智能電網(wǎng)智能電表計(jì)量芯片

1、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(tái)，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(tái)，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

2、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)：（Smart Grid，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

3、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

4、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)

5、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)智能電表發(fā)展情況智能電表標(biāo)準(zhǔn)的制定 中國電科院參與國網(wǎng)電表標(biāo)準(zhǔn)的制定，該標(biāo)準(zhǔn)是中國電科院（北京）和國網(wǎng)電科院（南京）共同制定，并且提交進(jìn)行審批。具體的各個(gè)方面標(biāo)準(zhǔn)的制定，由電科院下面負(fù)責(zé)的具體的研究所和相關(guān)科室負(fù)責(zé)制定和撰寫。 制定流程：國網(wǎng)電科院中國電科院下達(dá)任務(wù)下達(dá)任務(wù)具體負(fù)責(zé)部門具體負(fù)責(zé)部門制定提交制定提交國網(wǎng)電科院中國電科院討論溝通審核通過從調(diào)研情況看，智能電表部分標(biāo)準(zhǔn)的制定，通過一個(gè)或者幾個(gè)部門的個(gè)別或者幾個(gè)有關(guān)人員即可完成。昊昱和三洋在電表智能

6、化的道路上，所做的創(chuàng)新工作，經(jīng)過努力，最終都可帶來智能電表標(biāo)準(zhǔn)的變化。國網(wǎng)目前關(guān)于智能電表的部分標(biāo)準(zhǔn) 三相電子式多功能表部分要求：時(shí)鐘部分：采用具有溫度補(bǔ)償功能的內(nèi)置硬件時(shí)鐘電路，在正常工作溫度及工作電壓范圍內(nèi)，內(nèi)部時(shí)鐘準(zhǔn)確度應(yīng)優(yōu)于；在使用溫度（-2560）范圍內(nèi)，在交流供電和直流電池供電條件下，時(shí)鐘準(zhǔn)確度優(yōu)于。RS485通信：有電氣隔離的RS-485 接口，且波特率可設(shè)置，其范圍為1200-9600bps 或以上，通信規(guī)約應(yīng)符合DL/T 645 的要求。計(jì)量部分：具有正向有功電能、反向有功電能計(jì)量功能能測量、記錄、顯示當(dāng)前電能表的電壓、電流（包括零線電流）、功率、功率因數(shù)等運(yùn)行參數(shù)。測量誤差

7、（引用誤差）不超過1。 （其它方面以及具體標(biāo)準(zhǔn)可參見最新的國網(wǎng)關(guān)于各類智能電表的要求）國內(nèi)智能電表發(fā)展情況智能電表的創(chuàng)新工作與電科院的合作上述相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)充或者徹底改變國內(nèi)智能電表發(fā)展情況國內(nèi)電表市場情況中國電網(wǎng)分為國網(wǎng)、南網(wǎng)，其中廣東、海南、廣西、云南及貴州為南網(wǎng)，其它為國網(wǎng)。電表是國家的電量計(jì)量產(chǎn)品，由于電表長期運(yùn)行會(huì)造成計(jì)費(fèi)不準(zhǔn)確的現(xiàn)象，所以國家基本上要求5-8年更換一次電表。從最早的機(jī)械表演變?yōu)殡娮邮诫姳?，現(xiàn)在國家要改造成系統(tǒng)性的智能化電網(wǎng)，電表將成為智能化電表。招標(biāo)方式由最早的地區(qū)招標(biāo)演變?yōu)槭〖壵斜?，現(xiàn)在要國家進(jìn)行招標(biāo)。國家改造表總量約億只，09年國網(wǎng)率先啟動(dòng),2010年南網(wǎng)也將啟動(dòng)

8、。在這波改造的浪潮中，我們也將迎來新的機(jī)遇。國內(nèi)智能電表發(fā)展情況國內(nèi)電表市場情況招 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)智能電表發(fā)展情況目前國網(wǎng)競標(biāo)電表所用芯片情況：安全模塊 - 融通公司提供 （國網(wǎng)指定）電力載波芯片(PLC) - 福星曉程公司提供 （國網(wǎng)指定）MCU - 以NEC和TI為主。目前，中國電科院正與NEC洽談定制MCU的事宜，一旦最終達(dá)成協(xié)議，最終國網(wǎng)將制定NEC的某款或一個(gè)系列的單片機(jī)專用于

9、電表（有待指定，將存在很大的機(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)智能電表發(fā)展情況目前中國智能電表技術(shù)研發(fā)情況：北京工業(yè)大學(xué)數(shù)字社區(qū)教育部工程研究中心研究情況：其最早設(shè)計(jì)的智能電表方案重點(diǎn)主要在通信方面，家庭的局域網(wǎng)絡(luò)采用Zigbee的局域網(wǎng)連接方式，組成家庭各個(gè)用電器和電表之間的通信方式。電表和外界的通信使用網(wǎng)線采用網(wǎng)絡(luò)通信方式。主要工作重點(diǎn)：放在電表的通信方面認(rèn)為的難點(diǎn)：是電表用戶處的計(jì)量值和控制中心采集的計(jì)量 值會(huì)存在偏差，他們猜測是通信中問題造成的解決電表用戶處的計(jì)量值和控制中心采集的計(jì)量值之間偏差的問題，可以成為下一步共同的研究方向。

10、國內(nèi)智能電表發(fā)展情況目前中國智能電表技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r：華北電力科學(xué)研究院設(shè)計(jì)并試運(yùn)行的AMI智能配電網(wǎng)先進(jìn)計(jì)量體系將表計(jì)放在戶外（便于集中操作和防止竊電），用電顯示放在家庭內(nèi)部（便于家庭用戶隨時(shí)關(guān)注用電情況），通過紅外等通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸顯示，通過家庭局域網(wǎng)監(jiān)控每個(gè)用電器的工作狀態(tài)。工作重點(diǎn)：考慮家庭監(jiān)控方面，同時(shí)考慮到局域網(wǎng)和外部網(wǎng)絡(luò)的通信不足之處：沒有考慮其他方式的電能和其他能源的共網(wǎng)問題華北電科院希望能夠?qū)⒂?jì)量芯片集成進(jìn)MCU中，并愿意進(jìn)行前期方案討論和后期樣片的試用，這也成為下一步共同的研究方向。國內(nèi)智能電表發(fā)展情況 后期中國智能電表技術(shù)發(fā)展趨勢研究機(jī)構(gòu)情況：華中科技大學(xué)電機(jī)系主任電工儀

11、器儀表協(xié)會(huì)SC2主任委員，清華大學(xué)電機(jī)系黨委書記、電工儀器儀表協(xié)會(huì)SC1主任委，都認(rèn)為“按質(zhì)論價(jià)”一定會(huì)執(zhí)行。后面的電表一定會(huì)更加的關(guān)注電能質(zhì)量的測量。后期會(huì)更加關(guān)心電能質(zhì)量的問題企業(yè)情況：國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品，都開始測量功率因素、電壓電流相位等初步的關(guān)于電能質(zhì)量的參數(shù)。美國ADI公司根據(jù)這個(gè)情況在2009年底，推出的四款計(jì)量芯片產(chǎn)品中，其中的ADE7868和ADE7878還能監(jiān)測電能質(zhì)量參數(shù)，如SAG、峰值、周期、角度測量及相序等。ADE7878還具備基波功率測量功能，這對電能質(zhì)量監(jiān)測至關(guān)重要。 智能電表后期工作1、設(shè)計(jì)出兼容CS5464和RN8209的計(jì)量芯片，并克服當(dāng)前兩款芯片出現(xiàn)的應(yīng)用問題，初

12、步切入市場。制定一個(gè)系列的計(jì)量芯片產(chǎn)品的計(jì)劃，系列中的高端產(chǎn)品需要注重電能質(zhì)量的測量。2、解決電表用戶處的計(jì)量值和控制中心采集的計(jì)量值之間偏差 的問題。提供給電力公司更多的技術(shù)支持。3、以集成計(jì)量芯片到MCU中為突破口，與中國電科院進(jìn)行合作，爭取成為國網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中指定的MCU芯片。 對于智能電表領(lǐng)域我們首先需要找到“切入”的機(jī)會(huì)計(jì)量芯片部分計(jì)量芯片的發(fā)展歷史目前計(jì)量芯片國內(nèi)外現(xiàn)狀幾款主流的計(jì)量芯片的對比當(dāng)前計(jì)量芯片設(shè)計(jì)Spec確定計(jì)量芯片的發(fā)展歷程90年代以前：我國大量的使用機(jī)械式電表，沒有使用計(jì)量芯片90年代之后：逐步采用電子式電能表，此時(shí)使用較多的是國產(chǎn)的模擬電能表計(jì)量芯片90年代后期：國外的

13、IC設(shè)計(jì)大廠介入，推出數(shù)字式電能表計(jì)量芯片，并逐步占有絕大部分的市場份額最近兩年：隨著智能電網(wǎng)以及智能電表概念和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的提出，計(jì)量芯片開始升級換代目前計(jì)量芯片的現(xiàn)狀目前，國際上電能計(jì)量芯片一直市場由ADI、Cirrus Logic、ST、SAMES、TDK等公司占據(jù)國內(nèi)電能計(jì)量芯片設(shè)計(jì)公司主要有：復(fù)旦微電子、上海貝嶺、珠海炬力等幾家發(fā)展趨勢：測量參數(shù)不斷增加，多路測量，正反向有功電能計(jì)量，更先進(jìn)的防竊電功能，保護(hù)和穩(wěn)定性能增加，內(nèi)置寄存器器，增加通訊接口方便與MCU通訊。電能計(jì)量芯片的研發(fā)熱點(diǎn)更高的可靠性EMC/EMI試驗(yàn)長期穩(wěn)定性更多的電能質(zhì)量測試分次諧波分析、基波/諧波電能計(jì)量、電壓夾角

14、等更低的功耗節(jié)能，防竊電更大的動(dòng)態(tài)范圍DL/T 614-2007要求能夠做到10倍表以上，而失壓、失流等功能需要對啟動(dòng)電流（0.1%Ib）能夠準(zhǔn)確測量。目前主流電能計(jì)量芯片應(yīng)用情況主要公司使用的計(jì)量芯片 型號(hào)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計(jì)量芯片對比型號(hào)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

15、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(chǔ)器脈沖功率因素25mW24pin SSOP28pin SSOPRN8209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(chǔ)器脈沖無功功率32mW24pin SSOP28pin SSOPATT7051ATT7053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(chǔ)器脈沖

16、無功功率電壓電流相位23mW24pin SSOP28pin SSOPADE7878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(chǔ)器脈沖SAG、峰值周期、角度電壓電流相位基波功率40pin LFCSP目前主流電能計(jì)量芯片出現(xiàn)的問題1、CS5464的問題 客戶普遍反映，當(dāng)電網(wǎng)頻率變化時(shí)候，比如從50Hz變化 到40Hz時(shí)候，CS5464計(jì)量精度發(fā)生偏差。 進(jìn)行EMI測試時(shí)候，容易死機(jī)，或者造成寄存器存儲(chǔ)值 的偏差。2、SN8209出現(xiàn)的問題 目前，林洋反饋瑞能有產(chǎn)品問題，具體問題需要更進(jìn)一 步的跟進(jìn)了解。兩天會(huì)議總結(jié)兩天的議題：1、電能表聯(lián)合事業(yè)部工作匯報(bào)2、雙方共同介紹了智能電網(wǎng)和智能電表以及計(jì)量芯片和新產(chǎn)品研發(fā)以及新的研究方向雙方后面的工作：1、客戶處的計(jì)量和計(jì)量中心的偏差（三洋看日本方面的損耗情況，并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)；昊昱的作業(yè)是調(diào)查國內(nèi)的測量方法和誤差有多大，這項(xiàng)工作可以成為重要的“切入點(diǎn)”和定制MCU工作的亮點(diǎn)，