智能電網在奧巴馬09年新能源政策被提及后受到了廣泛的關注，同年國網總經理劉振亞提出了“堅強智能電網”建設，則為中國的智能電網指明了方向，而作為電網用戶終端的電能表，同樣與時俱進，除了在名稱前被冠以“智能”二字，在其傳統計量功能外也賦予了更多的要求和使命。
傳統電能表簡介
最早的電能表是感應式機械電能表(簡稱機械表)，它是通過電場產生磁場，對轉盤產生一個力矩而計量電能的，傳統的機械表只是作為電能計量儀器使用，功能相對而言比較單一，而且其穩定性、精度、靈敏度方面都比較難控制，需要定時做校調;隨著電子技術的發展，電子式電能表得到了越來越廣泛的應用，由于從計量到數據處理都采用集成電路為核心的電子器件，從而取消了電能表上長期使用的機械部件，使得電能表的體積大大減小，可靠性、精度大大增強，而隨著單片機、智能芯片在電能表中的運用，使得電能表有了更多更強的功能，于是又發展出了可以白天夜晚分時計量的分時電表、智能IC卡預付費電表、具有紅外抄表和異地抄表功能的電表、防竊電電表等這些多功能電能表。
但是這些多功能電能表與真正意義上的智能電表還是有很大差異的，真正的智能電表該是什么樣的呢?
智能電能表要求
我國在09年10月提出了國網智能電表企業標準，對智能電表做了一個比較明確的要求。雖然今年標準進入了全面修訂的階段，但是對智能電表的基本要求還是明確的，通常它會具備以下幾個功能。
1.需要具備雙向電能傳輸和計量功能
作為電網的入戶接口，一方面電網通過智能電表將安全、高質的電能輸送到用戶的用電設備上;而隨著新能源的廣泛應用，許多分布式新能源，如風能、太陽能等，已經在用戶端得到了充分的使用，這種微型分布式能源也可以通過智能電表反饋到電網中，與電網實現并網。所以智能電表需要具備雙向電能傳輸和計量的功能。
當然借助智能電表內部MCU強大的計算能力支持，智能電表還可以進行可靠的電能管理，比如分時管理、用戶用電情況分類管理、最大負荷控制等等。通過這些管理為一些高耗能的設備從用電高峰時段轉到非用電高峰時段提供優惠折扣，實現錯峰避峰用電，提高電網的運行效率，也為用戶節省開支。
2.需要具備雙向通信功能
這個雙向通信包括兩個方面，一個是智能電表與用戶交互終端的雙向通信，另一個就是智能電表與配電網之間的雙向通信。作為用戶終端與電網的銜接單位，智能電表可以對用戶使用終端的用電情況進行管理，而用戶終端可以將實時的將用電情況反饋給智能電表;而配電網這邊，智能電表可以通過通信網絡將用電信息發給配電網，配電網又可以通過通信網絡對智能電表進行實時調控。
目前智能電表與用戶終端的通信主要通過如ZigBee、WiFi等無線通信方式，還有一些專用總線，如M-Bus以及電力線調制解調方式來實現，用戶終端則通過能源網關與智能電表進行互聯;而智能電表與遠端的配電網之間的通訊方式也有多種形式，如電力線路的載波通訊(PLC)、無線網絡通訊 (WiMax、OFDM等)、通信網絡通訊等。這邊也順便提下，借著“智能電網”這塊金字招牌，國網也在積極建造自己專屬的電力光纖通信網絡，相信在未來幾年國網有可能構建除中國電信、中國移動、中國聯通和廣電之后的第五張光通信網絡。
3.負荷開關的控制功能
借助遠程通信功能，用戶在異地可以通過互聯網或者移動通信網絡對家里的各種智能負荷，如空調、洗衣機、冰箱、照明等實現遠端開關控制，同時通過智能電表的遠端通信功能還可以實現異地監控和報警。
當然到目前為止，國際上對智能電表還沒有廣泛接受的定義，很多概念不完善或還不明確，這也是為什么國網智能電表企業標準實施才兩年多就得全面修訂的原因。但是滿足上述三點要求基本上就可以認為是智能電表了。
智能電表發展情況
智能電表的概念最近幾年可以說炒的很熱，表面上看，是國家電網、南方電網這些政府機構在推進智能電網的建設和智能電表的安裝及改造，但是實際主導“智能化”的卻是在電子領域有著核心技術的半導體巨鱷們和一些大型的IT企業。
我們可以看到諸如飛思卡爾、德州儀器這些半導體大佬，他們有著智能電表完整的解決方案，包括最基本的計量、液晶顯示，還有擴展的通訊、防竊電功能等等，另外它們還參與各種標準的制定，比如在智能電表通信中廣泛應用的ZigBee、電力線載波通信(PLC)、、ITU-T G.9955/9956窄帶電力線載波通信標準等等。下面就簡單介紹下各半導體廠商在智能電表上的一些方案和產品。
1.飛思卡爾半導體
是由原摩托羅拉半導體部轉變而來，作為全球最大的半導體公司之一，其在汽車、消費、工控、網絡和無線通信領域有著豐富的產品線，在全球三十多個國家和地區擁有設計、研發、制造和銷售機構。
在智能電表領域，飛思卡爾提供了節能的8位和32位微控制器解決方案，其中MZ系列是專門針對中國智能電網的新標準定制的，其中集成了模數轉換器、定時器、多達69個通用輸入/輸出端口以及多種通信接口;通信模塊則通過MC1322x系列RF低功耗產品很方便的實現ZigBee應用;而在防篡改方面，通過飛思卡爾NMA766x、NMA7455x系列的加速度傳感器則可以很方便進行設計。
2.意法半導體
作為同樣屬于全球領先的半導體廠商，意法半導體也有一系列的產品在支持智能電表設計。微處理器方面，基于ARM Cotex-M內核的STM32系列集成了眾多的資源，Flash從16K到1M范圍可選，RTC降到了1uA，最多支持15個通信接口，而STM32W 更直接在芯片上集成了射頻模塊，用戶可以直接在上面進行基于IEEE 802.15.4通信協議的設計;針對電力線載波通信，意法半導體有ST7570、ST7580、ST7590這樣的產品提供;而專門針對能源計量的設計，單相電表意法半導體有STPM10來應對，三相電表意法半導體有STPMC1、STPMS2這樣的產品。
3.德州儀器
作為一家老牌半導體廠商，德州儀器的產品線也是相當豐富，在收購了國家半導體之后，其在電源管理芯片上的技術又更加強大了。智能電表應用這塊，微處理器是采用MSP430系列;在射頻IC這塊，CC2520和CC2530是屬于第二代的2.4GHz ZigBee芯片，可供ZigBee AMI之用。
智能電表市場展望
智能電表的出現極大的方便了我們的生活，隨著智能電網的建設，智能電表肯定也將進入千家萬戶。但是智能電表帶來的問題同樣也不容忽視，比如其發射的無線電波是否對人體健康造成影響，是否會對生物系統造成破換，智能電表的應用是否會造成隱私的泄露等等，也是人們越來越關注的問題;同樣，智能電表的推廣也是傳統電力行業與新興電力廠商——如半導體廠商、IT廠商利益較力的一個過程，這勢必是一個艱難而漫長的階段;另外，智能電表的大規模應用是否會對國家安全造成影響，自動抄表代替人工抄表后使得富余下來的大量人力如何處理等，這些都是智能電表在推廣中必須面對和解決的問題。
現實與我們構想的未來還有很大的差距，智能電表的發展任重道遠。 |
