怎样挑选适合智能电表的PLC调制调解器

近年来，在绿色节能意识的推动下，以智能电表为中心的智能电网成为欧美日中等诸多国家竞相开展的一个重点领域。如欧盟委员会强制要求2022年前所有欧盟成员国的电表都替换为智能仪表。美国也计划在每个家庭都装置智能仪表。我国也在2009年5月开端提出构建刚强智能电网的设想，预备投资高达4万亿元，计划阅历当时的试点和2011年开端的建设等阶段后，到2020年根本完成设想。在此推动下，电网技能面对着一场重要的革命，而不只是简略的技能演进。

　　在智能电网中，智能电表发挥要害的作用，能够运用户与电力体系之间完成互动。如一方面协助电力组织了解用户的用电规律，为顶峰用电或低谷用电设定差异化的电价；另一方面，用户也能够合理调整自己的用电计划，然后优化电费开销。从功用模块来看，智能电表除了电源和计量模块外，还触及到数据存储功用，需选用牢靠的存储器；此外，双向实时通讯是智能电网的重要特征，故通讯模块至关重要，需求挑选合适的通讯方法及相应的佳解决计划。

　　实际上，智能电网是一个庞大体系，触及电力、通讯及运用等多个层次，以及局域网(LAN)和广域网(WAN)等不同网络类型。其间，LAN衔接家庭或建筑物内的不同类型的智能电表到数据集中器(concentrator)。就这一段的网络衔接而言，一般它们对通讯速率的要求不高，主要的考虑要素是减少本钱，常见的通讯方法有无线射频网络，或有线的电力线载波(PLC)或电力线宽带(BPL)等。详细选用何种通讯方法，需求考虑各国电网实际情况等要素，一起先行先试国家的做法也会供给学习含义。

　　例如，在欧洲动力商场有重要影响力的法国电力(ElectricitédeFrance,EDF)于2009年中发动了当时上大的智能电表项目Linky，计划到2017年在法国部署3,500万个智能电表。这个项目为智能电表到数据集中器之间的通讯挑选了PLC技能，然后再运用通用分组无线业务(GPRS)技能将数据传送到该公司的数据中心。考虑到我国的智能电网仍在试点阶段，法国ERDF的挑选对我国等其他国家也具有学习含义。

　　PLC调制技能的挑选

　　虽然PLC技能供给了一种低本钱的挑选，但电力线的初衷并不是用于通讯，故在运用PLC通讯时也面对一些应战。特别是规划人员需求密切注意会出现的信号衰减和噪声问题，反之也要求杂乱的收发器技能。

　　为了抑制由噪声导致的信号衰减，减少误码率，并改善频率功率，有必要运用合适的信号调制技能。实际上，电力组织在部署智能电表抄表体系时，有多种不同的调制方法，但主要的有三种，分别是正交频分复用(OFDM)、相移键控(PSK)和扩频型频移键控(S-FSK)。

　　OFDM的理论带宽较高，但实际上在低压网络中的噪声条件下会损失很大一部分的带宽，而且OFDM的运用本钱较高，作业时还消耗可观的电能。PSK调制技能的运用本钱很低，但不是特别牢靠，功用会遭到相位噪声影响，而且无法充分掩盖较长距离。比较较而言，虽然S-FSK的数据率比OFDM低，但更担任智能电表运用。这种调制技能能完成牢靠的通讯，一起运用本钱更低，消耗的电能也更少。因而，就当时的智能电网PLC运用而言，杂乱度低、商用潜力更大及有牢靠现场运用记载的S-FSK调制技能无疑是更合适的挑选。

　　实际上，法国ERDF的Linky项目规范中，物理层参考规范是IEC61334-5-1/EN50065，其间规定的调制技能就是S-FSK，通讯频率为符号频率(markfrequency,Fm)63.3kHz和空频(spacefrequency,Fs)74kHz，传输速率2.4Kbps，并与50Hz电气网络频率物理同步。

　　半导体PLC调制解调器的运用优势

　　半导体在开发PLC调制解调器方面具有较长的历史。速率1.2kb的AMIS-30585为早前推出，开始开发时就契合IEC61334规范(SFSK规范)，迄今已历经8年的现场运用检验。新近推出的AMIS-49587是一款高集成度、契合规范的低功率PLC计划，支持PLC现场部署要求的4种不同形式，如NO_CONFIG、MASTER(集中器)、SLAVE(电表)和SPY(给测试人员的原始数据)，十分合适智能电表以及智能街灯和智能插座等运用。与AMIS-30585比较，AMIS-49587支持2.4kb的更高半双工可调节通讯速率速率，契合比如ERDF规范这样的商场新要求，目前现已取得法国原设备制造商(OEM)的先期运用，在我国也已取得数家电表客户的选用。两款器材引脚对引脚兼容，为客户供给了更大的规划便利。

　　AMIS-49587契合IEC61334-5-1规范，为客户供给很多运用优势。例如，这器材根据ARM7TDMI处理器内核，一起包含物理接口收发器(PHY)和媒体访问控制器(MAC)层，使其以单芯片计划结合了模仿调制解调器前端和数字后处理功用，而大多数竞赛计划需求杂乱的嵌入式软件来履行与AMIS-49587相同的功用。规划人员运用AMIS-49587调制解调器，能够简化规划，能在不到一个季度的时间内开宣布全套互操作PLC计划，还减少开发及运用本钱。实际上，根据AMIS-49587的调制解调器计划中仅运用2颗IC(另一颗为NCS56502APLC线路驱动器)，外加16颗电阻、17颗电容、2个二极管、1个晶体和1个脉冲变压器，总元件数量仅为39个，供给低物料单(BOM)本钱。

　　此外，AMIS-49587选用S-FSK调制技能，结合高分辨率的滤波算法，配以主动可信值/中继器(repeater)功用，供给根据长距离电力线的高牢靠性数据通讯。通讯误差比其它可选及现有计划更低。这器材藉板载低颤动锁相环(PLL)与交流主电源(mains)信号同步。因为包含16位分辨率的模仿前端，使器材具有极优的噪声免疫性和的接纳灵敏度。

　　AMIS-49587的易用性也很。因为内嵌协议处理功用，使规划人员无需触及PHY和MAC协议传输细节问题，节省多达50%的软件开发消耗，然后加速上市时间，减少总本钱。这器材藉串行接口直接衔接至用户主微控制器(MCU)。

　　AMIS-49587一起兼容于单相和多相电表，满足客户不同需求。此外，其能耗也比根据数字信号处理器(DSP)的计划更低，十分合适智能电表至集中器的PLC通讯运用。为了协助规划人员加速开发进程，安森美半导体还供给评估套件AMIS49587EVK，便利用户开发。这套件内含2个PLC调制解调器，用于在客户端与服务器端之间配置通讯；还包含开源图形用户界面，用于配置端到端通讯。

　　半导体为智能电表运用供给完好计划

　　与普通电表比较，智能电表无疑是更为杂乱的体系。而安森美半导体为智能电表运用供给完好的解决计划，除了上述用于通讯运用的PLC调制解调器和线路驱动器计划外，还供给用于电源办理、丈量和存储等要害功用的解决计划。如在电源办理模块，能够运用安森美半导体的NCP1014、NCP1015等AC-DC转换器，LM2596、NCP3063和CS51411等DC-DC转换器，MC78L05、MC7805、CAT6217和CAT6219等低压降(LDO)稳压器，以及NTMFS4823等中压及高压FET。此外，在智能电表运用中，也可选用安森美半导体系列EEPROM、SDRM等存储器，以及ESD/TVS、SIM卡接口、逻辑、USB维护、监控、I/O扩展、时钟和温度传感器等。

　　在方兴未已的智能电网运用中，智能电表发挥要害作用。规划人员需求为智能电表与数据集中器之间的通讯挑选合适的通讯方法，而PLC现已成为业界先导公司及先期实验项目的挑选，颇具演示及学习含义。规划人员需求为PLC通讯挑选调制解调器计划。安森美半导体用于PLC的调制解调器产品契合规范及客户规范，并供给很多运用优势，如简化规划、减少本钱、减少耗电、供给牢靠通讯及加速上市进程等。安森美半导体更为智能电表运用供给包含电源/电源办理及维护、通讯、丈量和存储等要害功用的完好解决计划，便利客户的挑选，协助他们减少采购本钱及加速产品上市。

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