Развитието на интелигентната мрежа е изправено пред предизвикателствата на кражбата на електричество, което налага спешни надстройки на измервателните уреди
С бързия напредък на науката и технологиите и икономиката интелигентните мрежи се превърнаха в основна посока на развитие в глобалния енергиен сектор. Като ключово оборудване в края на електрическата мрежа, интелигентните измервателни уреди преживяват непрекъснато разширяване на обхвата си на приложение и все по-сложна функционалност, което значително улеснява мониторинга и управлението на мощността. Това обаче е придружено от нарастване на честотата на кражбите на електроенергия, като се появяват различни нови методи. Това не само нарушава сериозно нормалното използване на електроенергия и създава рискове за безопасността, но също така причинява значителни икономически загуби за енергийните компании и страната.
Изследванията са установили, че повечето настоящи дейности по кражба на електричество споделят една обща характеристика: капакът на измервателния уред трябва да бъде отворен за работа. Преди това, докато интелигентните измервателни уреди можеха да записват и докладват събития за отваряне на капака на измервателния уред по време на нормално захранване, тази функция често се проваляше по време на прекъсване на захранването. С усъвършенстването на корпоративните стандарти за интелигентни измервателни уреди индустрията изясни, че измервателните уреди трябва да записват събития при отваряне на капака на измервателния уред по време на прекъсване на захранването. Това включва точно улавяне и записване на най-ранното събитие за отваряне на капака на глюкомера, дори по време на смяна на батерията, условия на ниско напрежение и в рамките на два дни след прекъсване на захранването. В този контекст разработването на функция за записване на събития, при които капакът на измервателния уред се отваря по време на прекъсване на електрозахранването, се превърна в ключова посока за надграждане на технологията за интелигентни измервателни уреди и също така осигури нов технически пробив за усилията срещу -кражби на електричество.
Фокус върху търсенето: Множество причини зад отварянето на капака на измервателния уред по време на прекъсване на захранването и необходимостта от запис
Когато захранването тече нормално, интелигентните измервателни уреди могат да докладват информация като времето и общия брой събития на отваряне на капака на измервателния уред към системата за събиране на информация за потреблението на електроенергия, като помагат на персонала да анализира потреблението на електроенергия от потребителите и подстанциите и да проверява за необичайни данни. Въпреки това, причините за отваряне на капака на измервателния уред след прекъсване на захранването са по-сложни и изискват прецизна идентификация и запис:
Причините могат да бъдат категоризирани в четири основни категории: Първо, повреда на оборудването: стареене, повреда или лош контакт на вътрешните компоненти на измервателния уред не позволява на капака на измервателния уред да се заключи правилно след прекъсване на захранването; второ, грешка в поддръжката: някои членове на персонала, незапознати с процедурите, по погрешка отварят капака на измервателния уред по време на прекъсване на захранването; трето, потребителска грешка: потребителите се опитват да отворят ненужно капака на глюкомера; и четвърто, незаконна работа: някои хора умишлено отварят капака, за да повредят или подправят данните от измервателния уред за цели като кражба на електричество.
Тези инциденти засягат не само целостта на оборудването, но и безопасността на електроенергията и спазването на законите. Записването на събития на отваряне на капака на измервателния уред по време на прекъсване на електрозахранването може незабавно да открие потенциална кражба на електричество, да осигури поддръжка на данни за последващ анализ на необичайно потребление на електричество и да помогне за проследяване на източника на инцидента. Това е от голямо значение за подобряване на възможностите на интелигентните измервателни уреди срещу -кражба на електричество и осигуряване на безопасна и стабилна работа на енергийната система.
Технически предизвикателства: Софтуерът и хардуерът си сътрудничат, за да създадат „предпазна бариера“ за записване на отворите на капака на измервателния уред по време на прекъсване на захранването
За да се постигне целта за записване на отворите на капака на измервателния уред по време на прекъсване на захранването, е необходимо да се балансира техническата осъществимост, функционалната стабилност и практическото приложение. Екипът на Zhejiang Reallin Electron се фокусира както върху дизайна на хардуера, така и върху софтуерната оптимизация, за да изгради цялостно решение, което да гарантира, че измервателните уреди продължават да работят дори след прекъсване на захранването.
Хардуерно ядро: Решение за резервно захранване осигурява непрекъснато захранване
Ключът към стабилната работа на измервателния уред след прекъсване на захранването се крие в резервното захранване. Екипът изостави скъпото и трудно--за поддръжка решение за батерии и избра комбинация от „батерия на часовника + суперкондензатор“, която отговаря на изискванията за ниска консумация на енергия, като същевременно осигурява дълъг живот на захранването.
По отношение на дизайна на веригата, когато захранването е нормално, основното захранване (5,3 V) не само захранва измервателната система, но също така едновременно зарежда суперкондензатора, достигайки напрежение от приблизително 5,0 V. По време на прекъсване на електрозахранването суперкондензаторът се разрежда първи, осигурявайки захранване за микроконтролера (MCU) за работа при ниска мощност, комуникационния модул за докладване на събития и за запис, когато капакът на измервателния уред е отворен. Когато напрежението на суперкондензатора падне под 3,6 V, захранването автоматично се превключва към батерията на часовника. Дори ако напрежението на батерията е ниско, суперкондензаторът продължава да работи, докато достигне напрежението на прекъсване, осигурявайки изискванията за запис за дву-дневното прекъсване на захранването.
За да отговаря точно на изискванията за захранване, екипът също така изчислява капацитета на суперкондензатора, използвайки формула: комбинирайки 80 mA работен ток на комуникационния модул по време на прекъсване на захранването, 22 μA консумация на измервателния уред по време на работа с ниска-мощност и параметрите на 3,3 V работно напрежение и 2,3 V напрежение на прекъсване, екипът в крайна сметка установи, че суперкондензаторът трябва да отговори на необходим капацитет изисквания от 1.9F до 5.2F. Това предотврати прекъсвания на записа поради недостатъчен капацитет, като същевременно контролира цената и размера.
Софтуерна оптимизация: Ниска консумация на енергия и сигурност на данните
Дизайнът на софтуера е съсредоточен около трите ключови цели „навременно откриване, точно записване и предотвратяване на загуба на данни“. За откриване на отваряне на капака на измервателния уред се използва стандартният за индустрията-механизъм за „откриване на превключвател с ключ“. Глюкомерът се доставя с натиснат капак на бутона. Всяка промяна в състоянието на бутона се открива като събитие за отваряне на капака.
След прекъсване на електрозахранването измервателният уред автоматично влиза в режим на ниска-енергия. Ако резервното захранване е активно, данни като времето и броя на събитията за отваряне на капака се съхраняват в реално-време в електрически изтриваемата програмируема-памет само за четене (E2PROM). Ако резервното захранване е изчерпано, данните се съхраняват временно в регистри и се синхронизират с E2PROM при повторно включване, като се гарантира целостта на данните. Софтуерът също така оптимизира логическия поток, за да намали ненужната консумация на енергия, да удължи живота на резервното захранване и да гарантира, че функцията за запис остава онлайн по време на прекъсване на захранването.
Експериментална проверка: Успешни тестове на множество сценарии, точността на записа достига 1 секунда
За да провери осъществимостта на решението, изследователският екип създаде прототип на интелигентен измервателен уред и проведе множество тестове, обхващащи както нормални, така и екстремни температурни сценарии:
При нормално температурно тестване персоналът симулира прекъсвания на електрозахранването с различна продължителност и извърши множество операции за отваряне и затваряне на капака на измервателния уред. Независимо от това дали операцията е извършена незабавно или със закъснение след прекъсването на електрозахранването, прототипът записва точно събитията за отваряне на капака на измервателния уред и всеки резултат от теста отговаря на стандартните изисквания. При изпитване при екстремни температури беше използвана камера с висока- и ниска{3}}температура за симулиране на екстремни работни условия на суперкондензаторите. Установено е, че ниските температури намаляват проводимостта на електролита, докато високите температури могат да причинят разлагане на електролита, засягайки стабилността на захранването. Въпреки това, в рамките на нормалния работен температурен диапазон на измервателния уред, прототипът поддържаше стабилен запис с точност на запис под 1 секунда.
За да се справи с проблемите, срещани при екстремни температури, екипът предложи стратегии за оптимизация-коригиране на параметрите на компонентите въз основа на действителната среда на приложение, за да подобри допълнително надеждността на продукта в специфични сценарии, полагайки основата за последващо масово производство и внедряване.
Стойност на приложението: Укрепване на енергийната безопасност и повишаване на интелигентното управление на захранването.
Този пробив в записването на прекъсване на електрозахранването и отваряне на капак-на еднофазни интелигентни измервателни уреди не само запълва технологична празнина в индустрията, но също така демонстрира множество предимства в практически приложения:
За енергийните компании тази функция измества усилията против-кражба от пасивно разследване към активно проследяване. Чрез прецизно записване на събития персоналът може бързо да идентифицира подозрителни потребители и кражби, минимизирайки финансовите загуби. Той ефективно възпира незаконните кражби и защитава правата за честна употреба на съвместимите потребители. За разработване на интелигентна мрежа, той предоставя критична поддръжка на данни за анализиране на аномалии в потреблението на енергия и отстраняване на неизправности, позволявайки по-прецизно и интелигентно управление на електроенергийната мрежа.
С широкото прилагане на тази технология, интелигентните измервателни уреди допълнително ще подобрят ролята си на „мрежови стражи“, като влеят нов импулс в изграждането на безопасна, ефективна и надеждна интелигентна енергийна система и ще насочат енергийната индустрия към по--качествено развитие.