智能电表解决方案解析

智能电表是智能电网的智能终端，它已经不是传统意义上的电能表，除了具备传统电能表基本用电量的计量功能以外，为了适应智能电网和新能源的使用，它还具有双向多费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能、防窃电功能等智能化的功能，智能电表代表着未来节能型智能电网最终用户智能化终端的发展方向。

下图1为智能电表应用框图，该方案基于瑞萨的MCU R5F100PJ，符合Q/GDW 1354—2013智能电能表功能规范、Q/GDW 1356—2013三相智能电能表型式规范、Q/GDW 1827－2013 三相智能电能表技术规范、Q/GDW 1365—2013智能电能表信息交换安全认证技术规范，硬件设计为：模块可选、CPU卡可选、开关内置外置可选、兼容SP3W/3P4W。具有丰富的状态指示、分时计量、多费率、历史数据、事件记录存储、自检、纠错、报警、多种通讯接口及停电抄读、多级密码保护、主动上报等功能。

图1：国网智能三相费控电能表原理框图

RL78是瑞萨电子推出的新一代低功耗微控制器，结合了78K0R的优秀CPU性能，以及R8C和78K功能优越的芯片外设功能。比先前的微控制器提供更高的性能和更低的能耗， 其中RL78/G13系列R5F100PJ 是瑞萨电子公司面向中国智能三项费控电能表所设计的一款高性能、超低功耗MCU。其资源丰富，性价比高，超低功耗，在智能三相表行业应用广泛，基本特性如下：

66uA/MHz

0.92uA @32.768kHz HALT模式，RTC、WDT 、LCD工作

0.57uA @STOP模式，RTC、WDT、LCD工作

处理器性能1.27DMIPS/MHz

单周期执行指令，最快指令时间为0.04167us @24MHz，低速30.5us @32.768kHz

256k flash，20k RAM，8k Dataflash，92个GPIO

ADC和串行接口可在STOP模式下操作

内置高速晶振（CPU最高24MHz，精度为±1% ）

独立低速晶振（15KHz）

内置硬件RTC

内置硬件乘除法器

内置蜂鸣器驱动

内置1.45V参考电压

内置低电压检测

内置串行通信（UART， I2C， CSI）

内置片上调试功能

宽电压工作（1.6V~5.5V）

智能电表在能源互联网中承担载体的作用。在未来的能源市场分配中起着不可或缺的作用。智能电表是综合利用互联网和电网通信系统设施，构建具有带宽保障，海量计算和灵敏反应能力的信息基础。