飞思卡尔创新智能电表解决方案助力智能电网建

随着能源的不断发展和应用,对能源的计量也显得越来越重要,同时资源计量收集装置也成为了新的增长点。随着家用的能源显示器、恒温器及负载控制器的不断普及,供应用仪表智能化之路也逐渐打开,逐渐实现双向网络,为用户和运营商共同提供便利。

深度分析:看智能电表如何雄霸能源管理领域

智能电表在智能电网中的作用及应用前景

飞思卡尔创新智能电表解决方案助力智能电网建设

目前常用的供应用仪表主要包括计算电力消耗的电表、测量液体消耗的仪表、计量热能消耗的仪表等。尤其是随着国家智能电网建设,智能电表逐渐成为主流,市场需求扩大,产品技术水平和性能质量都不断在提升。

2012年9月6日

2012年9月19日

2011年9月5日

煤气表和水表的智能化也在不断推动,通过内置嵌入式控制器,以连接到计量传感器、显示器以及无线发射器或收发器等通信部件。同时低功耗已经成为仪表设计中必须要考虑的重要环节,智能化与节能降耗都同等重要。

随着绿色能源管理成逐步全球化,使用智能系统和无线技术来高效利用能源和其他资源成为普遍情况。一开始的想法相对简单,如果在传统仪表装置中嵌入智能 和通信连接,就能远程接入此仪表所收集的数据。其中率先出现且效果最明显的应用,莫过于读表和收费程序的简化。通过表面上看似简单的强化通信连接,构成了 网络系统,随之而来的便是更多应用和创新作法改变了能源测量、定价和消耗的方式。

近年来,在低碳经济、绿色节能及可持续发展思想的推动下,如何进一步提高电网效率,积极应对环境挑战,提高供电可靠性和电能质量,完善电力用户服务,适应更加开放的能源及电力市场化环境需要,对未来电网的发展提出了更高的要求。智能电网的概念应运而生并成为全球电力行业共同研究和探讨的热点。

早在2008年金融危机开始的之前,智能电网已经开始成为全球许多国家所重视的项目之一。如今,作为经济刺激方案的重要途径,智能电网及其所带动的智能电表已经为美国、欧洲许多政府部门大力支持。在中国,智能电表已然成为智能电网的基础配备之一,扮演着智能电网发展先行者的角色。 从全球数据趋势来看,为了有效地掌控电力状况,智能电表在全球各国的部署和建设也正在如火如荼地展开。日前,市场研究机构派克咨询公司(Pike Research)发布了一份名为《智能电表市场预测》的报告,报告中指出随着各国政府不遗余力地扩大智能电表的部署工作,市场将经历一波高潮。报告中显示,未来10年, 全球智能电表安装量将增加约4倍。派克统计称,截止2011年底,全球智能电表安装数量将达到2.51亿台,预计2015年这一数字将翻一番,上升至5.35亿台,到2020年将可能达到约10亿台的规模。报告尤其指出,该产业在亚洲市场的将迅猛崛起,特别是在中国。 欧洲智能电表市场也涨势汹汹。研究咨询公司Frost&Sullivan预测,到2017年欧洲智能电表数量在基于2010年水平的基础上将增长26%,其中英国的增长潜力最大,紧随其后的是法国和西班牙。此前欧盟第三个能源指令亦旨在到2020年实现80%的智能电表普及率。在2010年,瑞典已经实现100%的智能电表普及率,意大利安装的电表几乎全部是智能电表,数量达到3350万。报告预计,2010~2017年,英国智能电表增长率预计达到109%。 庞大市场吸引着全球领先的智能电表解决方案厂商投入大量的研发与技术力量。作为该市场解决方案的重要供应商,飞思卡尔的MZ系列微控制器、ColdFire MCU以及DSC系列等,都成为市场上极为流行的智能电表解决方案的首选。其一系列用于计量应用的半导体产品包括:用于煤气、水和热能的气体或液体流量计的超低功耗8位S08微控制器、用于单相和三相电表的高度集成的32位ColdFire MCU、用于电力线调制解调器的56F80xx系列数字信号控制器、用于能源网关和宽带路由器的基于ARM内核的32位i.MX应用处理器、用于篡改检测的加速度传感器、用于煤气表、水表和暖气表的气流或水流的压力传感器,以及用于家域网内置MCU的ZigBee收发器等。 飞思卡尔具有丰富的智能计量解决方案:如先进智能仪表解决方案,能够执行各种计量、控制和通信功能。比如,基于飞思卡尔EM系列最高端的MCF51EM256的多相电表参考设计。该设计中包含必要的硬件和软件,使智能电表的开发变得更迅速、便捷。 MC9S08GW系列是计量专用的LCD MCU,是基于经过验证的S08内核的低功耗8位MCU系列,适用于单相电表和流量表、煤气表、水表以及热表等的应用。MC9S08GW具有两个独立的16位SAR ADC,以及可对煤气和水流量进行传感器自动解码的位置计数器,使该系列适合各种表类的应用。 飞思卡尔另一个微控制器系列MC9S08LH64/36系列,它是低功耗绿色解决方案,具备延长电池寿命、提高测量精度和简化开发过程等特点。其16位集成模数转换器也可以帮助实现快速采样和精确测量,且不需增加额外成本。 凭借多年对智能电网行业的关注和研究,飞思卡尔在整合全球研发力量的基础上,不断推出能够促进电能管理行业发展的各种创新技术,坚持以开放的视野支持电能管理部门应对电网改造给行业带来的挑战。其诸多“电表参考设计”完整解决方案可为开发者提供完整的即插即用解决方案,不仅能降低成本和加快面市时间,更将加速一体化智能电网的建设。 来源:电子工程专辑

有多个住家并使用中央暖气系统的建筑物中则往往会用到热量计和热成本分配器,能够计量特定时间传送至某位置的热量。热能计一般也会内置嵌入式控制器,并结合显示器和通信部件以测量热流的流动和温度。

能源计量生态系统所监测和控制的能源相当广泛,包括气、水、电和热能源。对于来自住宅、商业及产业设备的计量信息,共享的计量收集装置会以固定的时间 间隔进行取样并计算,之后再提供给服务提供商。自动读表功能带来了极大便利,同时现在的设备正在发展双向网络,如此可进一步让个人和公司更有效地利用他们 所消耗的能源。家用的能源显示器、恒温器及负载控制器在市场上渐渐普及,这些工具能进一步提高控制水平。运营商也能享有双向网络系统的好处,因为这能改善 可靠性并提供互动收费机制。

支撑中国乃至全球智能电网的将是通信技术、信息处理技术和控制技术,对应到相关的市场将涉及智能电表、网络基础设施及其控制、智能数据管理。智能电表作为智能电网建设的重要基础装备,加快智能电表产业链整合,促进其产业化,对于电网实现信息化、自动化和互动化具有支撑作用。

一般来说,无论是哪种供应用仪表都会具有定量测量功能,以精确进行计量。同时这些仪表都拥有控制和校准工恩能够,以补偿量测系统中的小变化。其通信功能能够支持仪表进行参数配置,同时进行数据传输,实现双向网络。而电源管理功能则能够体现低功耗设计,当电力下降时,尽可能的降低功耗,以确保系统的稳定。

公用仪表基本类别

智能电网简介

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计量装置相关应用相当广泛,主要分为三类。最常见的就是计算电力消耗的电表。其次是测量液体消耗的仪表,比如水、天然气或燃油等。第三类则是计量热能消耗的仪表,通常指热量表或是热成本分配器。

智能电网就是电网的智能化,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。

标签: 计量仪表 智能化

关于电表,按功能可被分为两大功能区:计量或测量功能以及通信子系统。计量功能的要求因区域和仪表种类而异,其中的一些变量包括测量 相位的数目、测量精确度、因使用时间而异的费率要求、通信层所需的安全级别等。一般而言,这些系统会测量客户所消耗的电力、负载的电力因子以 及耗电的时间,以支持多重费率的计量。这些测量依靠能和系统中的电源相数数量相匹配的各种传感技术。一般大众的仪表多为单相,而商业和工业客户则可能拥有 多相仪表。一般而言,这些仪表会使用来自主管线的电力,不过仍需要另外的电力供应,例如电池或超级电容,以便在断电或是供电条件恶劣时仍能维持运作。

目前就全世界来说,由于各国经济发展状况、电网建设水平的具体情况不同,其智能电网的建设动因和关注点也存在差异。美国主要关注电力网络基础架构的升级更新,同时最大限度地利用信息技术,实现系统智能对人工的替代。

煤气和水表一般是以电池供电并含有嵌入式控制器,可接到计量传感器、显示器以及通信部件,主要是无线发射器或收发器。它们通常使用容积式流 量计测量单位流量流过此仪表的次数。针对较黏稠的液体,其流量是以磁铁或轴杆的旋转来计算,每一次的旋转会被转换为一个电气信号,并由嵌入式控制器累计。 不太黏稠的液体如天然气,则可能是以超音波传感器测量庞大的流量。无论待测物的性质为何,低功耗都是这些系统中极为关键的设计参数,因为电力线通常不会拉 至这些仪表所在之处。图片 1

欧洲则重点关注可再生能源和分布式能源的发展,提高供电可靠性和电能质量,并带动整个行业发展模式的转变。中国的智能电网以特高压骨干输电网为基础,建立坚强的输电系统,实现能源的大范围合理配置。

尽管各国对智能电网的关注点有所不同,但智能电网建设的目标都是实现电网运行的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全,智能电网的基本特征都包含电网和用户之间的互动。智能电表作为智能电网互动性的良好媒介,在智能电网的建设中发挥着不可替代的作用。

智能电表的功能及特点

智能电表是在电子式电表的基础上发展而来的。20世纪70年代,研究人员成功研制出利用模拟和数字电路实现电能计量功能的电子式电能表,克服了传统的感应式机械电表人工抄表效率低,数据偏差大,防窃电功能差等弊病。在此基础上,通过不断扩展数字技术的应用,电子式电表具备了分时计费、预付费等功能。智能电表实现了对电子式电表的全面突破,以智能芯片为核心,集成包括具有双向信息交流功能的读表器,一套操作管理系统和数据库,构建应用计算机技术、通信技术等多系统的交流平台,实现电功率计时计量、自动计费、即时双向通信和优化用电等功能。

支持浮动电价

与传统电表相比,智能电表是可编程的电表,除了能够满足一定准确度的电能计量以外,能够测量和存储的数据更多,功能更加强大。如随时保存带有时标的电能数据,根据预先设置时间间隔进行测量和存储各类电能和电量数据等,支持分时电价或实时电价和需求侧管理,满足实时电价下的电能计量。

双向通信功能

智能电表内置通信模块,具有双向通信功能,通过双向通信网络和数据中心进行信息交流。供电企业可以通过智能电能表或其他方式将对用户感兴趣的电网信息通知用户,方便用户提前准备,改变自己的用电方式。定时、定期向用户发布用户的用电信息,用户可掌握自己的实时用电情况。在执行实时电价时,供电企业能够通过智能电能表向用户发布实时电价信息,用户可以根据实时电价安排用电计划,在节省电费的同时为降低电网高峰负荷作贡献。

智能家电控制

智能电能表具有与智能家电的通信控制功能,能够由智能电能表根据实时电价通过设定参数实现对家电的起停控制,削减用电高峰的负荷,提高用电低谷时的负荷,在不需要增加任何用户投资的情况下,通过改变大功率用电设备的使用时间,达到节约用电费用的目的,同时也对电网的削峰填谷作出贡献。

双向计量

对于具有自备发电能力、储能设备和再生分布式电源的大用户,智能电能表能够根据实时电价指导用户经济合理地分配发电量和购买电量的数量,使得用户的用电费用最低。鼓励用户投资安装民用的太阳能、风能及高能储电设备,鼓励用户投资蓄冷、蓄热和蓄电等设备,改变用电方式而节约用电,减少对电网电量的需求,减低供电系统的负荷,节约燃料消耗,舒缓废气排放和温室效应,降低用户电费开支。

智能电表应用试点效果显著,英国对安装智能电表的试点用户及电网进行优化运行效果测试。根据智能电表监视器统计。来源:

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