按照中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司建設(shè)“智能電網(wǎng)”的發(fā)展計(jì)劃：2009至2010年為智能電網(wǎng)的規(guī)劃試點(diǎn)階段；2011年至2015年為全面建設(shè)階段，加快特高壓電網(wǎng)和城鄉(xiāng)配電網(wǎng)建設(shè)；2016年至2020年建成統(tǒng)一的、堅(jiān)強(qiáng)的“智能電網(wǎng)”。
德州儀器(TI)智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)部市場(chǎng)營(yíng)銷經(jīng)理James Hao將如何有效提升電能傳輸效率、強(qiáng)化電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全、通過(guò)實(shí)時(shí)通信和消費(fèi)通信管理有效分擔(dān)電網(wǎng)負(fù)荷，并實(shí)時(shí)監(jiān)控電網(wǎng)電能消耗狀態(tài)，列為目前智能電網(wǎng)領(lǐng)域最為關(guān)注的熱點(diǎn)話題。因此，在TI智能電網(wǎng)解決方案中，電網(wǎng)輸配電、智能家庭/樓宇和智能表計(jì)三大領(lǐng)域被重點(diǎn)關(guān)注，而其所仰仗的，正是以嵌入式處理器(16/32位MCU、DSP、多核處理器、無(wú)線IC)，模擬IC(電源管理、線性邏輯、高性能模擬器件)，以及相關(guān)軟件所組成的TI完整信號(hào)鏈解決方案。
作為TI最早切入的領(lǐng)域，智能表計(jì)對(duì)TI的重要性不言而喻。據(jù)稱，15年來(lái)，該公司在電表、氣表、水表等流量表市場(chǎng)的出貨量已高達(dá)8,000萬(wàn)片。James Hao展示了一款TI于2012年底開(kāi)發(fā)出的智能儀表開(kāi)發(fā)平臺(tái)，集成了最新的主處理器、應(yīng)用處理器、通信模塊(Wi-Fi、ZigBee、NFC預(yù)付費(fèi)、窄帶PLC電力線)、計(jì)量模塊(支持單相、三相電表)、以及相應(yīng)的軟件庫(kù)，用戶完全可以根據(jù)自身實(shí)際需要替換其中不同的模塊和組件，以完成針對(duì)智能電網(wǎng)不同應(yīng)用的開(kāi)發(fā)工作。
但他同時(shí)也坦承，目前國(guó)內(nèi)整個(gè)智能電表環(huán)境，因?yàn)槌杀娟P(guān)系，對(duì)芯片價(jià)格相當(dāng)敏感，采用電表計(jì)量和電表主控分離的方案仍占據(jù)主流，這對(duì)TI主推的將兩者結(jié)合在一起的Soc方案起到了不小的阻力?！暗珡娜蚯闆r來(lái)看，歐洲和東南亞70-80%的市場(chǎng)都已采用SoC方案，我相信中國(guó)遲早也會(huì)采用?！?
另一個(gè)挑戰(zhàn)則來(lái)自市場(chǎng)對(duì)窄帶PLC電力線載波通信技術(shù)的接受程度。James Hao說(shuō)，這是TI新的投資方向。與傳統(tǒng)FSK方案不同，窄帶OFDM(正交頻分復(fù)用)技術(shù)能夠提供比較高的數(shù)據(jù)傳輸速率和網(wǎng)絡(luò)安全性，也可以通過(guò)多種射頻技術(shù)，例如ZigBee、Wi-Fi、1GHz以下無(wú)線射頻技術(shù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸和采集。但因?yàn)槌杀驹?，它在中?guó)的商用化進(jìn)程，仍然需要通過(guò)更多的試驗(yàn)和市場(chǎng)推廣。
由于存在多種制式電表(FSK/OFDM/ZigBee)，市場(chǎng)對(duì)支持多種通信模式的數(shù)據(jù)集中器和采集器需求量猛增，性能要求也持續(xù)走強(qiáng)。特別是一型集中器，不但要有豐富的外設(shè)用以支持不同的通信模式和制式，還要具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧處理能力，傳統(tǒng)的8位/16位MCU已無(wú)法勝任，必須尋求性能更強(qiáng)的核心處理器。此外，采用Cortex-M3/M4內(nèi)核的二型集中器，通過(guò)搭配高集成度模擬前端和不同協(xié)議棧，短時(shí)間內(nèi)就可實(shí)現(xiàn)用戶端電表與輸配電提供者之間的有效雙向數(shù)據(jù)通信，也是目前電網(wǎng)招標(biāo)的熱點(diǎn)。
本文下一頁(yè)：越來(lái)越多半導(dǎo)體公司的加入使得智能電網(wǎng)正變成一個(gè)擁擠的領(lǐng)域
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在ADI公司市場(chǎng)經(jīng)理張松剛看來(lái)，智能電網(wǎng)是一種使用信息和通信技術(shù)對(duì)電網(wǎng)內(nèi)信息進(jìn)行采集，并基于采集到的信息(例如發(fā)電廠和電能消耗的對(duì)等信息)可以自動(dòng)協(xié)調(diào)的電網(wǎng)。智能電網(wǎng)通過(guò)電力系統(tǒng)的高度自動(dòng)化，可以改進(jìn)發(fā)電和配電的效率、可靠性、經(jīng)濟(jì)性以保證電力網(wǎng)絡(luò)的可持續(xù)發(fā)展。而作為組成智能電網(wǎng)的基本要素，智能電子設(shè)備(IED)負(fù)責(zé)提供系統(tǒng)所需要的檢測(cè)、測(cè)量、保護(hù)和控制功能。
ADI公司市場(chǎng)經(jīng)理張松剛 |
因此，各半導(dǎo)體廠商需要努力使自身的技術(shù)和產(chǎn)品貼上信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的“智能標(biāo)簽”，才能充分迎合堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的需求。但他也同時(shí)提醒業(yè)內(nèi)同行說(shuō)，目前，越來(lái)越多半導(dǎo)體公司的加入使得智能電網(wǎng)正變成一個(gè)擁擠的領(lǐng)域，嘗試將通用產(chǎn)品融入到智能電網(wǎng)應(yīng)用中來(lái)的做法開(kāi)始變得不明智。因?yàn)殡S著對(duì)第一代產(chǎn)品的超越，智能電網(wǎng)設(shè)備公司目前正需要為這些產(chǎn)品的應(yīng)用尋求越來(lái)越多的個(gè)性化解決方案。
張松剛稱，智能電網(wǎng)正成為ADI所具有的最大發(fā)展機(jī)遇之一，公司甚至還專門成立了一個(gè)從事智能電網(wǎng)和其他能源應(yīng)用的新機(jī)構(gòu)。目前，ADI在智能電網(wǎng)領(lǐng)域的活動(dòng)分為三類：可再生能源、輸配電以及計(jì)量。以輸配電為例，2012年，ADI與上海遠(yuǎn)景數(shù)字信息有限公司合作展開(kāi)項(xiàng)目，致力于開(kāi)發(fā)滿足IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站IED通用平臺(tái)。該方案核心器件采用了ADI雙核Blackfin處理器ADSP-BF60x(2個(gè)500 MHz內(nèi)核)、16通道模擬輸入(2個(gè)AD7606)、Cyclone IV FPGA和4個(gè)以太網(wǎng)端口，以確保滿足IEC61850應(yīng)用要求。
“智能電網(wǎng)的概念應(yīng)用在輸配電領(lǐng)域主要意味著電力自動(dòng)化和變電站數(shù)字化，其設(shè)計(jì)均基于國(guó)際通用的IEC61850標(biāo)準(zhǔn)?！睆埶蓜偨榻B說(shuō)，“目前來(lái)看，數(shù)字化變電站IED設(shè)計(jì)主要挑戰(zhàn)和考慮因素包括：復(fù)雜的通信協(xié)議和多種不同的通信協(xié)議棧、實(shí)時(shí)性要求非常高的信號(hào)處理能力并且有很高的系統(tǒng)可靠度、廣域IED時(shí)間同步、系統(tǒng)成本和開(kāi)發(fā)成本、以及‘平臺(tái)’式開(kāi)發(fā)。”
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責(zé)編：Quentin
