智能電表依托A/D轉(zhuǎn)換器對用戶電流、電壓開展實(shí)時(shí)采集，經(jīng)由CPU開展分析處理，實(shí)現(xiàn)正反向、峰谷或者四象限電能的計(jì)算，進(jìn)一步將電量等內(nèi)容經(jīng)由通信、顯示等方式予以輸出。A/D轉(zhuǎn)換器在單位時(shí)間內(nèi)所發(fā)出脈沖數(shù)量的多少將直接決定著電表計(jì)量的準(zhǔn)確度，因此這個(gè)模擬前端是計(jì)量性能的關(guān)鍵。

該方案可應(yīng)對多種智能電表的通信挑戰(zhàn)，無論是幅員遼闊的山區(qū)農(nóng)田還是密集的城鎮(zhèn)。如果在開闊地域特別是邊遠(yuǎn)山區(qū)實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)，只能依賴搭載5G技術(shù)的智能電表終端。而在針對城市部署時(shí)，則必須通過數(shù)據(jù)記錄器實(shí)現(xiàn)Sub-GHz通信或通過電力線通信（PLC）實(shí)現(xiàn)有線連接。

以瑞薩電子RL78低功耗16位MCU產(chǎn)品系列的RL78/I1B與RL78/I1C為核心的智能電表解決方案具有超低功耗，用于智能電表，有利于電網(wǎng)的低碳節(jié)能并可大幅降低電池維護(hù)成本。

01安全性

首先，從安全性來看。由于常規(guī)智能電表在向通信模塊傳輸功率測量MCU測得的電表功率數(shù)據(jù)時(shí)，智能電表需要具備符合DLMS標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證和加密/解密功能。本方案搭載的瑞薩RL78/I1C微控制器集成了AES硬件引擎，較軟加密能夠?qū)崿F(xiàn)20倍或更高的加密解密速度提升。

同時(shí)為了滿足智能電表的數(shù)據(jù)運(yùn)算需求，RL78/I1C微控制器的片上鎖相環(huán)（PLL）可將最大工作頻率從24MHz提升到32MHz，從而將算術(shù)運(yùn)算能力增強(qiáng)30%。

02計(jì)量性能

其次，從計(jì)量性能來看。RL78 /I1C系列微控制器集成了高精度智能電量計(jì)量功能，如24位Delta-Sigma A/D操作、AES H/W集成、高達(dá)256 KB閃存、32位MAC（Multiply和累積）功能，為RTC提供獨(dú)立電源、增強(qiáng)電池管腳（Vbat）功能以實(shí)現(xiàn)斷電操作以及硬件過零檢測。

高溫度系數(shù)的內(nèi)部參考電壓提升了穩(wěn)定性能。段式LCD驅(qū)動程序支持8-COM。憑借這些特性，也使得該系列產(chǎn)品不僅能夠應(yīng)用于低成本的靜態(tài)電表之上，還能夠?yàn)橹悄茈姳懋a(chǎn)品提供強(qiáng)大的性能支持與高度的運(yùn)行穩(wěn)定性。

RL78/I1C系列微控制器提供七種版本，片上存儲容量包括：64KB（用于低端單相電表）、128 KB（用于高端單相電表）和256 KB（用于三相電表）；封裝管腳數(shù)量包括：64管腳（滿足節(jié)省空間的需求）、80管腳（用于新興國家使用的單相電表、100管腳（旨在滿足高級應(yīng)用的單相電表）。

03通信方面

除了RL78/I1C微控制器外，在通信方面，瑞薩智能單相電表解決方案中還搭載了RAA604S00和R9A06G037。RAA604S00是亞千兆赫波段無線通信解決方案，支持Wi-SUN標(biāo)準(zhǔn)，既支持與HEMS設(shè)備中必不可少的智能電表進(jìn)行通信，又能與其它家庭設(shè)備通信。

R9A06G037 電力線載波通信（PLC）IC 支持G3-PLC標(biāo)準(zhǔn)和PRIME規(guī)范，并配備性能優(yōu)異的通信處理軟件，且具備出色的抗噪能力。憑借這些器件，瑞薩的智能電表可以實(shí)現(xiàn)可靠的雙向通信性能。

瑞薩RA6M1 32位微控制器，該產(chǎn)品采用高性能Arm Cortex-M4內(nèi)核，具有512kB閃存和256kB RAM，可滿足智能電表的數(shù)據(jù)傳輸?shù)韧ㄐ殴δ堋４送?，方案中搭載的PS2561FL光隔離器是符合G3過零檢測要求的設(shè)備的理想選擇，非隔離和隔離耦合設(shè)計(jì)都需求這一特性。

作為智慧城市建設(shè)的基礎(chǔ)，智能電表是智能電網(wǎng)基礎(chǔ)的節(jié)點(diǎn)之一，也是智能電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的重要來源。未來，瑞薩電子將繼續(xù)開發(fā)基于RL78/I1B與RL78/I1C MCU的解決方案，從測量范圍、精度、智能技術(shù)、成本等多個(gè)方面促進(jìn)智能電表技術(shù)的不斷發(fā)展。

編輯：jq