概览

随着越来越多法律法规的出台，能源用户在电价和公用事业的选择方面拥将拥有更多自由，从而得以优化其能源成本。但是，随着可再生能源发电量的增加，本地公用事业需要一种更有效的方式来监控用户消耗的电量，以便调整常规的发电量。公用事业的业务模式 — 预付费与后付费，将主要由当地的消费和付款习惯决定。因此，未来的电表将需要可靠的双向通信路径来满足这些需求。要选择的解决方案将取决于当地情况，且可以是有线或无线的方案。尽管提出的解决方案针对单相并联电表，但相同的工作原理也适用于基于电流互感器和基于罗氏线圈的感测方法（通过感应提供固有隔离）。

系统优势:

  • 作为建议的集成智能模拟前端 RL78/I1C 微控制器（MCU）的替代方案，最终解决方案可以使用具有成本效益的 RL78/I1B MCU（I1C 的一种设计变型，没有硬件加密）；这两款器件均集成了 24 位 Sigma–Delta (ΣΔ) ADC。
  • 计算出的电能参数将被数字化，并通过光隔离器 (PS9821) 经 UART 传输到应用控制器。根据线路数量，串行接口基于可能需要的“n”个隔离器。
  • 所选的应用程序控制器 (RA6M1) 是一款具有 512kB 闪存和 256kB RAM 的 Cortex®-M4 器件。
  • 所建议的 LED/IrDA 和 RS-485 接口 (ISL3179E) 解决了发电场所和/或用电场所双向串联连接的能力。
  • 对于电网质量较差的偏远乡村部署，必须提供 2G 或 5G 无线连接。
  • 机械开关是一种常用的篡改检测方法，在电表盒被打开时会触发寄存器标记。
  • 对于城市部署，必须通过数据记录器实现 Sub-GHz 通信或通过电力线通信 (PLC) 实现有线连接；RAA604S00 支持专有的频移键控 (FSK) 或 Wi-SUN 协议，R9A06G037 以及后续的线路驱动器 (ISL15102) 支持 3G-PLC 和 PRIME 规范。
  • PS2561FL 光隔离器是符合 G3 过零检测要求设备的理想选择，过零检测要求对于非隔离和隔离耦合设计而言均是必需的。
  • 无线模块的标称电压限定为 3.8V（最低 3.3V）。电源将必须通过自身的 DC/DC 降压稳压器 (ISL85412) 单独提供；但是，是否必须将该系统与系统的其余部分电流隔离尚需讨论，且还需考虑成本问题。
  • 系统的其余部分（计量除外）可以通过类似的独立 DC/DC 降压稳压器 (ISL85412) 供电，因为其他组件的标称电源电压通常为 3.3V。
  • 为了确保通过完整的信号路径实现电流隔离，必须通过单独的 LDO (ISL80410) 来提供计量系统电源；还可以使用一个附加的 LDO 为 RS-485 调制解调器供电。