Розвиток розумної електромережі стикається з проблемами крадіжки електроенергії, що вимагає термінової модернізації лічильників
Зі швидким розвитком науки, техніки та економіки розумні електромережі стали основним напрямком розвитку глобальної енергетичної галузі. Інтелектуальні лічильники, як ключове обладнання на кінці електромережі, переживають постійне розширення сфери застосування та все більш складні функціональні можливості, що значно полегшує моніторинг та управління електроенергією. Однак це супроводжувалося сплеском частоти крадіжок електроенергії з появою різноманітних нових методів. Це не лише серйозно порушує нормальне споживання електроенергії та створює ризики для безпеки, але й завдає значних економічних збитків енергетичним компаніям та країні.
Дослідження виявили, що більшість поточних крадіжок електроенергії мають спільну характеристику: для роботи кришка лічильника повинна бути відкрита. Раніше, хоча інтелектуальні лічильники могли записувати та повідомляти про події відкриття кришки лічильника під час нормального електропостачання, ця функція часто виходила з ладу під час відключень електроенергії. З удосконаленням корпоративних стандартів інтелектуальних лічильників галузь уточнила, що лічильники повинні записувати події відкриття кришки лічильника під час відключень електроенергії. Це включає в себе точне захоплення та запис найранішої події відкриття кришки лічильника, навіть під час заміни батареї, умов зниженої напруги та протягом двох днів після відключення електроенергії. У цьому контексті розробка функції запису подій, коли кришка лічильника відкривається під час відключення електроенергії, стала ключовим напрямком модернізації технології інтелектуального лічильника, а також забезпечила новий технічний прорив у боротьбі з-крадіжками електроенергії.
Зосередьтеся на вимогах: численні причини відкриття кришки лічильника під час відключень електроенергії та необхідність запису
Коли електроенергія надходить нормально, інтелектуальні лічильники можуть повідомляти таку інформацію, як час і загальна кількість подій відкриття кришки лічильника, до системи збору інформації про споживання електроенергії, допомагаючи персоналу аналізувати споживання електроенергії користувачами та підстанцією та відстежувати ненормальні дані. Однак причини відкриття кришки лічильника після відключення електроенергії є більш складними і потребують точної ідентифікації та фіксації:
Причини можна розділити на чотири основні категорії: По-перше, несправність обладнання: старіння, пошкодження або поганий контакт внутрішніх компонентів лічильника перешкоджає належному замиканню кришки лічильника після відключення електроенергії; по-друге, помилка технічного обслуговування: деякі співробітники, які не знайомі з процедурами, помилково відкривають кришку лічильника під час відключення електроенергії; по-третє, помилка користувача: користувачі намагаються відкрити кришку лічильника без потреби; і по-четверте, незаконна експлуатація: деякі особи навмисно відкривають кришку, щоб пошкодити або підробити дані лічильника з метою, наприклад, крадіжки електроенергії.
Ці інциденти впливають не лише на цілісність обладнання, але й на безпеку електроенергії та відповідність законодавству. Запис подій відкриття кришки лічильника під час відключення електроенергії може негайно виявити потенційну крадіжку електроенергії, забезпечити підтримку даних для подальшого аналізу ненормального споживання електроенергії та допомогти відстежити джерело інциденту. Це має велике значення для покращення можливостей інтелектуальних лічильників проти-крадіжки електроенергії та забезпечення безпечної та стабільної роботи енергосистеми.
Технічні проблеми: програмне та апаратне забезпечення співпрацюють для створення «бар’єру безпеки» для реєстрації відкриттів кришки лічильника під час відключень електроенергії
Для досягнення мети реєстрації відкриттів кришки лічильника під час відключень електроенергії необхідно збалансувати технічну можливість, функціональну стабільність і практичне застосування. Команда Zhejiang Reallin Electron зосередилася як на апаратному забезпеченні, так і на оптимізації програмного забезпечення, щоб створити повне рішення, яке гарантуватиме, що лічильники продовжуватимуть працювати навіть після відключення електроенергії.
Апаратне ядро: рішення резервного живлення забезпечує безперебійне живлення
Ключ до стабільної роботи лічильника після відключення електроенергії полягає в резервному живленні. Команда відмовилася від дорогого й складного-обслуговування-рішення батареї та вибрала комбінацію «батарея годинника + суперконденсатор», яка відповідає вимогам щодо низького енергоспоживання та забезпечує тривалий термін служби джерела живлення.
З точки зору схемотехніки, коли живлення від мережі є нормальним, основне джерело живлення (5,3 В) не тільки живить систему вимірювача, але й одночасно заряджає суперконденсатор, досягаючи напруги приблизно 5,0 В. Під час відключення електроенергії суперконденсатор розряджається першим, забезпечуючи живлення для мікроконтролера (MCU) для роботи з низьким енергоспоживанням, комунікаційного модуля для звітування про події та для запису, коли кришка лічильника відкрита. Коли напруга суперконденсатора падає нижче 3,6 В, живлення автоматично перемикається на батарею годинника. Навіть якщо напруга батареї низька, суперконденсатор продовжує працювати, доки не досягне напруги відключення, забезпечуючи вимоги до запису протягом двох-днів відключення електроенергії.
Щоб точно відповідати вимогам джерела живлення, команда також розрахувала ємність суперконденсатора за формулою: об’єднавши робочий струм 80 мА комунікаційного модуля під час відключення електроенергії, споживану потужність лічильника 22 мкА під час роботи з низьким -потужністю та параметри робочої напруги 3,3 В і напруги відключення 2,3 В, команда врешті визначила, що суперконденсатор повинен відповідати вимогам. необхідні вимоги до ємності 1,9F до 5,2F. Це запобігало перериванням запису через недостатню ємність, а також контролювало вартість і розмір.
Оптимізація програмного забезпечення: низьке енергоспоживання та безпека даних
Розробка програмного забезпечення зосереджена навколо трьох ключових завдань: «своєчасне виявлення, точний запис і запобігання втраті даних». Для виявлення відкриття кришки лічильника використовується галузевий-стандартний механізм «виявлення ключового перемикача». Лічильник поставляється з кришкою, натиснутою на кнопку. Будь-яка зміна статусу кнопки визначається як подія відкриття обкладинки.
Після відключення електроенергії лічильник автоматично переходить-в режим низької потужності. Якщо резервне джерело живлення активне, такі дані, як час і кількість подій відкриття кришки, зберігаються в реальному-часі в електрично стираній програмованій-пам’яті лише для читання (E2PROM). Якщо резервне джерело живлення вичерпано, дані тимчасово зберігаються в регістрах і синхронізуються з E2PROM після повторного ввімкнення, забезпечуючи цілісність даних. Програмне забезпечення також оптимізує логічний потік, щоб зменшити непотрібне споживання енергії, подовжити термін служби резервного джерела живлення та гарантувати, що функція запису залишається в режимі онлайн під час відключення електроенергії.
Експериментальна перевірка: пройдено кілька сценарних тестів, точність запису досягає 1 секунди
Щоб перевірити здійсненність рішення, дослідницька група створила прототип інтелектуального лічильника та провела кілька раундів тестування, що охоплюють сценарії як нормальної, так і екстремальної температури:
Під час тестування нормальної температури персонал імітував відключення електроенергії різної тривалості та виконував кілька операцій відкриття та закриття кришки лічильника. Незалежно від того, чи була операція виконана негайно чи із затримкою після відключення електроенергії, прототип точно фіксував події відкриття кришки лічильника, і кожен результат тесту відповідав стандартним вимогам. Під час випробувань за екстремальних температур для імітації екстремальних умов роботи суперконденсаторів використовували високо{2}} та низько{3}}температурні камери. Було виявлено, що низькі температури знижують провідність електроліту, тоді як високі можуть викликати розкладання електроліту, що впливає на стабільність електропостачання. Проте в межах нормального робочого температурного діапазону лічильника прототип підтримував стабільний запис із точністю запису менше 1 секунди.
Щоб вирішити проблеми, що виникають при екстремальних температурах, команда запропонувала стратегії оптимізації-з коригуванням параметрів компонентів на основі фактичного середовища застосування, щоб ще більше підвищити надійність продукту в конкретних сценаріях, заклавши основу для подальшого масового виробництва та розгортання.
Цінність застосування: посилення енергобезпеки та інтелектуальне керування живленням.
Цей прорив у реєстрації відключень електроенергії та подій-відкриття кришки на однофазних-розумних лічильниках не лише заповнює технологічну прогалину в галузі, але й демонструє численні переваги в практичному застосуванні:
Для енергетичних компаній ця функція переносить заходи проти-крадіжки з пасивного розслідування на активне відстеження. Завдяки точному запису подій персонал може швидко ідентифікувати підозрілих користувачів і крадіжки, мінімізуючи фінансові втрати. Він ефективно запобігає незаконним крадіжкам і захищає права сумісних користувачів на чесне використання. Для розвитку інтелектуальної мережі він забезпечує підтримку критичних даних для аналізу аномалій споживання електроенергії та усунення несправностей, забезпечуючи більш точне та інтелектуальне керування електромережею.
Завдяки широкому застосуванню цієї технології інтелектуальні лічильники ще більше посилять свою роль як "стражів мережі", надаючи новий імпульс створенню безпечної, ефективної та надійної інтелектуальної енергетичної системи та спонукаючи енергетичну галузь до вищої-якісної розробки.