スマート単相電力メータ

近年、電力会社の契約者は、電気料金請求方式と公共料金方式を選択する自由度が増したため、電力費を最適化できるようになりました。しかし再生エネルギーを用いた発電の拡大に伴い、地域の公益事業では、従来の発電方式との調整のために、契約者レベルで消費される電力を監視するための、より効率的な方法が必要です。公益事業の事業形態となる前払い方式と後払い方式は、主に地域の消費と決済習慣によって選択・推進されることになります。結果として将来の電気メータには、このニーズに対応する、高信頼性を持つ双方向通信パスが必要となります また、地域の状況に応じて、また有線・無線に応じて、適切なものが使い分けられます。このソリューションは単相電力メータに対応しており、トランスとロゴスキーコイルを利用した検出方法に適用可能です。分路方式と比較して差別化要因となる、誘導方式によって提供される独自の絶縁方式です。

このシステムのメリット

• インテリジェントアナログ フロントエンドとRL78 / I1C MCUを組み合わせたこのシステムの代わりに、ハードウェア暗号機能を使用せずコストパフォーマンスが高いRL78 / I1B MCU を選択することもできます。いずれのデバイスにも 24 ビットΔΣ A/Dコンバータが統合されています。
• 計測結果はデジタル化され、フォトアイソレータ (PS9821) を介して、UARTによりアプリケーションコントローラに転送されます。シリアルインターフェースは、ライン数に応じて、必要とされる数のアイソレータを利用します。
• アプリケーションコントローラ (RA6M1) は、512KBフラッシュメモリと 256KB RAM を搭載した Cortex®-M4をコアとしたMCUです。
• LED インターフェイスおよび RS-485 インターフェイス (ISL3179E) は、製造現場およびオフィスにおける双方向シリアル通信に対応しています。
• より小規模な郊外送電網では、2G または 5G の無線接続が必要です。
• メカニカルスイッチ部はタンパ検知による一般的な方式で、ケースが開くとレジスタフラグが作動します。
• 都心部での装備には、データロガーを介したサブギガ通信、もしくは電力線通信 (PLC) を介した有線接続の、いずれかが必要です。RAA6045S00 は固有周波数シフトキーイング (FSK) または Wi-SUN プロトコルに対応していますが、R9A06G037 は 3G-PLC および PRIME 仕様にも対応しています。
• フォトアイソレータ (PS2561FL) は、非絶縁および絶縁カップリング設計のいずれにも必要な、ゼロクロッシング検出の G3 要件に適合させるために最適です。
• 無線モジュールの公称電圧の指定値は 3.8V (min 3.3V) です。電圧はDC/DC 降圧レギュレータ (ISL85412) を個々に介して個別に供給する必要が出てきますが、他のシステムから電気的に分離する必要性については、とコストの問題になるため検討の余地があります。
• 他の構成部品の公称供給電圧は基本的に 3.3V なので、システムの他の部分 (計測部以外) も同じ個別 DC/DC 降圧レギュレータ (ISL85412) を介して供給できます。
• 電気的分離を保証するためには、計測用の電力は別の LDO (ISL80410) を介して供給される必要があります。もしくはLDO を追加して、RS-485 モデムに電力を供給することもできます。

システムブロック図

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