FRAM在智能电子式电表中的应用

本篇文章提供智能电表或智能电子式电表的概述，并且说明在智能电子式电表的设计中用非易失性串行FRAM而不是使用EEPROM的优势。图1显示的是智能电子式电表的简化框图。
 
非易失性存储器是一个电表的重要组成部分。该电表周期性地捕获电力消耗和环境数据，并且在分配的时间间隙内，将数据存储到非易失性存储器中，从而可以计算和记录数据。每个周期的时间间隙结束后，智能电子式电表将信息上载到与供应基础设施相连的网络上。数据捕获周期可以从每几秒到每几毫秒变化一次。
 
上传的信息包含周期电功率读数和可疑的物理变化，这可以表示篡改电表的尝试。智能电子式电表有助于控制漏电，并且通过管理在精细程度中记录的功耗指标（有功功率、无功功率、视在功率、有时输入和输出）提高电功率的分布。确保电功率消耗的数据的完整性和可靠性是至关重要的。因此对非易失性存储器的密度需求已迅速增长。
 
电表
电表测量和传输由商业、住宅或电动设备消耗的电能量。这些电表显示电能消耗量，单位为kWh。电能消耗的数据定期被记录，并电费是相应地产生的。
 
仪表还提供配置设置，以便测量对电力的需求。根据峰值电能消耗，数据用于确定电力使用模式和价格表。这可以在一定的间隔内降低功耗。在某些领域中，电表具有各个继电器，用于需求的脱落响应，以在电能消耗处于高峰期时管理用电负荷。
 
传统的电子式电能表不支持一个仪表和电网或中央处理系统之间的双向通信。相比之下的智能电子式电表支持这种通信。
 
智能电子式电表
智能电子式电表在每小时、分钟或秒的间隔内记录电能消耗。该信息与网格进行通信，用以监控和计费。虽然传统的电表测量总耗电量，但是它们不提供关于电源被消耗的瞬时信息。
 
智能电子式电表提供测量该特定信息的方法，允许定价监管机构按照一天中的时间和季节来制定电能消耗的不同价格。智能电子式电表还测量及记录浪涌电压和谐波失真，能够诊断电能质量问题。自从电力放松管制和以市场为导向的价格以来，公用事业单位一直在寻找将功耗与生产相匹配的方法。
 
智能电子式电表通常包含实时或接近实时的传感器、停电通知和电能质量的监测。这些额外特性代表多个简单自动抄表（AMR）。它们在许多方面类似于先进计量基础设施（AMI）的仪表。此外它们会更容易向国家电网销售自己的微产生电能（如：从太阳能电池板或家用风力发电机的）。重要的是，智能电表将替换当前的电表。
 

图1.智能电子式电表的框图

 
FRAM的优点
目前因为以下三个原因，所以几乎所有传统的电子式电表已经使用串行EEPROM作为首选的非易失性存储器：
•低成本
•标准包装的选择
•低功耗
这些优点使EEPROM占主导地位直到最近，当供应计量公司开始对AMI进行开发并推广，以获得高效的发电、输电和配电。在精细的智能电子式电表的发展过程中，AMI已成为关键的驱动程序。
 
智能电子式电表在定期的时间间隔内记录电功率参数（如：功耗、有功功率、无功功率、负载条件、电压和频率失真），这些参数可以变化从每隔几秒钟到每隔几毫秒。记录的数据被存储在电表的非易失性存储器中，并定期发送到中央处理系统或电网。
 
AMI架构中EEPROM的使用限制了电表的性能，因为它的非易失性写入速度慢和有限的耐久性。由于这些限制，EEPROM输给了非易失性存储器的替代解决方案，比如：FRAM、nvSRAM和电池备份SRAM。