规定和标准是大规模部署网络设备的关键所在

规定影响智能计量表使用率和确定计量表功能的规范。例如，美国国防部似乎正在寻求取得由总务管理局（GSA）负责管理的政府基础设施，意在获得联邦预算费用。与美国一样，中国大陆也正通过启动“智能城市”项目，以在节能方面发挥核心作用。特别值得注意的是，Sub-1 GHz频带更适合于大型公寓楼的信号覆盖。

标准保证多个厂商产品之间的通用性，让大规模部署成为可能，并让智能电网成为现实。例如，今天的窄带OFDM输电线通信标准，PRIME联盟在西班牙和波兰推出全智能电表（重要的试验项目），而G3-PLC联盟则在法国、荷兰、日本和其他国家做同样的事情。就流量表而言，无线MBus 169MHz通信标准现在在欧洲已成熟，并正在法国和意大利实施大规模气表部署计划。

与此同时，各种标准不断发展并且获得实现（硬件和软件），而紧跟发展的步伐至关重要。例如，为了促进输电线通信在全球范围的发展，并为智能电网开发商们提供面向未来需求的设计，TI利用其丰富的专业知识和现场试验，开发出业界首款PLC器件，在同一块芯片上实现了对PRIME、G3和试行版IEEE P1901.2窄带OFDM PLC的支持。

在RF方面，英国能源与气候变化部（DECC）现正致力于其第二版《智能计量设备技术规范》（SMETS）。根据第二版SMETS，建议把2.4 GHz和868 MHz（ZigBee SEP v1.x为气表建议应用层）作为英国的RF通信标准，同时继续开发和部署2.4GHz计量表，因此未来另外还需支持868MHz计量表的可能性增加了面向未来需求的智能计量表的设计复杂度。

今天，为了让智能电网成功联网，必须符合规定标准。作为主要PLC联盟的创立成员之一，TI正积极参与各种标准组织，包括ZigBee、WISUN、IEEE 802.15.4g等，目的是为客户提供领先的硬件和软件解决方案。各种标准和规定，让软件和通信堆栈可用性变得对智能电网和物联网至关重要。

今天，数百万的计量表已经联网，并且网络型电网的发展动力正不断增长。但是，为了发挥其最大潜力，构建网络型智能电网的第一步是从机械计量表转变为智能电子计量表，以在计量表和公共服务供应商之间建立起双向通信。不断变化的规定和标准正推动这一发展趋势，但同时也强调了硬件和软件灵活性的重要性。第二步是，电网基础设施的自动化，通过在配电站之间建立通信网络，连接输电和配电。

问题转向智能配电站：网络接入是自动化的关键

电网拓扑正在改变，从放射状集中拓扑转变为拥有多种能源分布的网状拓扑。

从发电到用电，配电站是电网设备的关键一环，它连接电力部门、家庭和楼宇。配电站负责变压，传送电力，根据需要隔离和变更输电通路，管理和协调分布式太阳能和风能，并处理断电故障和恢复供电（见图3）

图3 电网和配电站自动化通信网络

能够动态地定位、标出地图、监控和控制城市、州或者全国级别的配电站，是确保电网更好运行的自动化配电的重要目标之一。同样，使用联网配电站来建立起一个电力信息网络便是解决方案。首先，配电系统正不断发展，从多铜有线专有总线转向以太网通信。这种通信功能通过安装在配电站内部的智能设备器件（IED）来实现，其可以是新安装的器件，也可以是对现有设备进行改装。其次，与其他计量表一样，配电站内部不同设备厂商提供的产品需具备通用性，并且共享采集数据，从而实现大规模部署。IED内部实现的IEC 61850工业标准可解决这个问题。利用IEC 61850，如断路器、变压器和发电机等配电站内部设备共同建立起一个时间敏感型网络，在中央工作中心采集所有配电站信息，并同样也建立起双向通信。通过接入型智能电表和配电站，我们正向着一个完整的联网智能电网前进（图3）。

作为配电站设备的组成部分，在配电站和变压器层面安装通信数据集中器，其部署步伐与智能电表相同。图4显示了TI最新推出的智能数据集中器的结构图。它拥有最高的灵活性和可扩展性，以及各种性能、成本和网络接入选项，这样开发商便可设计出适应于世界上任何智能电网标准的数据集中器。智能数据集中器可实现先进电表基础设施（AMI）和传感器网络自动化应用，让电力部门可以同时连接和管理超过2000部智能电表。智能数据集中器包含TI高度可扩展的Sitara™ AM3359处理器和许多灵活的外围器件，可实现多种有线和无线网络接入方法，包括Sub-1 GHz、2.4 GHz ZigBee、Wi-Fi、NFC和多PLC标准（G3、PRIME、IEEE P1901.2、PLC-Lite™）。配套PLC模组上系统与TI的PLC软件栈一起，让智能电网开发人员可以在10分钟以内轻松地建立起PLC网络接入的数据集中器演示。

图4 TI网络数据集中器结构图

同样，利用同时集成硬件和软件的完整系统级解决方案，TI的智能电网解决方案降低了复杂程度，缩短了产品上市时间，并促进了物联网的发展。从计量和管理到能源信息通信，TI都提供辅助补充软件，从而为智能电网和物联网开发人员提供一整套解决方案。

节能、舒适和安全：智能电网和物联网对于消费者的意义

在美国，智能电表部署获得了早期发展促进资金，10个州的地区电力企业开始在市场上进行试点部署，向广大消费进行宣传教育，以鼓励智能电表的使用，更重要的是达到节能的现实目的。智能电网的好处之一是，维修小组可通过社区的通信系统提前查明断电故障。通过向用电家庭和办公楼询问情况，可迅速恢复重要电力基础设施供电，比传统的自行报告断电方法要快。需求响应系统的重要作用是，把智能家电与电能监控入口相连，让消费者可以推迟用电，避开用电高峰时段。

智能插座、家庭显示器、智能恒温器的使用（图5），让消费者可以选择想要监控的家用设备。只需把家电连接智能插座，然后加入家庭网络。通过ZigBee或者Wi-Fi，用户可以接入网络，通过家庭网关获得信息，或者使用智能电话或平板电脑通过云网络直接上网。相比使用智能技术的高端家电，消费者对于智能插座的接受要迅速得多，因为它们价格更低，并且可以改造使用现有家电。TI正通过把其互补计量方法、网络接入和处理器集成到一个易用、低功耗解决方案中，降低分电表的复杂程度。例如，TI的SimpleLink CC3000 Wi-Fi模组和MSP430微控制器，实现了一种简单的分电表应用设计，让嵌入式应用的Wi-Fi实现更简单，并在业内激发出了许多创新。

图5 实现智能家庭服务的智能电网接入

把楼宇和家庭的设备连接到一起，是下一步需要做的工作之一，这样才能实现智能电网给我们带来的所有好处。现在，许多创新解决方案和方便应用已经摆到消费者的面前。如英国或者日本，都强制部署了专用家庭能源网关、智能集线器或者能源管理系统，它们让消费者在极大程度上受益于智能电网和物联网。

结论

从电网基础设施到安装在家庭和楼宇内的智能电表，各种规定和标准在整个智能电网行业不断推动网络设备的采用。尽管向智能电表移植会增加复杂程度，但是投资回报也越来越明显（例如：更好的用户体验和更高的能效）。电网本身也在不断变化，朝着完全自动化配电站网络发展，并且网络数据集中器已经在部署之中。

物联网带来的网络接入和数据访问功能进一步增强了用户体验，提高了效率，允许用户进行更大程度的互动和控制。另外，通过故障诊断和社区电表的信息读取功能，物联网还为制造厂商和电力部门提供更丰富的数据，从而降低各种成本开销。最终，物联网将给我们带来一个联网程度、性价比和智能程度更高的智能型电网。

TI与物联网

TI拥有业界最为丰富的物联网产品组合，包括有线及无线网络接入技术、微控制器、处理器、传感器与模拟信号链和电源解决方案，为物联网接入提供专门设计的云支持系统解决方案。从高性能家庭、工业和汽车应用到电池供电型可穿戴移动电子设备或者能源采集无线传感器节点，TI通过硬件、软件、工具和技术支持让应用开发变得更容易，可让任何设备接入物联网。

TI智能电网解决方案

过去十年，TI电表IC出货达数百万。作为一家全球性系统提供商，TI为全世界的智能电网提供创新、安全、经济和永不过时的解决方案。TI提供业内最为丰富的智能电网产品组合，包括计量方案、应用处理器、通信系统、无线接入和硅模拟组件，拥有先进的软件、工具和技术支持，为电网基础设施、公用仪表、家庭或楼宇自动化提供相应的解决方案。