智能電網(wǎng)智能電表計(jì)量芯片XXXX

昊昱集團(tuán)武漢昊昱微電子有限公司技術(shù)部2010年1月27智能電網(wǎng)、智能電表、計(jì)量芯片及其發(fā)展方向討論會(huì)討論會(huì)的目的會(huì)議的背景：隨著全球智能電網(wǎng)概念的提出并實(shí)施，中國的智能電網(wǎng)的建設(shè)也如火如荼的展開。中國國家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)規(guī)劃即將出臺，部分智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和研究框架有望在春節(jié)前出臺，這意味著中國智能電網(wǎng)今年將正式進(jìn)入可操作階段。中國國家電網(wǎng)2010年的電網(wǎng)投資將在2700億元左右，而未來電網(wǎng)智能化建設(shè)的投資總額預(yù)計(jì)將達(dá)到4000多億元，可能還會(huì)有追加，而這些投資最大的受益者就是電力設(shè)備制造商和元器件供應(yīng)商。昊昱希望攜手三洋智能電網(wǎng)更多的合作機(jī)會(huì)尋找大綱智能電網(wǎng)和智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢當(dāng)前電表的技術(shù)水平和標(biāo)準(zhǔn)合作討論關(guān)于計(jì)量芯片的技術(shù)指標(biāo)智能電表和智能電表的發(fā)展趨勢當(dāng)前計(jì)量芯片的情況昊昱下一步工作計(jì)劃的確定尋找電表中其它的機(jī)會(huì)智能電網(wǎng)

將能夠…何為智能電網(wǎng)？各國的情況智能電網(wǎng)的主要特征智能電網(wǎng)的主要技術(shù)智能電網(wǎng)的國際標(biāo)準(zhǔn)智能電網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)中國目前現(xiàn)狀提高能源效率用戶參與管理更多可再生能源智能電網(wǎng)概念

智能電網(wǎng)：（SmartGrid，部分地區(qū)譯為智慧電網(wǎng)）就是電網(wǎng)的智能化，也被稱為“電網(wǎng)2.0”

它是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過先進(jìn)的傳感和測量技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)的控制方法以及先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo)。

其主要特征包括自愈、激勵(lì)和包括用戶、抵御攻擊、提供滿足21世紀(jì)用戶需求的電能質(zhì)量、容許各種不同發(fā)電形式的接入、啟動(dòng)電力市場以及資產(chǎn)的優(yōu)化高效運(yùn)行。從整個(gè)過程建立智能電網(wǎng)概念‘新的設(shè)備增加更多新的應(yīng)用’更高級的管理系統(tǒng)各級控制系統(tǒng)各種能源以及先進(jìn)的輸配電經(jīng)濟(jì)的分配能源優(yōu)化資產(chǎn)優(yōu)化需求優(yōu)化傳輸優(yōu)化信息和傳輸管理傳輸自動(dòng)化先進(jìn)的傳感器終端管理分配自動(dòng)化先進(jìn)的計(jì)量火電站電力線變電站終端設(shè)備電壓控制可再生能源‘智能電網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程的自動(dòng)、可視、可控、互動(dòng)’家庭用戶智能電表智能電表概念智能電表標(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)智能電表的情況后期關(guān)于智能電表方面的發(fā)展規(guī)劃昊昱公司與智能電表智能電表概念

電表：這個(gè)是用電單位與電力公司之間連接點(diǎn)的一個(gè)量測裝置。電力公司就是依據(jù)電表的數(shù)據(jù)來向各個(gè)用電單位收費(fèi)。

智能電表：則是利用了網(wǎng)絡(luò)通訊做一個(gè)類似電力公司與家庭之間的閘門。就像是家里利用ADSL或是Cable與電信公司或有線電視公司的連接點(diǎn)一樣。智能電表概念的理解智能電網(wǎng)智能家庭智能電表能源管理太陽能智能照明節(jié)能家電氫能源汽車負(fù)載中心發(fā)電站變電和傳輸智能電表將成為溝通智能電網(wǎng)和智能家庭的“橋梁”目前的電表與最終的智能電表比較起來，還有很大的距離，只能稱之為“電子式電能表”。如何實(shí)現(xiàn)最終的智能電表，將是昊昱與三洋需要共同努力研究的方向。智能電表功能展望智能電表將是建立家庭和供電企業(yè)雙向。智能電表被采用用于構(gòu)建家庭局域網(wǎng)絡(luò)，家庭局域網(wǎng)將幫助創(chuàng)建一個(gè)能源網(wǎng)關(guān)來連接到智能電器和其他用電密集的設(shè)備。

隨時(shí)根據(jù)實(shí)時(shí)的電價(jià)控制用電，實(shí)現(xiàn)用電最優(yōu)化。其它可再生能源如風(fēng)能、太陽能、氫電池、生物沼氣等輸出電力賺錢，同時(shí)增加能源利用效率以及減少碳排放。國內(nèi)智智能電電表發(fā)發(fā)展情情況智能電電表標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的的制定定中國電電科院院參與與國網(wǎng)網(wǎng)電表表標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的制制定，，該標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)是是中國電電科院院（北北京））和國網(wǎng)電電科院院（南南京））共同制制定，，并且且提交交進(jìn)行行審批批。具具體的的各個(gè)個(gè)方面面標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的制制定，，由電電科院院下面面負(fù)責(zé)責(zé)的具具體的的研究究所和和相關(guān)關(guān)科室室負(fù)責(zé)責(zé)制定定和撰撰寫。。制定流流程：：國網(wǎng)電電科院院中國電電科院院下達(dá)任任務(wù)下達(dá)任任務(wù)具體負(fù)負(fù)責(zé)部部門具體負(fù)負(fù)責(zé)部部門制定提提交制定提提交國網(wǎng)電電科院院中國電電科院院討論溝通審核通通過從調(diào)研研情況況看，，智能能電表表部分分標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的制制定，，通過過一個(gè)個(gè)或者者幾個(gè)個(gè)部門門的個(gè)個(gè)別或者幾幾個(gè)有有關(guān)人人員即即可完完成。。昊昱昱和三三洋在在電表表智能能化的的道路路上，，所做做的創(chuàng)新工工作，，經(jīng)過過努力力，最最終都都可帶帶來智智能電電表標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的的變化化。國網(wǎng)目目前關(guān)關(guān)于智智能電電表的的部分分標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)三相電電子式式多功功能表表部分分要求求：時(shí)鐘部部分：采用用具有有溫度度補(bǔ)償償功能能的內(nèi)內(nèi)置硬硬件時(shí)時(shí)鐘電電路，，在正正常工工作溫溫度及及工作作電壓壓范圍圍內(nèi)，，內(nèi)部部時(shí)鐘鐘準(zhǔn)確確度應(yīng)應(yīng)優(yōu)于于0.5s/d；在使使用溫溫度（（-25℃～60℃℃）范圍圍內(nèi)，，在交交流供供電和和直流流電池池供電電條件件下，，時(shí)鐘鐘準(zhǔn)確確度優(yōu)優(yōu)于1.0s/d。RS485通信：有電電氣隔隔離的的RS-485接口，，且波波特率率可設(shè)設(shè)置，，其范范圍為為1200-9600bps或以上上，通通信規(guī)規(guī)約應(yīng)應(yīng)符合合DL/T645的要求求。計(jì)量部部分：具有有正向向有功功電能能、反反向有有功電電能計(jì)計(jì)量功功能能能測量量、記記錄、、顯示示當(dāng)前前電能能表的的電壓壓、電電流（（包括括零線線電流流）、、功率率、功功率因因數(shù)等等運(yùn)行行參數(shù)數(shù)。測測量誤誤差（（引用用誤差差）不不超過過±1％。（其它它方面面以及及具體體標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)可參參見最最新的的國網(wǎng)網(wǎng)關(guān)于于各類類智能能電表表的要要求））國內(nèi)智智能電電表發(fā)發(fā)展情情況智能電電表的的創(chuàng)新新工作作＋與電科科院的的合作作＝上述相相關(guān)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)充充或者者徹底改變變國內(nèi)智智能電電表發(fā)發(fā)展情情況國內(nèi)電電表市市場情情況中國電電網(wǎng)分分為國國網(wǎng)、、南網(wǎng)網(wǎng)，其其中廣廣東、、海南南、廣廣西、、云南南及貴州為為南網(wǎng)網(wǎng)，其其它為為國網(wǎng)網(wǎng)。電表是是國家家的電電量計(jì)計(jì)量產(chǎn)產(chǎn)品，，由于于電表表長期期運(yùn)行行會(huì)造造成計(jì)計(jì)費(fèi)不準(zhǔn)確確的現(xiàn)現(xiàn)象，，所以以國家家基本本上要要求5-8年更更換換一一次次電電表表。。從最最早早的的機(jī)機(jī)械械表表演演變變?yōu)闉殡婋娮幼邮绞诫婋姳肀恚?，現(xiàn)現(xiàn)在在國國家家要要改改造造成成系系統(tǒng)統(tǒng)性的的智智能能化化電電網(wǎng)網(wǎng)，，電電表表將將成成為為智智能能化化電電表表。。招標(biāo)標(biāo)方方式式由由最最早早的的地地區(qū)區(qū)招招標(biāo)標(biāo)演演變變?yōu)闉槭∈〖壖壵姓斜肀?，，現(xiàn)現(xiàn)在在要要國國家家進(jìn)進(jìn)行招招標(biāo)標(biāo)。。國國家家改改造造表表總總量量約約3.5-4億只只，，09年國國網(wǎng)網(wǎng)率率先先啟啟動(dòng)動(dòng),2010年南南網(wǎng)網(wǎng)也也將將啟啟動(dòng)動(dòng)。。在在這這波波改改造造的的浪浪潮潮中中，，我我們們也也將將迎迎來來新的的機(jī)機(jī)遇遇。。國內(nèi)內(nèi)智智能能電電表表發(fā)發(fā)展展情情況況國內(nèi)內(nèi)電電表表市市場場情情況況招標(biāo)信息國網(wǎng)表(KK/PCS)南網(wǎng)表(KK/PCS)農(nóng)網(wǎng)(KK/PCS)總量(KK/PCS)130901002010年2010202011年3020202012年3020202013年3030202014年201020國內(nèi)內(nèi)智智能能電電表表發(fā)發(fā)展展情情況況目前前國國網(wǎng)網(wǎng)競競標(biāo)標(biāo)電電表表所所用用芯芯片片情情況況：：安全全模模塊塊----融通通公公司司提提供供（國國網(wǎng)網(wǎng)指指定定））電力力載載波波芯芯片片(PLC)----福星星曉曉程程公公司司提提供供（國國網(wǎng)網(wǎng)指指定定））MCU----以NEC和TI為主。目前，，中國電科院院正與NEC洽談定制MCU的事宜，一旦旦最終達(dá)成協(xié)協(xié)議，最終國國網(wǎng)將制定NEC的某款或一個(gè)個(gè)系列的單片片機(jī)專用于電電表（有待指定，，將存在很大大的機(jī)會(huì)）計(jì)量芯片----主要是CS5464、銳能8209以及炬力的7051系列（未指定）國內(nèi)智能電表表發(fā)展情況目前中國智能能電表技術(shù)研研發(fā)情況：北京工業(yè)大學(xué)學(xué)數(shù)字社區(qū)教教育部工程研研究中心研究究情況：其最早設(shè)計(jì)的的智能電表方方案重點(diǎn)主要要在通信方面面，家庭的局局域網(wǎng)絡(luò)采用Zigbee的局域網(wǎng)連接接方式，組成成家庭各個(gè)用用電器和電表之間的的通信方式。。電表和外界界的通信使用用網(wǎng)線采用網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信方式。。主要工作重點(diǎn)點(diǎn)：放在電表表的通信方面面認(rèn)為的難點(diǎn)：：是電表用戶戶處的計(jì)量值值和控制中心心采集的計(jì)量量值會(huì)存在偏差差，他們猜測測是通信中問問題造成的解決電表用戶戶處的計(jì)量值值和控制中心心采集的計(jì)量量值之間偏差的問問題，可以成成為下一步共共同的研究方方向。國內(nèi)智能電表表發(fā)展情況目前中國智能能電表技術(shù)發(fā)發(fā)展?fàn)顩r：華北電力科學(xué)學(xué)研究院設(shè)計(jì)計(jì)并試運(yùn)行的的AMI智能配電網(wǎng)先先進(jìn)計(jì)量體系將表計(jì)放在戶戶外（便于集集中操作和防防止竊電），，用電顯示放放在家庭內(nèi)部（（便于家庭用用戶隨時(shí)關(guān)注注用電情況）），通過紅外外等通信方式進(jìn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸輸顯示，通過過家庭局域網(wǎng)網(wǎng)監(jiān)控每個(gè)用用電器的工作狀狀態(tài)。工作重點(diǎn)：考考慮家庭監(jiān)控控方面，同時(shí)時(shí)考慮到局域域網(wǎng)和外部網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的通信不足之處：沒沒有考慮其他他方式的電能能和其他能源源的共網(wǎng)問題題華北電科院希希望能夠?qū)⒂?jì)計(jì)量芯片集成成進(jìn)MCU中，并愿意進(jìn)進(jìn)行前期方案案討論和后期樣樣片的試用，，這也成為下下一步共同的的研究方向。。國內(nèi)智能電表表發(fā)展情況后期中國智能能電表技術(shù)發(fā)發(fā)展趨勢研究機(jī)構(gòu)情況況：華中科技大學(xué)學(xué)電機(jī)系主任任電工儀器儀儀表協(xié)會(huì)SC2主任委員，清華大學(xué)電機(jī)機(jī)系黨委書記記、電工儀器器儀表協(xié)會(huì)SC1主任委，都認(rèn)為“按質(zhì)質(zhì)論價(jià)”一定定會(huì)執(zhí)行。后后面的電表一一定會(huì)更加的的關(guān)注電能質(zhì)量的的測量。后期期會(huì)更加關(guān)心心電能質(zhì)量的的問題企業(yè)情況：國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品品，都開始測測量功率因素素、電壓電流流相位等初步步的關(guān)于電能質(zhì)質(zhì)量的參數(shù)。。美國ADI公司根據(jù)這個(gè)個(gè)情況在2009年底，推出的的四款計(jì)量芯芯片產(chǎn)品中，其其中的ADE7868和ADE7878還能監(jiān)測電能能質(zhì)量參數(shù)，如SAG、峰值、周期期、角度測量量及相序等。。ADE7878還具備基波功功率測量功能能，這對電能能質(zhì)量監(jiān)測至至關(guān)重要。智能電表后期期工作1、設(shè)計(jì)出兼容容CS5464和RN8209的計(jì)量芯片，，并克服當(dāng)前前兩款芯片出出現(xiàn)的應(yīng)用問問題，初步切切入市場。制制定一個(gè)系列列的計(jì)量芯片片產(chǎn)品的計(jì)劃劃，系列中的的高端產(chǎn)品需需要注重電能能質(zhì)量的測量量。2、解決電表用用戶處的計(jì)量量值和控制中中心采集的計(jì)計(jì)量值之間偏偏差的問題。提供供給電力公司司更多的技術(shù)術(shù)支持。3、以集成計(jì)量量芯片到MCU中為突破口，，與中國電科科院進(jìn)行合作作，爭取成為為國網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中中指定的MCU芯片。對于智能電表表領(lǐng)域我們首首先需要找到到“切入”的的機(jī)會(huì)計(jì)量芯片部分分計(jì)量芯片的發(fā)發(fā)展歷史目前計(jì)量芯片片國內(nèi)外現(xiàn)狀狀幾款主流的計(jì)計(jì)量芯片的對對比當(dāng)前計(jì)量芯片片設(shè)計(jì)Spec確定計(jì)量芯片的發(fā)發(fā)展歷程90年代以前：我我國大量的使使用機(jī)械式電電表，沒有使使用計(jì)量芯片片90年代之后：逐逐步采用電子子式電能表，，此時(shí)使用較較多的是國產(chǎn)產(chǎn)的模擬電能能表計(jì)量芯片片90年代后期：國國外的IC設(shè)計(jì)大廠介入入，推出數(shù)字字式電能表計(jì)計(jì)量芯片，并并逐步占有絕絕大部分的市市場份額最近兩年：隨隨著智能電網(wǎng)網(wǎng)以及智能電電表概念和相相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的提提出，計(jì)量芯芯片開始升級級換代目前計(jì)量芯片片的現(xiàn)狀目前，國際上上電能計(jì)量芯芯片一直市場場由ADI、CirrusLogic、ST、SAMES、TDK等公司占據(jù)國內(nèi)電能計(jì)量量芯片設(shè)計(jì)公公司主要有：：復(fù)旦微電子子、上海貝嶺嶺、珠海炬力力等幾家發(fā)展趨勢：測測量參數(shù)不斷斷增加，多路路測量，正反反向有功電能能計(jì)量，更先先進(jìn)的防竊電電功能，保護(hù)護(hù)和穩(wěn)定性能能增加，內(nèi)置置寄存器器，，增加通訊接接口方便與MCU通訊。電能計(jì)量芯片片的研發(fā)熱點(diǎn)點(diǎn)更高的可靠性性EMC/EMI試驗(yàn)長期穩(wěn)定性更多的電能質(zhì)質(zhì)量測試分次諧波分析析、基波/諧波電能計(jì)量量、電壓夾角角等更低的功耗節(jié)能，防竊電電更大的動(dòng)態(tài)范范圍DL/T614-2007要求能夠做到到10倍表以上，而而失壓、失流流等功能需要要對啟動(dòng)電流流（0.1%Ib）能夠準(zhǔn)確測測量。目前主流電能能計(jì)量芯片應(yīng)應(yīng)用情況主要公司使用的計(jì)量芯片型號備注杭州華立RN8209寧波三星RN8209許繼電氣CS5464泰瑞捷RN8209

浩寧達(dá)RN8209

江蘇林洋RN8209反映8029有應(yīng)用問題杭州西力RN8209

科陸電子RN8209思達(dá)高科RN8209反映了CS5464的使用問題，后期使用RN8209北京博納CS5464北京煜邦CS5464沒有反饋CS5464的使用問題目前主流電能能計(jì)量芯片對對比型號通道個(gè)數(shù)接口精度參數(shù)輸出方式電能質(zhì)量功耗封裝ADE7755電壓1通道電流1通道無500:1動(dòng)態(tài)范圍誤差0.1%正向有功脈沖無15mWCS5464電壓1通道電流2通道SPI1000:1動(dòng)態(tài)范圍誤差0.1%瞬時(shí)電壓電流電壓電流有效值視在、有功、無功功率因素存儲器脈沖功率因素25mW24pinSSOP28pinSSOPRN8209電壓1通道電流2通道SPIRSIO1500:1動(dòng)態(tài)范圍誤差0.1%電壓電流有效值視在、有功、無功線頻率存儲器脈沖無功功率32mW24pinSSOP28pinSSOPATT7051ATT7053電壓1通道電流2通道SPI2000:1動(dòng)態(tài)范圍誤差未說明電壓電流有效值視在、有功、無功電壓頻率電壓電流相位存儲器脈沖無功功率電壓電流相位23mW24pinSSOP28pinSSOPADE7878電壓1通道電流3通道SPII2C1000:1動(dòng)態(tài)范圍誤差0.1%瞬時(shí)電壓電流電壓電流有效值視在、有功、無功功率因素存儲器脈沖SAG、峰值周期、角度電壓電流相位基波功率40pinLFCSP目前主流電能能計(jì)量芯片出出現(xiàn)的問題1、CS5464的問題客戶普遍反映映，當(dāng)電網(wǎng)頻頻率變化時(shí)候候，比如從50Hz變化到40Hz時(shí)候，CS5464計(jì)量精度發(fā)生生偏差。進(jìn)行EMI測試時(shí)候，容容易死機(jī)，或或者造成寄存存器存儲值的偏差。2、SN8