，提供防窃电计算服务。目标是：实时监测全配电网每个窃电事件，做到窃电事件全复原。

4.接受供电公司委托，对计划轮换小区家庭电能表的计划，提供家用电能表误差计算，区分质量好和坏的电能表。帮助供电公司避免盲目淘汰“好表”带来浪费和损失。

5.接受地方政府技术监督部门的委托，对地区的充电站的充电桩电能计量误差提供计算服务。

6.接受城市自来水公司委托，提供居民家庭水表误差计算服务。

7.接受城市天然气公司委托，提供居民家庭天然气表误差计算服务。

电能数据误差计算以外的数据计算增值服务，以及，国际市场的电能数据计算服务业务正在准备中。

将来，各种计量表计的误差检测，绝大多数会在能源互联网上，用数学的方法实现。

在实验室通过物理实验方法检测误差的技术，将成为历史。

婴儿的前程，总是不可思量的。

电能计量新技术，利用能源互联网，可以为千家万户提供前所未有的服务。

电气工程师小组欢迎客户和同行参与新技术的讨论与合作。

也许，武汉电气工程师小组的创新，才是对OttóTitusz Bláthy先生最好的尊敬。