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摘要:微电子技术在实际运用中存在一些问题, 即智能电表企业的产业体系尚未完善, 微电子仪器在特殊工作环境下易损坏, 国家智能电网系统尚未铺设完成等。尽管存在不足, 但微电子技术在智能用电中的实际运用, 如在电力用户用电信息采集系统中的应用、在智能电表中的应用、在智能变电站中的应用、终极交互终端上的应用等, 实现了客户用电的智能化, 产生了巨大的经济、社会效益。
关键词:微电子技术; 智能用电; 实际应用;
1 微电子技术的发展历程及其现状
微电子技术产生于十九世纪末，在二十世纪初期开始逐步发展，至今已经成为一门新型的的学科，在信息技术的大力支撑下，微电子技术得到了有效完善，集成电路的发展就是微电子技术发展的集中体现。
大规模集成电路发展标志着微电子技术的发展，在微电子技术发展过程中始终遵循的是摩尔定律，信息的储存量不断增加，在 1949 年，美国研制出世界上第一个晶体管，这为微电子技术的发展奠定了基础。在后来，逐渐的将微型晶体平面工艺移到集成电路制作过程中，将集成电路在工业生产中得到了运用，有效提高了工业生产效率。目前集成电路的集成度已经在原来基础上提高了 800万倍，尺寸缩小，但是其安全性能得到了很大提升，微电子技术的发展为我国智能用电创造了优良的条件。
2微电子技术在实际运用中出现的问题
2.1智能电表企业的产业体系尚未完善
智能电表属于高科技产品, 对生产技术要求较高, 必须实现一体化生产, 才能全方位地对智能电表产业实施技术监管。然而, 企业生产智能电表时不能运用科学系统的管理方案, 对智能电表的售后维修等技术支持提出了难题。在智能电表的核心研发过程中尚未形成专业的核心价值技术, 不利于长久的利益发展。且智能电表的功能较为单一, 并不能真正实现智能用电, 只是起到了传递信息和交流信息的作用。微电子技术在终端方面还不具备写入和写出能力, 且因其遵循“摩尔定律”, 发展速度过快, 旧产品容易被淘汰, 不利于社会资源的回收利用。
2.2 微电子仪器在特殊工作环境下易损坏
微电子技术设备在实际运用过程中不能对自身形成有效保护, 易在特殊环境中腐蚀、锈化等, 影响其正常运作。
2.3国家智能电网系统尚未铺设完成
智能用电离不开国家智能电网铺设的供电系统。国家电网终端每天都需要处理大量数据, 这就使微电子技术在国家智能电网的应用上有了一席之地。然而, 如何提高国家智能电网的工作效率, 需要微电子技术在超大规模的集成电路上有所改进。
3微电子技术在智能用电中的应用
作为智能电网用电环节的重要组成, 智能用电的核心在于提供更加多元化、人性化的智能服务, 该服务需要建立在保证供电稳定性和可靠性的基础上, 而这一目标的实现则需要得到应用微电子技术的电力用户用电信息采集系统、智能电能表、智能变电站等的支持。
3.1 电力用户用电信息采集系统
传统的电力用户用电信息采集系统具备数据采集、处理等功能, 但对于建立在智能电网中应用微电子技术的电力用户用电信息采集系统来说, 其能够较好服务于电力资源的稳定供给、合理分配, 电力用户由此即可享受更加多元化、人性化的服务。在电力用户用电信息采集系统中, 微电子技术的应用主要体现在使用集成电路实现客户用电信息自动采集、分析与管理上, 这就为智能电网的信息交互提供了充足渠道支持。结合智能电网中的电力用户用电信息采集系统结构不难发现, 采集点监控设备能够快速采集客户用电信息, 数据采集层则能够快速完成数据的过滤和分析, 主站层则负责信息的处理和反馈, 而这些功能的实现都离不开应用微电子技术制造的集成电路支持, 由此实现的用电客户信息分析, 可大幅提升智能电网电力资源分配合理性。
图1为典型的电力用户用电信息采集系统结构, 该系统分为用户终端层、主站控制层、最高效力层, 其中用户终端层主要由采集终端、智能表、计量箱等设备组成, 该层直接关系用户生活用电, 电力用户信息的采集必须得到该层支持, 微电子技术也在其中有着大量应用。主站控制层主要负责用电信息的处理, 在整个电力用户用电信息采集系统中, 该层可以视作整个系统的重要枢纽, 智能电网的高质量控制实现必须得到其支持。主站控制层主要由用电信息系统、统一数据发布平台、采集业务子系统三部分组成, 各部分还可进一步划分。虽然主站系统控制层的结构较为复杂, 但其具备的多重任务执行能力使得用电信息处理的可靠性、高效性能够得到较好保障。最高效力层影响整个电力用户用电信息采集系统的构架设计, 其同样在系统中发挥着不可替代的作用。
图1 典型电力用户用电信息采集系统结构图
3.2 智能电能表
作为电力用户用电信息采集系统的重要组成, 智能电能表同样属于微电子技术在智能用电领域的应用典型。受智能电网广泛铺设影响, 近年来智能电表逐渐在我国普及开来, 其具备的信息采集、传输能力可较好满足用户与智能电网的沟通需要, 而微电子技术在其中的应用主要体现在智能电表的用户端控制用电功能、数据传输处理功能、用电信息存储功能、防窃电功能等方面[3]。在微电子技术的支持下, 智能电表能够大幅提升智能电网的工作效率, 同时, 还能够显著降低智能电网运行中的人工需求, 这为我国智能用电领域的发展提供了充足支持, 用户也得以在微电子技术支持下实现用电方案的合理设计。
不同于传统电能表, 智能电能表的应用意味着我国电网用户终端的智能化, 这对于我国智能电网建设具备较大意义, 而作为微电子技术的典型应用, 智能电能表的推广将真正使我国电力事业告别人工记录抄表时代, 电力收费难、窃电行为屡禁不止的问题也将真正得到解决。值得注意的是, 作为电力用户用电信息采集系统的重要构成, 智能电能表的功能发挥需要得到其中的电表数据管理子系统支持, 这里的电表数据管理子系统一般采用自上而下的动态模组化结构, 其中最下层主要负责基础公共服务, 中间层负责数据信息的管理与调用, 而上层则负责时钟管理、电表数据管理、自动抄表、费控管理, 由此即可为智能电能表的功能发挥提供充足支持, 这些同样离不开微电子技术的支持。
3.3 其他应用
从发展的现状来看, 当前与我国智能电网技术研发相关的设备及装置, 还都处于萌芽阶段, 而国民对于电力能源需求的持续高涨, 正在不断地对智能电网的建设提出升级的新要求。通常来说, 智能变电站在运行过程中会涉及很多方面的工作, 而通信平台以及信息共享都是智能变电站基础性的工作, 同时, 还要测量与采集区域内的用电信息, 继而及时了解区域内的用电情况, 以便根据实际的用电量, 分流与调节该区域的电压、电量情况, 进而实现有效的电力调度, 确保与区域相关联的电路能够得到有效控制与保护。
综上, 智能变电站是实现供电智能化的重要环节, 而将微电子技术应用到智能变电站中, 具有安全性高且能源消耗低的优势, 可以快速提升智能变电站在实时控制电网以及调节电压等方面的信息化水平。同理, 也可以将微电子技术应用到终极交互终端中, 从而在发挥集成电子电路板功能的基础上, 利用信息通信技术完成对于居民家中电器耗电情况的实时监控与科学分析, 从而得到区域内居民用电的波峰谷情况, 利于采集与整理居民的家庭用电数据, 提升电网在调度电力能源以及控制电路电压值方面的工作效率, 为居民提供更为优质的增值服务。
结束语：
微电子技术的迅速发展标志着我国进入信息化社会，在智能用电中积极应用微电子技术，不仅能够确保信息采集和传输质量，还促进了智能用电的更好发展。微电子技术为智能电表提供了可靠、精准的数据信息，在广泛推广智能电能表的基础上，微电子技术会有更为广阔的发展空间和前景，这不仅是智能电能表未来发展需求，还是提升我国社会现代化水平的主要途径，这对时代发展来说，具有深远意义。
参考文献：
[1] 赵东艳,原义栋.微电子技术在智能用电中的应用[J].供用电,2014(8):21-23.
[2] 黄如,叶乐,廖怀林.可再生能源互联网中的微电子技术[J].中国科学:信息科学,2014,44(6):728-742.
[3] 陈伟元,吴清鑫,吴尘,等.高职微电子技术专业实验室的构建[J].实验室研究与探索,2012,31(7):227-229.
论文作者:赵炜
论文发表刊物:《防护工程》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/29
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