RA4L1

RA4L1是瑞薩今年推出的又一款低功耗MCU，集成了低功耗模式下全保持的SRAM，還有瑞薩特有的帶電荷泵段碼屏驅(qū)動(dòng)，非常適合表計(jì)應(yīng)用。它是瑞薩第一顆基于Cortex-M33內(nèi)核的低功耗MCU，將之前的RL78和RA2系列低功耗MCU的性能提高到一個(gè)新的高度，安全等級(jí)也在ARM Cortex-M33內(nèi)核TrustZone的加持下，更加符合當(dāng)前行業(yè)應(yīng)用的需求。

接下來我們就RA4L1在表計(jì)方面的應(yīng)用做一個(gè)解析。

全球電表市場來看

中國，印度，東南亞區(qū)域?qū)儆谠鏊僮羁斓牡谝惶蓐?duì)。印度市場，90%以上份額的電表主控IC來自瑞薩。中國國內(nèi)市場，以南網(wǎng)和國網(wǎng)為主，政策要求采用國產(chǎn)品牌主控IC。東南亞與中亞地區(qū)電子表覆蓋基本完成，需關(guān)注政府未來的智能化升級(jí)計(jì)劃，亞洲是當(dāng)前除歐洲外的第二大出口市場，但存在波動(dòng)。

第二增長梯隊(duì)的歐洲智能電表的換裝正處于過峰的前一階段，歐洲整體的智能電表換裝率大概在40%-50%，已經(jīng)換裝完成的國家需求或?qū)⒎啪?，其余正在開始的區(qū)域比如中歐東歐國家或?qū)⒃?strong>未來5-10年間大量換裝完成。

非洲電力覆蓋率較低，基礎(chǔ)設(shè)施條件不足，市場以增量的普通表為主，單價(jià)較低，市場規(guī)模的絕對(duì)值較小但進(jìn)入門檻較低，近兩年中國對(duì)非洲出口額穩(wěn)步提升；

拉美及加勒比地區(qū)電力覆蓋基本完成，正處于智能電表換裝的早期，且存在巴西和墨西哥兩個(gè)人口大國，未來幾年電表的市場規(guī)模在20-30億元左右。

電表作為一種出海品類，出口金額不高但近年增速較快。在2021年全球大步邁向能源轉(zhuǎn)型節(jié)能降碳后，變壓器與電表的出口增速上升較為明顯，海關(guān)統(tǒng)計(jì)整表出口，2023年已接近7000萬只。這還不包括以PCB和組件形式出口的部分。

受到配網(wǎng)建設(shè)加快的影響，中國今明兩年智能電表招標(biāo)有望重回9000萬只的歷史高位，中國的基本盤能夠給予電表出海企業(yè)足夠的業(yè)績支撐。

電表的演化經(jīng)歷了機(jī)械表→電子表→智能表的過程。

智能表在電子表的基礎(chǔ)上增加了通信功能和數(shù)據(jù)處理能力，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表和控制。智能電表可以通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸電能數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，大大提高了電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和管理水平。

相比傳統(tǒng)電子表，智能電表具有以下優(yōu)勢：

遠(yuǎn)程抄表：節(jié)省人力成本和時(shí)間；

遠(yuǎn)程控制：提高電力系統(tǒng)安全性和可靠性；

數(shù)據(jù)分析：提供節(jié)能建議，幫助合理用電；

負(fù)荷管理：提高電網(wǎng)供電能力和穩(wěn)定性；

防欺詐功能：有效防止電能盜竊。

A級(jí)單相智能電表是最高級(jí)別的單相電表，通常用于家庭或小型商業(yè)用戶。它們具有高精度的電能測量能力，能夠準(zhǔn)確記錄電能消耗。A級(jí)電表通常具備遠(yuǎn)程通信功能，可以實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)給電力供應(yīng)商或用戶。這些電表還可能包括預(yù)付費(fèi)功能、故障檢測、電能質(zhì)量監(jiān)測等高級(jí)功能。

B/C/D級(jí)三相智能電表適用于工業(yè)或大型商業(yè)用戶，它們可以測量三相電力系統(tǒng)中的電能消耗。B級(jí)電表通常具有較高的精度和功能，適用于對(duì)電能測量要求較高的場合。C級(jí)和D級(jí)電表的精度和功能可能略低于B級(jí)，但仍然能夠滿足大多數(shù)商業(yè)和工業(yè)用途的需求。這些電表也可能包括遠(yuǎn)程通信、數(shù)據(jù)記錄、電能質(zhì)量分析等功能。

電氣電表架構(gòu)中的分離方案主要是下面圖片中左圖的情況，MCU作為基表主控，通過SPI外接計(jì)量芯片。計(jì)量芯片里主要部分是多通道的高精度ADC，對(duì)電壓電流做同步采樣，然后通過計(jì)量芯片內(nèi)部的硬件單元計(jì)算得到各種電能數(shù)據(jù)，放到計(jì)量芯片的一系列寄存器中。主控MCU直接讀取計(jì)量芯片里的各個(gè)寄存器即可獲得需要的計(jì)量參量。中國國網(wǎng)南網(wǎng)目前主流招標(biāo)的電表架構(gòu)就是這樣。

上面圖片的右圖是目前中國國網(wǎng)在早期招標(biāo)試點(diǎn)的一種新的分離方案架構(gòu)。和左圖最大的不同有兩點(diǎn)：計(jì)量部分從計(jì)量芯片升級(jí)成了計(jì)量MCU。即所謂的符合IR46標(biāo)準(zhǔn)的國網(wǎng)雙芯表，或者又叫互聯(lián)網(wǎng)表。還有一個(gè)不同，沒有在圖里體現(xiàn)出來，主要就是該物聯(lián)表表，可以連接多種可插拔功能模塊，比如電能質(zhì)量分析模塊，藍(lán)牙模塊，NILM模塊等。

未完待續(xù)

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