智能電網(wǎng)市場(chǎng)趨勢及安森美半導體智能電表解決方案

　　智能電網(wǎng)建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò )基礎之上，旨在利用先進(jìn)傳感和測量技術(shù)、先進(jìn)設備技術(shù)、先進(jìn)控制方法，以及先進(jìn)決策支持系統技術(shù)，實(shí)現電網(wǎng)可靠、安全、經(jīng)濟、高效、環(huán)境友好和使用安全的高效運行。本文將談及智能電網(wǎng)及智能電表市場(chǎng)，并介紹作為應用于綠色電子產(chǎn)品的首要高性能、高能效硅方案供應商安森美半導體的智能電網(wǎng)及智能電表解決方案。

　　高速發(fā)展的智能電網(wǎng)及智能電表市場(chǎng)

　　在綠色節能意識的推動(dòng)下，以智能電表為核心的智能電網(wǎng)成為世界各國競相發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域。發(fā)展智能電網(wǎng)也能讓公用事業(yè)機構及用戶(hù)受益。如智能電網(wǎng)可幫助電力機構降低運營(yíng)支出、減少竊電、優(yōu)化運營(yíng)及即時(shí)響應用戶(hù)需求等。用戶(hù)也有機會(huì )享受到更靈活的定價(jià)，因網(wǎng)絡(luò )計量節省成本及幫助實(shí)現家庭自動(dòng)化等。此外，智能電網(wǎng)的發(fā)展還面臨其它一些有利因素，如管制放松加劇競爭、各種無(wú)線(xiàn)標準(ZigBee、PLC、Wi-Fi、WiMax和蜂窩移動(dòng)通信等)爭相涌現等。

　　在這些有利因素的推動(dòng)下，智能電網(wǎng)的發(fā)展前景頗受看好。以智能電表為例，預計全球出貨將從2008年的僅數百萬(wàn)部增長(cháng)至2014年的約5,000萬(wàn)部，年復合增長(cháng)率(CAGR)高達48%。而從技術(shù)趨勢來(lái)看，未來(lái)將超向雙向實(shí)時(shí)通信、開(kāi)放式平臺/模塊化服務(wù)。系統集成也將是重要的未來(lái)趨勢，預計可更新、插電式混合動(dòng)力汽車(chē)(PHEV)以及家庭自動(dòng)化等將集成到智能電網(wǎng)系統之中。智能電表也將超向采用先進(jìn)計量體系(AMI)，并成為未來(lái)家庭區域網(wǎng)絡(luò )(HAN)的組成部分。

　　安森美半導體基于A(yíng)MIS-49587和NCS5650的智能電表解決方案

　　用于電能輸送的中低壓交流配電線(xiàn)也可作為數據通信的傳輸介質(zhì)。電力線(xiàn)載波 (PLC) 通信技術(shù)就是通過(guò)載波方式在配電線(xiàn)上高速傳輸模擬或數字信號的技術(shù)。利用已有的電力配電網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行通信不需要重新布線(xiàn)，信號不會(huì )因為通過(guò)建筑物墻壁被衰減和屏蔽，成本更為低廉，這使該技術(shù)在電表自動(dòng)抄表系統、燈光控制等諸多領(lǐng)域備受青睞。

　　安森美半導體針對低/中壓電力線(xiàn)數據通信開(kāi)發(fā)了擴頻型移頻鍵控(S-FSK) PLC調制解調器(Modem)——AMIS-49587。它是一個(gè)高集成度、符合IEC61334標準的低功率PLC方案，適用于智能電網(wǎng)自動(dòng)讀表及管理、街道照明控制、智能電力插頭(power plug)和建筑物自動(dòng)化等。這是安森美半導體既早期的AMIS-30585之后發(fā)展到第二代PLC調制解調器產(chǎn)品，其核心是一個(gè)32位ARM處理器，完成物理層和MAC層的處理，運行S-FSK調制解調的算法，同時(shí)也管理與外部MCU的通信。該器件包含了所有S-FSK信號處理、MCU接口管理等模擬、數字部分。AMIS-49587支持先進(jìn)計量體系(AMI)，用于公用事業(yè)機構與電表之間的雙向通信，支持遠程讀表、斷開(kāi)開(kāi)關(guān)連接及負載控制。目前全球26.5億部電表中僅有約8%是自動(dòng)化電表，故AMIS-49587這樣的支持智能電表應用的調制解調器芯片應用前景非常廣闊。

　　AMIS-49587是采用S-FSK調制方式及精確濾波的窄帶PLC收發(fā)器，可實(shí)現長(cháng)距離電力線(xiàn)的強固低數據率通信，以及2,400 bps的半雙工可調節速率通信。不到20 kHz的低工作頻率及自動(dòng)中繼器(repeater)功能，令通信更加可靠，通信誤差比現有方案更低。該器件是目前唯一在工業(yè)現場(chǎng)有超過(guò)8年的成功應用驗證的器件。

　　AMIS-49587利用安森美半導體的混合信號技術(shù)，在一個(gè)集成電路中集成了模擬調制解調器前端和數字后處理功能。其最突出的特點(diǎn)在于，作為PLC收發(fā)器，除了完成物理層S-FSK信號的收發(fā)、調制解調外，它還包含了媒體訪(fǎng)問(wèn)控制器(MAC)子層的處理，使設計人員無(wú)需涉及PHY和MAC協(xié)議傳輸細節問(wèn)題，把更多精力放在應用層的開(kāi)發(fā)，而大多數競爭方案需要復雜的嵌入式軟件來(lái)執行與AMIS-49587相同的功能。