智能電表新標準具前瞻性

        2009年10月，國家電網公司公布了智能電表新標準。新標準包括12個規(guī)范，細化了單相智能電表和三相智能電表設計、制造、管理和維護的各項指標。

        行業(yè)人士對新標準均給予了高度評價。“國家電網公司制定的標準已經走在了歐美各國的前面。”飛思卡爾半導體微控制器事業(yè)部亞太區(qū)市場部經理曾勁濤表示，“雖然一些歐洲國家也曾經出臺一些智能電表標準，但中國的國家電網公司的新標準應該是全球頭個如此細化、功能要求如此之高的智能電表標準。”據悉，該標準不僅對單相智能電表和三相智能電表的規(guī)格提出具體要求，還對智能電表的顯示、外觀結構和安裝尺寸、材料及工藝等型式提出了細致的要求。

        很顯然，此次國家電網公司制定新標準有兩大意圖：首先，新標準對智能電表行業(yè)提出了統(tǒng)一的要求，將為國家電網公司正在規(guī)劃部署的智能電網打下基礎。因為目前國內各省市都有自己的智能電表標準，各種各樣的標準無法把國內電網互聯(lián)在一起。標準的統(tǒng)一，將是智能電網建設的重要一環(huán)。其次，新標準對規(guī)范智能電表市場起到一定作用。目前，我國電表市場較為混亂，電表企業(yè)大大小小有上千家，價格也無規(guī)律可循。一些電力系統(tǒng)的下屬電表制造企業(yè)一年也就生產幾萬臺智能電表，這一局面并不利于產業(yè)發(fā)展。新標準對電表企業(yè)的綜合實力有基本的要求，因此新標準對于整頓市場、培育有**能力的大廠有積極推動作用。

        未來5年是換表高峰期

        2010年～2014年，中國將進入智能電表更換高峰期。但5年內可能更換新表的數量，目前還沒有統(tǒng)一的說法。根據國家電網公司5年685億元的投資，業(yè)內人士估計國家電網公司將采購1.7億臺左右的AMR/AMI電表。其中75%是單項智能電表，25%是三項智能電表。2009年11月，在新標準出臺僅一個月之后，國家電網公司進行了智能電表的首輪招標。有說此次招標的數量是300萬臺單相表和26.4萬臺三相表，也有說是200萬臺單相表和60萬臺三相表。*終有10多家電表企業(yè)中標，但數量尚無統(tǒng)一說法。

        2010年，國家電網公司肯定會在春節(jié)后進行多次招標，預計今年國內將更換3000萬臺到5000萬臺智能電表。

        新標準對MCU提出高要求

        此次智能電表新標準提出的技術要求非常高，為此，所有電表企業(yè)都需要重新設計方案。而對于電表MCU企業(yè)而言，新標準的技術要求也具有巨大的挑戰(zhàn)性。“從總的功能上來說，原來廠家設計的微控制器(MCU)，幾乎沒有能夠滿足國家電網公司新標準的。”恩智浦半導體大中華區(qū)微控制器產品市場助理經理王維表示，“因此，每家企業(yè)現在都在針對新標準設計新產品。”
記者了解到，對比老標準，新標準對電表在計量、費控、通信、功耗、電子線路布線上均有更高要求。“為此，一些原先MCU的附加功能變成了必需的功能。”意法半導體大中國區(qū)MCU產品市場經理JamesWiart介紹說，“例如更高的計算能力(DMIPS)來滿足電表高性能的要求；更多的存儲器使更復雜的數據處理成為可能；更多的I/O以支持周邊器件，如SPI、I2C、智能卡、SUART以及RTC等。”

        具體說來，過去非常簡單的表需要8KFlashMCU，現在，60KFlash以上的MCU才能滿足新標準的基本要求。同時，MCU的串口至少是3路甚至更多。而且，由于新標準要求在電池供電情況下電表至少運行5年，因此，平均來看，整表的電流強度要低于30微安。分配到MCU上，MCU的電流強度要在幾微安到10微安左右。

 

        國家電網公司新標準規(guī)范

        《智能電能表功能規(guī)范》《單相智能電能表型式規(guī)范》《三相智能電能表型式規(guī)范》《0.2S級三相智能電能表技術規(guī)范》《0.5S級三相智能電能表技術規(guī)范》《0.5S級三相費控智能電能表(無線)技術規(guī)范》《1級三相費控智能電能表(無線)技術規(guī)范》《1級三相費控智能電能表(載波)技術規(guī)范》《1級三相費控智能電能表技術規(guī)范》《1級三相智能電能表技術規(guī)范》《單相智能電能表技術規(guī)范》《智能電能表信息交換**認證技術規(guī)范》

        特色MCU新方案挑戰(zhàn)老方案

        目前，對比市場上的老方案，一些新MCU（微控制器）方案提供了更加適合電表應用的功能。

方案一：飛思卡爾MZ系列單片機

        設計細節(jié)貼近電表設計需求

        該系列產品兼容性高。系列產品采用同一套開發(fā)工具，軟件和模塊移植性強，大大減少開發(fā)時間，降低開發(fā)成本。外置LCD驅動，簡化電路板布線。讓客戶把LCD驅動和LCD放在一起，減少布線，提高方案抗干擾能力。5V芯片。雖然3V芯片比5V芯片在降低功耗方面更有優(yōu)勢，但是目前計量芯片和載波模塊都是5V的，在同一方案中有兩個不同的電壓域就需要做各種轉換，增加了系統(tǒng)的成本并降低了可靠性。為此，MZ系列*終設計為5V芯片。

方案二:  恩智浦ARM核心單片機

        ARM平臺易于開發(fā)

        恩智浦Cortex-M0和Cortex-M3單片機方案。目前重點方案包括LPC1700和LPC1100。

        恩智浦對Cortex-M0進行了精簡處理，指令更易使用，易于被原來使用8位和16位MCU的工程師接受。而且，在M0核上采用C語言編程，代碼效率更高，程序所占容量更小，可節(jié)省綜合成本。此外，產品基于ARM平臺，可以做到無縫快速移植。統(tǒng)一平臺可以節(jié)省研發(fā)成本，降低研發(fā)時間。客戶易于獲得相關代碼、資料和其他信息。在工具、軟件上易獲得更好的支持。

方案三STM8L和STM32單片機

        提供全系列智能電表元器件

        意法半導體STM8L和基于ARMCortex-M3STM32的方案。

        意法半導體提供全系列智能電表元器件，包括MCU、計量IC、電源供電、實時時鐘、電力線載波及存儲器等。而且，各類元器件完全符合新標準要求。

        電表MCU行業(yè)將重新**

        由于**次招標給予廠家的準備時間非常短，**次中標的方案并不是非常優(yōu)化的方案，這些方案主要以通過測試為主。記者了解到，在**次招標后，所有的智能電表企業(yè)和MCU企業(yè)進行的大量設計都圍繞方案優(yōu)化和成本降低展開。

        根據市場調研公司iSuppli在2009年**季度公布的調研數據，在單相表MCU市場上，日系企業(yè)NEC/瑞薩占有60%左右的市場，接下來是微芯16%，德州儀器9%，意法半導體5%，飛思卡爾3%。在**次招標中，由于時間緊迫，多數客戶只能在已有方案上進行改動，因此，估計MCU的市場分布變化不大。而**次招標之后，電表廠商要根據新標準開展新的設計，MCU企業(yè)也會抓住新標準提供的新機遇，展開新一輪激烈的競爭。預計將會有大量的新方案進入智能電表市場，參與未來的招標。

        市場上占有率較高的日系MCU產品存在一些典型的問題。例如，日系MCU產品相對更加封閉，軟件不太開放，客戶不易切換到其他平臺上；與此同時，日系產品8位和32位芯片采用不同平臺，客戶開發(fā)單相電表、三相電表以及設備需要維護兩個獨立的開發(fā)平臺，開發(fā)時間長，成本高；而且，日系產品沒有集成RTC和EEPROM，電表整體成本較高。

        而新智能電表MCU在上述問題上都有**性**，因此，我們認為智能電表MCU市場將進行新一輪**。實際上，像飛思卡爾這些動作較快的廠商，已經推出新的產品系列，其在**次招標中就成功將自己的市場占有率提高了一倍。