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专访安森美:电力线通信是智能电表的难点

2012-09-18 20:19:46 来源:与非网记者 轩小静

对于智能电表来讲,电力线对通信来说远不是理想的介质。其阻抗、干扰都是实时变化的,对载波信号的衰减也很严重。另一方面,电磁骚扰的规范限制了PLC信号的发射电平,使得不能通过单纯提高发射信号强度提升通信效果。安森美半导体中国区新业务部应用工程经理刘耀辉日前接受与非网记者采访时说。



安森美半导体中国区新业务部应用工程经理刘耀辉

安森美的优势

安森美是世界领先的电源解决方案供应商,公司的产品系列包括电源和信号管理、逻辑、分立及定制器件,帮助客户解决他们在汽车、通信、计算机、消费电子、工业、LED照明、医疗、军事/航空及电源应用的独特设计挑战。智能电表作为智能电网的一部分自然在安森美的经营范围之内,那么在高手云集的智能电表市场安森美的优势在哪里呢?

刘耀辉向与非网记者透露,智能电表组成的自动抄表系统是实现智能电网的重要一步。智能电表系统可以使电力供应商在提高服务质量的同时降低管理成本,从而帮助公共事业服务提供者和政府降低电源损耗、优化能源消耗、管理对宝贵能源的需求,并让用户有机会充分利用各种用电计划(如分时电价)来节省开支和享受多种便利。完善的智能电表系统将极大地方便人们的日常生活,同时提高电力能源的有效分配和利用,在建设“节能节约型”社会及“节能减排”的过程中产生巨大的商机和社会效益。

目前为止,很多厂家都提出自己的解决方案。安森美半导体就在智能抄表领域内,有多年的应用经验,并且可以提供给客户完整的电力线载波抄表解决方案。

安森美前沿的抄表技术

智能电表是一种新型全电子式电表,具有电能量计量、实时监控、自动控制、信息交互及数据处理等功能,方便用户准确迅速地了解家庭的用电情况,制订节电计划。智能电表改变了以往人工抄表的历史,工作人员只需点点鼠标就可掌握用户用电情况。

在智能电表中,可靠的抄表技术尤为关键。电力公司要求在各种复杂的应用环境下,可以对所有电表进行管理及数据读取。以电力线载波通信方案来讲,要求系统必须具有很高的接收灵敏度,很强的抗干扰能力,同时成本不能太高。怎样设计一款高性能、低功耗,低成本的电力线载波系统给半导体厂家带来了挑战。

安森美半导体的电力线载波抄表方案,完全符合IEC61334-5-1协议标准,以及EN50065电磁兼容规范。其通信协议由几家世界知名表计企业共同制定。方案同时考虑了载波信号对电网的谐波注入,发射功率,以及载波的信号频段。使载波在尽可能小的干扰输出和发射功率下达到最好的通信效果。方案在欧洲,非洲,中东等许多国家已有10年以上的现场使用。

在推出AMIS30585和AMIS49587多年,并获得良好的用户现场应用反馈之后,安森美半导体最新推出了新一代电力线载波产品NCN49597。相对早期产品,NCN49597支持双载波,每路载波通信速度可以到达4800 bps,额外的GPIO可以用来直接驱动LCD液晶屏。允许的载波的频段也由之前的125 kHz,提高到了150kHz。NCN49597支持IEC61334以外的多种协议,甚至支持在直流线路上通信。其封装和上一代产品保持兼容,方便用户升级,帮助客户节省成本。

安森美的折中战略

电力线通信面临的困难和挑战比较多。此外,方案的成本也是必须要考虑的因素。为此,安森美针对电力线的特点不断在技术上更新完善,同时在性能成本间作了一些折中。

以安森美半导体的S-FSK调制技术为例,针对电力线的特点,采用S-FSK和ASK自动切换的方式来应对最常见的窄带干扰。一般情况下,PLC Modem工作在所谓S-FSK调制方式:两个载频分开的较远 (>10 kHz)。如果有窄带干扰影响了某一个载频,Modem还可以利用另一个载频通信。此时Modem工作在ASK调制方式。
在解调方面,精确、可靠的算法可以显著提升接收端的灵敏度。PLC Modem采用内嵌ARM处理器进行FSK信号的解调处理。

调制解调技术上进行优化,加强了点对点通信的性能。然而,仅有点对点通信是满足不了PLC网络的需求的,网络必须借助中继才能实现远距离信息传递。判断一种PLC方案的优劣,是要站在所组成的整个PLC网络系统的高度的。

一般PLC方案都会有自己的系统通信协议,规定了PLC网络的构建与维护管理,也决定了信息的中继与路由是否可靠高效。安森美半导体AMIS-49587与IEC 61334协议完全兼容。由安森美半导体PLC方案组成的IEC 61334 AMR系统在欧洲已有10年的应用历史。其中继方案具有独到的特点:每一个节点(如电表)都可以作为其它节点的中继器;中间节点们采取“和唱”的方式中转信息。提升了信号强度,同时按照“可信值”的中继级数管理将信息传递下去。采用这种中继方式的系统自动找到最合理的路由线路,随时根据电力线状况做出调整。施工安装和系统运行都不需要人工干预。


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