據(jù)德州儀器智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)部市場(chǎng)營(yíng)銷經(jīng)理JamesHao介紹說在最近5—10年里無論是在發(fā)展中國(guó)家還是發(fā)達(dá)國(guó)家智能電網(wǎng)都將是越來越熱的話題。TI主要針對(duì)電網(wǎng)在應(yīng)用中的遇到的以下幾個(gè)亟待解決問題提供完整的解決方案。
1. 電網(wǎng)傳輸效率太低，在傳輸過程中，有20%—30%的電力損耗。
2. 一旦電網(wǎng)出現(xiàn)問題，如何快速定位，發(fā)現(xiàn)并解決問題。
3. 如何防止網(wǎng)絡(luò)攻擊，提高智能電網(wǎng)的安全性。
4. 在電網(wǎng)用電高峰時(shí)，如何平衡電網(wǎng)負(fù)荷，有效引導(dǎo)家庭用電消費(fèi)模式。
所有這些問題的解決都依賴于半導(dǎo)體技術(shù)，德州儀器在整個(gè)智能電網(wǎng)建設(shè)中提供完整全套的解決方案，從芯片的開發(fā)到解決方案，以及相關(guān)軟件和硬件的開發(fā)等。包括智能電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施(包括集中器、電源監(jiān)控與保護(hù)、可再生能源、HV電路斷路器)、智能電表(電表、水表、氣表、熱量表、熱量分配表)、智能家庭及樓宇(物聯(lián)網(wǎng)、IHD/網(wǎng)關(guān)、恒溫器、智能家用電器、需求響應(yīng)單元、電路斷路器、充電電動(dòng)車輛)。如下圖所示：
圖：TI提供完整的智能電網(wǎng)工具及解決方案
在電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用層面上，有別于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上主流的FSK電力線載波通訊，TI的解決方案是可以提供相對(duì)比較高的數(shù)據(jù)傳輸速率和網(wǎng)絡(luò)安全性并支持歐洲主流的G3、PRIME G3 PLC以及后續(xù)正在發(fā)展的P1901.2的PLC技術(shù)。它可以通過多種射頻技術(shù)，包括Zigbee、Wi-Fi和1GHz以下的無線射頻技術(shù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸和采集。集中器可以通過TI的終端計(jì)量設(shè)備，采用智能電表解決方案，包括智能水表、氣表、流量表，通過射頻或電力線載波通訊的傳輸方式將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)絋I的系統(tǒng)。值得注意的是由于國(guó)內(nèi)比較通用的還是FSK電力線載波通訊，但TI采用的是窄帶PLC解決方案，這就導(dǎo)致新一代PLC技術(shù)在中國(guó)商用化的問題，由于FSK的低傳輸速率，只有1-2Kbps的速率，而無論是PRIME還是G3帶寬都達(dá)到了幾十Kps的傳輸速率，速度提高了幾十倍，同時(shí)，PLC技術(shù)的抗干擾能力由于FSK，所以PLC是必然的發(fā)展趨勢(shì)。就像手持通訊一樣，F(xiàn)SK更像以前的GSM，OFDM類似于現(xiàn)在的3G，對(duì)電力線載波技術(shù)來講是不同代的技術(shù)，可以看得到的是在歐洲，PRIME已經(jīng)在歐洲大規(guī)模商用，在日本、北美、東南亞很多國(guó)家都已經(jīng)開始建G3試驗(yàn)網(wǎng)，也在測(cè)試這個(gè)技術(shù)，所以新技術(shù)逐漸取代舊技術(shù)是歷史的必然。這只是一個(gè)時(shí)間問題，它需要在國(guó)內(nèi)進(jìn)行更多的試驗(yàn)和市場(chǎng)推廣。這是個(gè)逐漸改變的過程，我們不可能短時(shí)間內(nèi)將所有表從FSK變成PLC,這就導(dǎo)致了我們將面臨著現(xiàn)有設(shè)備互聯(lián)互通的問題，TI提供的解決方案相當(dāng)于通訊基站的集中器，無論是FSK或者OFDM還是基于Zigbee的電表，就數(shù)據(jù)集中器來說是要有一個(gè)非常靈活的集中器平臺(tái)可以介入不同制式的電表，電表和電表之間是不可能通過不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通訊，都是通過集中器進(jìn)行通訊，最后再將相關(guān)的信息送到最終服務(wù)提供商的服務(wù)器上。
在智能電表應(yīng)用層面上，可以說是TI在貫穿在整個(gè)智聯(lián)電網(wǎng)的各個(gè)環(huán)節(jié)中最為擅長(zhǎng)的部分，TI在15年前就切入這一應(yīng)用，針對(duì)中國(guó)的市場(chǎng)推出了8000萬片計(jì)量表計(jì)，包括電表、水表、氣表的各種計(jì)量芯片和主處理器。TI已經(jīng)推出針對(duì)智能電表應(yīng)用的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，無需在片外加上Flash或者SDRAM來完成特定的功能，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
在智能家庭及樓宇應(yīng)用層面上，TI推出了功能完善的智能儀表評(píng)估板解決方案，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
國(guó)家智能電網(wǎng)的變革正在緩慢進(jìn)行中，很多技術(shù)還處于探討階段。FSK向PLC轉(zhuǎn)變也還要經(jīng)過一個(gè)漫長(zhǎng)的過渡過程，作為方案提供商，TI也正在推動(dòng)PLC技術(shù)和SoC方案在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用。無可否認(rèn)，TI整套的創(chuàng)新智能電網(wǎng)解決方案在加速中國(guó)電網(wǎng)發(fā)展中扮演著重要的角色。
