智能電網(wǎng)智能電表計(jì)量芯片(XXXX126)

1、昊昱集團(tuán)昊昱集團(tuán)武漢昊昱微電子有限公司技術(shù)部武漢昊昱微電子有限公司技術(shù)部2010年年1月月27智能電網(wǎng)、智能電表、智能電網(wǎng)、智能電表、計(jì)量芯片及其發(fā)展方向計(jì)量芯片及其發(fā)展方向討論會(huì)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(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

2、希望攜手三洋昊昱希望攜手三洋 智能電網(wǎng)更多的合作機(jī)會(huì)智能電網(wǎng)更多的合作機(jī)會(huì)尋找尋找大綱大綱智能電網(wǎng)和智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)智能電網(wǎng)和智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)當(dāng)前電表的技術(shù)水平和標(biāo)準(zhǔn)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)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(shì)智能電表和智能電表的發(fā)展趨勢(shì)當(dāng)前計(jì)量芯片的情況當(dāng)前計(jì)量芯片的情況昊昱昊昱下一步工作計(jì)劃的確定下一步工作計(jì)劃的確定尋找電表中其它的機(jī)會(huì)尋找電表中其它的機(jī)會(huì)智能電網(wǎng)智能電網(wǎng)將能夠?qū)⒛軌蚝螢橹悄茈娋W(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

3、再生能源智能電網(wǎng)概念智能電網(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(cè)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(chǎng)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)用新的設(shè)備增加更多新的應(yīng)用更高級(jí)的管理更高級(jí)的管理

4、系統(tǒng)系統(tǒng)各級(jí)控制各級(jí)控制系統(tǒng)系統(tǒng)各種能源以及各種能源以及先進(jìn)的輸配電先進(jìn)的輸配電經(jīng)濟(jì)的經(jīng)濟(jì)的分配分配能源能源優(yōu)化優(yōu)化資產(chǎn)資產(chǎn)優(yōu)化優(yōu)化需求需求優(yōu)化優(yōu)化傳輸傳輸優(yōu)化優(yōu)化信息和傳輸信息和傳輸管理管理傳輸傳輸自動(dòng)化自動(dòng)化先進(jìn)的先進(jìn)的傳感器傳感器終端終端管理管理分配分配自動(dòng)化自動(dòng)化先進(jìn)的先進(jìn)的計(jì)量計(jì)量火電站火電站電力線電力線變電站變電站終端終端設(shè)備設(shè)備電壓電壓控制控制可再生可再生能源能源智能電網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程的自動(dòng)、可視、可控、互動(dòng)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)家庭家庭用戶用戶智能電表智能電表 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

5、電表智能電表概念智能電表概念 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(cè)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

6、力研究的方向。智能電表功能展望智能電表功能展望 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)智能電表發(fā)展情況國內(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

7、程：國網(wǎng)電科院國網(wǎng)電科院中國電科院中國電科院下達(dá)任務(wù)下達(dá)任務(wù)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)部門具體負(fù)責(zé)部門具體負(fù)責(zé)部門制定提交制定提交制定提交制定提交國網(wǎng)電科院國網(wǎng)電科院中國電科院中國電科院討論討論溝通溝通審核通過審核通過從調(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)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)

8、于0.5s/d；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1.0s/d。 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(cè)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(cè)量誤差（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)

9、展情況國內(nèi)智能電表發(fā)展情況國內(nèi)電表市場(chǎng)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〖?jí)招表，現(xiàn)在要國家進(jìn)行招標(biāo)。國家改造表總量約3.5-4億只，09年國網(wǎng)率先啟動(dòng),2010年南網(wǎng)也將啟動(dòng)。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)智能電表發(fā)展情況國內(nèi)電表市場(chǎng)情況招招 標(biāo)標(biāo) 信信 息息國網(wǎng)表國網(wǎng)表(KK/PCS)南

10、網(wǎng)表南網(wǎng)表(KK/PCS)農(nóng)網(wǎng)農(nóng)網(wǎng)(KK/PCS)總量總量(KK/PCS)130901002010年年2010202011年年3020202012年年3020202013年年3030202014年年201020國內(nèi)智能電表發(fā)展情況國內(nèi)智能電表發(fā)展情況目前國網(wǎng)競(jìng)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8

11、209以及炬力的7051系列（未指定）國內(nèi)智能電表發(fā)展情況國內(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(cè)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。國內(nèi)智能電表發(fā)展情況國內(nèi)智能電表發(fā)展情況目前中國智能電

12、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(shì)研究機(jī)構(gòu)情況：華中科技大學(xué)電機(jī)系主任電工儀器儀表協(xié)會(huì)SC

13、2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(cè)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(cè)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(cè)電能質(zhì)量參數(shù)，如SAG、峰值、周期、角度測(cè)量及相序等。ADE7878還具備基波功率測(cè)量功能，這對(duì)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。 智能電表后期工作智能電表后期工作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，

14、初步切入市場(chǎng)。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(cè)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(duì)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(duì)比 當(dāng)前計(jì)量芯片設(shè)計(jì)Spec確定計(jì)量芯片的發(fā)展歷程計(jì)量芯片的發(fā)展歷程n 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n 90年代之后：逐步采用電子式電能表，此時(shí)使用較多

15、的是國產(chǎn)的模擬電能表計(jì)量芯片n 90年代后期：國外的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(chǎng)份額n 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(jí)換代目前計(jì)量芯片的現(xiàn)狀目前計(jì)量芯片的現(xiàn)狀 目前，國際上電能計(jì)量芯片一直市場(chǎng)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(shì)：測(cè)量參數(shù)不斷增加，多路測(cè)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)電能計(jì)量芯片的研發(fā)熱

16、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(cè)試 分次諧波分析、基波/諧波電能計(jì)量、電壓夾角等 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(duì)啟動(dòng)電流（0.1%Ib）能夠準(zhǔn)確測(cè)量。目前主流電能計(jì)量芯片應(yīng)用情況目前主流電能計(jì)量芯片應(yīng)用情況主要公司主要公司使用的計(jì)量芯片使用的計(jì)量芯片 型號(hào)型號(hào)備注備注杭州華立杭州華立RN8209寧波三星寧波三星RN8209許繼電氣許繼電氣CS5464泰瑞捷泰瑞捷RN8209浩寧達(dá)浩寧達(dá)RN8209江蘇林洋江蘇林洋RN8209反映反映8029有應(yīng)用問題有應(yīng)用問題杭州西力杭州西

17、力RN8209科陸電子科陸電子RN8209思達(dá)高科思達(dá)高科RN8209反映了反映了CS5464的使用問題，后期使用的使用問題，后期使用RN8209北京博納北京博納CS5464北京煜邦北京煜邦CS5464沒有反饋沒有反饋CS5464的使用問題的使用問題目前主流電能計(jì)量芯片對(duì)比目前主流電能計(jì)量芯片對(duì)比型號(hào)型號(hào)通道個(gè)數(shù)通道個(gè)數(shù)接口接口精度精度參數(shù)參數(shù)輸出方式輸出方式電能質(zhì)量電能質(zhì)量功耗功耗封裝封裝ADE7755電壓1通道電流1通道無無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

18、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