摘要：“四表合一”的概念最早提出于2014年，2015年國網(wǎng)營銷部下發(fā)«關(guān)于加快推進"四表合一采集"應用工作的通知»，發(fā)布«"四表合一采集"典型技術(shù)方案»，為智慧城市的建設(shè)助力。四表數(shù)據(jù)的集中采集，即便捷政府做區(qū)域能源使用比例及使用結(jié)構(gòu)差異分析，也為政府制定節(jié)能降耗、減排增效等政策提供數(shù)據(jù)支撐;為客戶提供用能信息，實現(xiàn)智能互動;為企業(yè)分析用能，提供更加多樣化的服務體驗。從長遠來看“四表合一”是一個利于城市發(fā)展及提高人民生活水平的利好項目，勢必會為整個產(chǎn)業(yè)鏈帶來新一輪的業(yè)績增長。隔離供電電源作為系統(tǒng)中不可或缺的一部分，在未來也一定會迎來一個新的增長點。本文主要介紹了“四表合一”項目對于供電電源的需求，以及金升陽科技有限公司為該項目針對性設(shè)計及推薦的電源方案。

1引言

    國網(wǎng)提出2016年"四表合一采集"規(guī)模達到300萬戶。"十三五"期末，"四表合一采集"達到3000萬戶。目前，各企業(yè)相繼在試點中推進四表合一的發(fā)展，并收到了不錯的效果。同時也推動著標準的制定，目前已有部分要求列入標準細則中，相信在2017年會綜合試點經(jīng)驗，推出行業(yè)標準。

    “四表合一”在各個城市進行試點雖然方案各不相同，暫時未能完全統(tǒng)一，但從總體來看，“合一”是成功的。從目前各個地方不同試點的方案來看，我們可以找到項目對電源模塊需求的相同點：苛刻的可靠性要求和極致的成本要求。各電源企業(yè)正積極為“四表合一”項目添磚加瓦，在供電部分為“四表合一”項目提供技術(shù)與產(chǎn)品的服務、支持，在大范圍鋪開前為整個項目提供一套完善的滿足市場需求的電源解決方案。

2系統(tǒng)組成及主要功能

    目前最普遍的“四表合一”的方案是依托在電表采集系統(tǒng)之上，進行集中采集處理。簡單的系統(tǒng)組成如圖1所示。

圖1四表合一的系統(tǒng)組成框圖

2.1系統(tǒng)構(gòu)成

    整個系統(tǒng)大體上以電表采集系統(tǒng)為基礎(chǔ)，因此電表信息采集方面依然維持現(xiàn)狀——可通過采集器與集中器直接通訊，也可直接將數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊衅髦?。熱力表、燃氣表、水表信息則通過接口轉(zhuǎn)換器進行協(xié)議轉(zhuǎn)換，然后再與集中器進行信息通訊傳輸。集中器將所有信息匯總后傳輸給主站系統(tǒng)。

    其中，一個主站系統(tǒng)可以包含多個集中器，一個集中器可以統(tǒng)一管理和匯總多個采集器和接口轉(zhuǎn)換器。這樣的系統(tǒng)構(gòu)成是目前四表合一最簡單的方案，對整個信息網(wǎng)絡的影響主要是增加了協(xié)議轉(zhuǎn)換的環(huán)節(jié)。

2.2供電需求

    系統(tǒng)主要的變化在于增加了協(xié)議轉(zhuǎn)換的功能，因此新增的供電電源的需求主要是給各類通訊口、主控系統(tǒng)供電，根據(jù)下圖2所示的典型接口轉(zhuǎn)換器接口定義，具體的供電需求，簡單羅列如圖2所示。

圖2典型接口轉(zhuǎn)換器的接口定義

2.2.1主控系統(tǒng)供電需求

    12V需求：上行通信模塊+下行通信模塊，合計約需3.3W。

    5V需求：USB供電需求供電電流100mA。

    3.3V需求：主系統(tǒng)按照3.3V/200mA計算。

2.2.2通信接口供電需求

    主M-BUS：共2路，每一路帶128塊表計，功率約需20W。

    從M-BUS：從MBUS芯片供電從MBUS總線上汲取，隔離光耦供電可以從MBUS芯片上取，因此從MBUS電路無需額外電源。

    2路485供電：功率約需0.5W。

    對外供電12V：帶載能力不小于1A，此路電源與主M-BUS電源共地且不同時工作。

    根據(jù)以上的供電需求，我們推薦的電源供電方案如下文所示。

3“四表合一”中電源推薦應用方案

    根據(jù)供電的需求分析，推薦四表合一接口轉(zhuǎn)換器的供電框圖如圖3所示。

圖3“四表合一”接口轉(zhuǎn)換器電源框圖

3.1供電方案介紹

    如圖3所示左側(cè)為主控系統(tǒng)供電。其中MCU及USB口的供電均采用自搭降壓方案降壓后提供；上下行通訊模塊的供電則直接由AC-DC電源LO26-22D3612-04的12V輸出電壓提供?？驁D右側(cè)為通信接口供電。MBUS總線的供電直接由AC-DC電源LO26-22D3612-04的36V輸出提供；12V對外輸出供電則通過自搭降壓方案降壓后對外輸出；485通訊的供電也通過36V自搭降壓后提供。

3.2供電方案的優(yōu)勢

    從方案圖上可以看到，雖然供電的電壓需求種類繁多，但是需要隔離的主要是主控系統(tǒng)與通訊接口之間。因此設(shè)計中我們選用的電源是12V與36V間隔離輸出的方案，其他的地方都采用自搭降壓的方式提供。輸出2路之間的隔離電壓高達4000VAC，同時220VAC交流輸入端口對兩路直流輸出端口的隔離電壓高達4500VAC。這樣的方案大大的降低了電源模塊的體積，同時提升了整個設(shè)計的性價比。

4金升陽電源的簡介

    LO26-22D3612-04是金升陽科技有限公司為“四表合一”項目定制的AC-DC電源解決方案，符合“四表合一”對電源的所有要求，包括嚴酷的EMC等級要求，雙路輸出之間的高絕緣耐壓要求，苛刻的成本要求，完善的保護特性要求。詳細的產(chǎn)品介紹及技術(shù)參數(shù)如下：

    輸入電壓范圍：175-264VAC

    輸入過壓保護

    隔離電壓：4500VAC

    雙路隔離輸出：12V&36VDC輸出

    EMC性能優(yōu)異，抗干擾能力強

    超高性價比

圖4

5總結(jié)

    四表合一接口轉(zhuǎn)換器需求的供電電壓雖然繁多，但并不是每個電壓都要相互隔離，相反，考慮到產(chǎn)品的體積、可靠性及成本等因素，雙路隔離方案是最優(yōu)的方案。與直接多路輸出的方案相比，雙路隔離輸出的方案降低了設(shè)計難度的同時提高可靠性，減少每路之間相互干擾，避免了共地連接的問題。本文推薦的應用方案，需求隔離的部分直接從AC-DC電源隔離取出，不需要的地方通過自搭降壓芯片降壓輸出，不僅提升了供電方案的可靠性，也大幅度的降低了供電電源的體積和成本。