TI前瞻性解決方案滿足未來(lái)智能電網(wǎng)需求

德州儀器（TI）在本月召開的中國(guó)國(guó)際表計(jì)大會(huì)上，展出了電力線通信（PLC）、數(shù)據(jù)集中器和儀表測(cè)量SoC等創(chuàng)新的智能電網(wǎng)解決方案。

自2009年，分三階段建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃發(fā)布以來(lái)，消費(fèi)者對(duì)智能電網(wǎng)的關(guān)注熱度持續(xù)上升，智能電網(wǎng)與消費(fèi)者的關(guān)系也越來(lái)越緊密。

夏熱冬冷的時(shí)候，我們的電網(wǎng)峰值會(huì)造成非常高的電網(wǎng)用電負(fù)荷，如何通過(guò)實(shí)時(shí)的通訊和消費(fèi)通信管理有效分擔(dān)電網(wǎng)負(fù)荷呢？除了對(duì)消費(fèi)者用電習(xí)慣的引導(dǎo)，智能電網(wǎng)的傳輸效率和網(wǎng)絡(luò)安全也都要基于特定的技術(shù)和設(shè)備。

哪些核心技術(shù)能夠?qū)?jié)能產(chǎn)生決定性的影響？半導(dǎo)體技術(shù)扮演了非常重要的角色。無(wú)論是實(shí)時(shí)信號(hào)處理還是網(wǎng)絡(luò)傳輸和用戶數(shù)據(jù)收集，都需要特定的技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)才能達(dá)到所需效果。

據(jù)德州儀器智能電網(wǎng)解決方案市場(chǎng)營(yíng)銷經(jīng)理James Hao介紹，針對(duì)上述各個(gè)環(huán)節(jié)，TI提供了從智能電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、智能儀表，到智能家庭和樓宇的完整的解決方案，如下圖所示。

圖：TI提供完整的智能電網(wǎng)工具及解決方案

以TI在中國(guó)國(guó)際表計(jì)大會(huì)上展出的PLC方案為例。中國(guó)市場(chǎng)上現(xiàn)在用的比較多的是FSK電力線載波通訊，TI的解決方案則支持歐洲主流的G3、PRIME和IEEE-1901.2采用的窄帶OFDMA的電力線載波通訊，它可以提供相對(duì)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)，包括Zigbee、Wi-Fi和1GHz以下的無(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。

又如，下圖所示的TI最近推出的功能完善的智能儀表評(píng)估板，它集成了最新的通信技術(shù)和應(yīng)用處理器，可以開發(fā)多種針對(duì)智能電網(wǎng)的應(yīng)用。據(jù)James Hao介紹，這是模塊化的評(píng)估工具，用戶可以根據(jù)他的實(shí)際需要替換其中不同的模塊和部件，比如主處理器，可以用16位、32位的MCU、DSP、ARM處理器以及多核的DSP+ARM處理器完成特定的終端設(shè)備核心板的處理。除了核心板，還有不同的通訊模塊，比如Wi-Fi模塊，Zigbee或1GHz以下的通訊模塊，NFC預(yù)付費(fèi)模塊，窄帶PLC電力線載波通訊模塊。在計(jì)量方面，根據(jù)客戶的需要，如果需要單相、三相電力線計(jì)量模塊可以選用不同的模塊插在板子上完成特定的信號(hào)分析和處理。與此同時(shí)，TI會(huì)提供相關(guān)的軟件庫(kù)、窄帶PLC通訊軟件協(xié)議棧，同時(shí)還有計(jì)量、上層DMS，預(yù)付加密等相關(guān)軟件協(xié)議棧也都會(huì)提供給客戶。

圖：TI智能儀表電路板

據(jù)TI中國(guó)區(qū)智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理Charles介紹，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)應(yīng)用比較多的電表其計(jì)量部分和主控部分是分開的。在歐洲、印度、東南亞以及北美市場(chǎng)，采用SoC方案的越來(lái)越多，計(jì)量部分和控制部分合在一起來(lái)做，TI已經(jīng)推出針對(duì)這個(gè)市場(chǎng)的SoC方案。

TI推出的SoC計(jì)量前端，是高集程度的SoC芯片，單芯片可以完成三相電表的設(shè)計(jì)。這一方案采用了MSP430超低功耗的16位MCU，可以完成7路24比特的高精度采樣和之后的電能分析集成。同時(shí)，還提供了比較大的內(nèi)部存儲(chǔ)器單元，無(wú)需在片外加上Flash或者SDRAM來(lái)完成特定的功能，也不需要在單芯片上加上外設(shè)存儲(chǔ)器就可以完成低成本的三相電表計(jì)量設(shè)計(jì)。安全方面，包括實(shí)時(shí)RTC和180比特AEC硬件加密模塊都已經(jīng)集成到了這個(gè)芯片上。它還有非常豐富的外設(shè)，包括串口、并口和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器等。

圖：TI面向多相位智能電表的全面集成型SoC

在歐洲市場(chǎng)，已經(jīng)可以看到全集成的SoC智能電表解決方案，包括計(jì)量部分和通訊模塊，把RF、PLC部分都要集成到同一顆芯片里，整個(gè)電表里面只有一顆主控芯片。作為方案提供商，TI也正在推動(dòng)SoC方案在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用。此外，TI現(xiàn)有的窄帶PLC技術(shù)，也將在國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的電力線通信方案升級(jí)時(shí)大有所為。