智能电网智能电表计量芯片XXXX

昊昱集团武汉昊昱微电子有限公司技术部2010年1月27智能电网、智能电表、计量芯片及其发展方向讨论会讨论会的目的会议的背景：随着全球智能电网概念的提出并实施，中国的智能电网的建设也如火如荼的展开。中国国家电网公司智能电网规划即将出台，部分智能电网标准和研究框架有望在春节前出台，这意味着中国智能电网今年将正式进入可操作阶段。中国国家电网2010年的电网投资将在2700亿元左右，而未来电网智能化建设的投资总额预计将达到4000多亿元，可能还会有追加，而这些投资最大的受益者就是电力设备制造商和元器件供应商。昊昱希望携手三洋智能电网更多的合作机会寻找大纲智能电网和智能电网的发展趋势当前电表的技术水平和标准合作讨论关于计量芯片的技术指标智能电表和智能电表的发展趋势当前计量芯片的情况昊昱下一步工作计划的确定寻找电表中其它的机会智能电网

将能够…何为智能电网？各国的情况智能电网的主要特征智能电网的主要技术智能电网的国际标准智能电网的发展目标中国目前现状提高能源效率用户参与管理更多可再生能源智能电网概念

智能电网：（SmartGrid，部分地区译为智慧电网）就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”

它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。

其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。从整个过程建立智能电网概念‘新的设备增加更多新的应用’更高级的管理系统各级控制系统各种能源以及先进的输配电经济的分配能源优化资产优化需求优化传输优化信息和传输管理传输自动化先进的传感器终端管理分配自动化先进的计量火电站电力线变电站终端设备电压控制可再生能源‘智能电网将实现整个过程的自动、可视、可控、互动’家庭用户智能电表智能电表概念智能电表标准国内智能电表的情况后期关于智能电表方面的发展规划昊昱公司与智能电表智能电表概念

电表：这个是用电单位与电力公司之间连接点的一个量测装置。电力公司就是依据电表的数据来向各个用电单位收费。

智能电表：则是利用了网络通讯做一个类似电力公司与家庭之间的闸门。就像是家里利用ADSL或是Cable与电信公司或有线电视公司的连接点一样。智能电表概念的理解智能电网智能家庭智能电表能源管理太阳能智能照明节能家电氢能源汽车负载中心发电站变电和传输智能电表将成为沟通智能电网和智能家庭的“桥梁”目前的电表与最终的智能电表比较起来，还有很大的距离，只能称之为“电子式电能表”。如何实现最终的智能电表，将是昊昱与三洋需要共同努力研究的方向。智能电表功能展望智能电表将是建立家庭和供电企业双向。智能电表被采用用于构建家庭局域网络，家庭局域网将帮助创建一个能源网关来连接到智能电器和其他用电密集的设备。

随时根据实时的电价控制用电，实现用电最优化。其它可再生能源如风能、太阳能、氢电池、生物沼气等输出电力赚钱，同时增加能源利用效率以及减少碳排放。国内智智能电电表发发展情情况智能电电表标标准的的制定定中国电电科院院参与与国网网电表表标准准的制制定，，该标标准是是中国电电科院院（北北京））和国网电电科院院（南南京））共同制制定，，并且且提交交进行行审批批。具具体的的各个个方面面标准准的制制定，，由电电科院院下面面负责责的具具体的的研究究所和和相关关科室室负责责制定定和撰撰写。。制定流流程：：国网电电科院院中国电电科院院下达任任务下达任任务具体负负责部部门具体负负责部部门制定提提交制定提提交国网电电科院院中国电电科院院讨论沟通审核通通过从调研研情况况看，，智能能电表表部分分标准准的制制定，，通过过一个个或者者几个个部门门的个个别或者几几个有有关人人员即即可完完成。。昊昱昱和三三洋在在电表表智能能化的的道路路上，，所做做的创新工工作，，经过过努力力，最最终都都可带带来智智能电电表标标准的的变化化。国网目目前关关于智智能电电表的的部分分标准准三相电电子式式多功功能表表部分分要求求：时钟部部分：采用用具有有温度度补偿偿功能能的内内置硬硬件时时钟电电路，，在正正常工工作温温度及及工作作电压压范围围内，，内部部时钟钟准确确度应应优于于0.5s/d；在使使用温温度（（-25℃～60℃℃）范围围内，，在交交流供供电和和直流流电池池供电电条件件下，，时钟钟准确确度优优于1.0s/d。RS485通信：有电电气隔隔离的的RS-485接口，，且波波特率率可设设置，，其范范围为为1200-9600bps或以上上，通通信规规约应应符合合DL/T645的要求求。计量部部分：具有有正向向有功功电能能、反反向有有功电电能计计量功功能能能测量量、记记录、、显示示当前前电能能表的的电压压、电电流（（包括括零线线电流流）、、功率率、功功率因因数等等运行行参数数。测测量误误差（（引用用误差差）不不超过过±1％。（其它它方面面以及及具体体标准准可参参见最最新的的国网网关于于各类类智能能电表表的要要求））国内智智能电电表发发展情情况智能电电表的的创新新工作作＋与电科科院的的合作作＝上述相相关标标准的扩充充或者者彻底改变变国内智智能电电表发发展情情况国内电电表市市场情情况中国电电网分分为国国网、、南网网，其其中广广东、、海南南、广广西、、云南南及贵州为为南网网，其其它为为国网网。电表是是国家家的电电量计计量产产品，，由于于电表表长期期运行行会造造成计计费不准确确的现现象，，所以以国家家基本本上要要求5-8年更更换换一一次次电电表表。。从最最早早的的机机械械表表演演变变为为电电子子式式电电表表，，现现在在国国家家要要改改造造成成系系统统性的的智智能能化化电电网网，，电电表表将将成成为为智智能能化化电电表表。。招标标方方式式由由最最早早的的地地区区招招标标演演变变为为省省级级招招表表，，现现在在要要国国家家进进行招招标标。。国国家家改改造造表表总总量量约约3.5-4亿只只，，09年国国网网率率先先启启动动,2010年南南网网也也将将启启动动。。在在这这波波改改造造的的浪浪潮潮中中，，我我们们也也将将迎迎来来新的的机机遇遇。。国内内智智能能电电表表发发展展情情况况国内内电电表表市市场场情情况况招标信息国网表(KK/PCS)南网表(KK/PCS)农网(KK/PCS)总量(KK/PCS)130901002010年2010202011年3020202012年3020202013年3030202014年201020国内内智智能能电电表表发发展展情情况况目前前国国网网竞竞标标电电表表所所用用芯芯片片情情况况：：安全全模模块块----融通通公公司司提提供供（国国网网指指定定））电力力载载波波芯芯片片(PLC)----福星星晓晓程程公公司司提提供供（国国网网指指定定））MCU----以NEC和TI为主。目前，，中国电科院院正与NEC洽谈定制MCU的事宜，一旦旦最终达成协协议，最终国国网将制定NEC的某款或一个个系列的单片片机专用于电电表（有待指定，，将存在很大大的机会）计量芯片----主要是CS5464、锐能8209以及炬力的7051系列（未指定）国内智能电表表发展情况目前中国智能能电表技术研研发情况：北京工业大学学数字社区教教育部工程研研究中心研究究情况：其最早设计的的智能电表方方案重点主要要在通信方面面，家庭的局局域网络采用Zigbee的局域网连接接方式，组成成家庭各个用用电器和电表之间的的通信方式。。电表和外界界的通信使用用网线采用网网络通信方式。。主要工作重点点：放在电表表的通信方面面认为的难点：：是电表用户户处的计量值值和控制中心心采集的计量量值会存在偏差差，他们猜测测是通信中问问题造成的解决电表用户户处的计量值值和控制中心心采集的计量量值之间偏差的问问题，可以成成为下一步共共同的研究方方向。国内智能电表表发展情况目前中国智能能电表技术发发展状况：华北电力科学学研究院设计计并试运行的的AMI智能配电网先先进计量体系将表计放在户户外（便于集集中操作和防防止窃电），，用电显示放放在家庭内部（（便于家庭用用户随时关注注用电情况）），通过红外外等通信方式进进行数据传输输显示，通过过家庭局域网网监控每个用用电器的工作状状态。工作重点：考考虑家庭监控控方面，同时时考虑到局域域网和外部网网络的通信不足之处：没没有考虑其他他方式的电能能和其他能源源的共网问题题华北电科院希希望能够将计计量芯片集成成进MCU中，并愿意进进行前期方案案讨论和后期样样片的试用，，这也成为下下一步共同的的研究方向。。国内智能电表表发展情况后期中国智能能电表技术发发展趋势研究机构情况况：华中科技大学学电机系主任任电工仪器仪仪表协会SC2主任委员，清华大学电机机系党委书记记、电工仪器器仪表协会SC1主任委，都认为“按质质论价”一定定会执行。后后面的电表一一定会更加的的关注电能质量的的测量。后期期会更加关心心电能质量的的问题企业情况：国内企业产品品，都开始测测量功率因素素、电压电流流相位等初步步的关于电能质质量的参数。。美国ADI公司根据这个个情况在2009年底，推出的的四款计量芯芯片产品中，其其中的ADE7868和ADE7878还能监测电能能质量参数，如SAG、峰值、周期期、角度测量量及相序等。。ADE7878还具备基波功功率测量功能能，这对电能能质量监测至至关重要。智能电表后期期工作1、设计出兼容容CS5464和RN8209的计量芯片，，并克服当前前两款芯片出出现的应用问问题，初步切切入市场。制制定一个系列列的计量芯片片产品的计划划，系列中的的高端产品需需要注重电能能质量的测量量。2、解决电表用用户处的计量量值和控制中中心采集的计计量值之间偏偏差的问题。提供供给电力公司司更多的技术术支持。3、以集成计量量芯片到MCU中为突破口，，与中国电科科院进行合作作，争取成为为国网标准中中指定的MCU芯片。对于智能电表表领域我们首首先需要找到到“切入”的的机会计量芯片部分分计量芯片的发发展历史目前计量芯片片国内外现状状几款主流的计计量芯片的对对比当前计量芯片片设计Spec确定计量芯片的发发展历程90年代以前：我我国大量的使使用机械式电电表，没有使使用计量芯片片90年代之后：逐逐步采用电子子式电能表，，此时使用较较多的是国产产的模拟电能能表计量芯片片90年代后期：国国外的IC设计大厂介入入，推出数字字式电能表计计量芯片，并并逐步占有绝绝大部分的市市场份额最近两年：随随着智能电网网以及智能电电表概念和相相关标准的提提出，计量芯芯片开始升级级换代目前计量芯片片的现状目前，国际上上电能计量芯芯片一直市场场由ADI、CirrusLogic、ST、SAMES、TDK等公司占据国内电能计量量芯片设计公公司主要有：：复旦微电子子、上海贝岭岭、珠海炬力力等几家发展趋势：测测量参数不断断增加，多路路测量，正反反向有功电能能计量，更先先进的防窃电电功能，保护护和稳定性能能增加，内置置寄存器器，，增加通讯接接口方便与MCU通讯。电能计量芯片片的研发热点点更高的可靠性性EMC/EMI试验长期稳定性更多的电能质质量测试分次谐波分析析、基波/谐波电能计量量、电压夹角角等更低的功耗节能，防窃电电更大的动态范范围DL/T614-2007要求能够做到到10倍表以上，而而失压、失流流等功能需要要对启动电流流（0.1%Ib）能够准确测测量。目前主流电能能计量芯片应应用情况主要公司使用的计量芯片型号备注杭州华立RN8209宁波三星RN8209许继电气CS5464泰瑞捷RN8209

浩宁达RN8209

江苏林洋RN8209反映8029有应用问题杭州西力RN8209

科陆电子RN8209思达高科RN8209反映了CS5464的使用问题，后期使用RN8209北京博纳CS5464北京煜邦CS5464没有反馈CS5464的使用问题目前主流电能能计量芯片对对比型号通道个数接口精度参数输出方式电能质量功耗封装ADE7755电压1通道电流1通道无500:1动态范围误差0.1%正向有功脉冲无15mWCS5464电压1通道电流2通道SPI1000:1动态范围误差0.1%瞬时电压电流电压电流有效值视在、有功、无功功率因素存储器脉冲功率因素25mW24pinSSOP28pinSSOPRN8209电压1通道电流2通道SPIRSIO1500:1动态范围误差0.1%电压电流有效值视在、有功、无功线频率存储器脉冲无功功率32mW24pinSSOP28pinSSOPATT7051ATT7053电压1通道电流2通道SPI2000:1动态范围误差未说明电压电流有效值视在、有功、无功电压频率电压电流相位存储器脉冲无功功率电压电流相位23mW24pinSSOP28pinSSOPADE7878电压1通道电流3通道SPII2C1000:1动态范围误差0.1%瞬时电压电流电压电流有效值视在、有功、无功功率因素存储器脉冲SAG、峰值周期、角度电压电流相位基波功率40pinLFCSP目前主流电能能计量芯片出出现的问题1、CS5464的问题客户普遍反映映，当电网频频率变化时候候，比如从50Hz变化到40Hz时候，CS5464计量精度发生生偏差。进行EMI测试时候，容容易死机，或或者造成寄存存器存储值的偏差。2、SN8