Развој паметне мреже суочава се са изазовима крађе електричне енергије, што захтева хитну надоградњу бројила
Са брзим напретком науке и технологије и економије, паметне мреже су постале основни правац развоја у глобалном енергетском сектору. Као кључна опрема на крају електричне мреже, паметна бројила доживљавају континуирану експанзију свог обима примене и све софистицираније функционалности, увелико олакшавајући праћење и управљање напајањем. Међутим, ово је праћено порастом учесталости крађе електричне енергије, уз појаву разних нових метода. Ово не само да озбиљно нарушава нормалну употребу електричне енергије и представља безбедносне ризике, већ и узрокује значајне економске губитке електропривредама и земљи.
Истраживање је показало да већина актуелних активности крађе електричне енергије има заједничку карактеристику: поклопац бројила мора бити отворен за рад. Раније, док су паметна бројила могла да снимају и пријављују догађаје отварања поклопца бројила током нормалног напајања, ова функција је често отказивала током нестанка струје. Са усавршавањем стандарда предузећа паметних бројила, индустрија је разјаснила да бројила морају да бележе догађаје отварања поклопца бројила током нестанка струје. Ово укључује прецизно снимање и снимање најранијег догађаја отварања поклопца мерача, чак и током замене батерије, поднапона и у року од два дана од нестанка струје. У том контексту, развој функције за бележење догађаја у којима се поклопац бројила отвара током нестанка струје постао је кључни правац за надоградњу технологије паметних бројила, а такође је обезбедио нови технички пробој у борби против крађе електричне енергије.
Фокус на захтев: вишеструки узроци иза отварања поклопца бројила током нестанка струје и неопходност снимања
Када струја тече нормално, паметна бројила могу да пријаве информације као што су време и укупан број догађаја отварања поклопца бројила у систем за прикупљање информација о потрошњи електричне енергије, помажући особљу да анализира употребу електричне енергије корисника и подстанице и прегледа ненормалне податке. Међутим, узроци отварања поклопца бројила након нестанка струје су сложенији и захтевају прецизну идентификацију и евидентирање:
Узроци се могу категорисати у четири главне категорије: Прво, квар опреме: старење, оштећење или лош контакт унутрашњих компоненти мерача спречава да се поклопац мерача правилно закључа након нестанка струје; друго, грешка у одржавању: неки чланови особља, који нису упознати са процедурама, грешком отворе поклопац бројила током нестанка струје; треће, грешка корисника: корисници непотребно покушавају да отворе поклопац мерача; и четврто, незаконит рад: неки појединци намерно отварају поклопац да би оштетили или мењали податке бројила у сврхе као што је крађа електричне енергије.
Ови инциденти не утичу само на интегритет опреме, већ и на безбедност електричне енергије и законску усклађеност. Снимање догађаја отварања поклопца бројила током нестанка струје може одмах открити потенцијалну крађу електричне енергије, пружити подршку подацима за накнадну анализу абнормалне потрошње електричне енергије и помоћи у проналажењу извора инцидента. Ово је од великог значаја за побољшање-могућности паметних бројила против крађе електричне енергије и обезбеђивање безбедног и стабилног рада електроенергетског система.
Технички изазови: Софтвер и хардвер сарађују како би створили „сигурносну баријеру“ за снимање отвора на поклопцу мерача током нестанка струје
Да би се постигао циљ снимања отвора поклопца бројила током нестанка електричне енергије, неопходно је ускладити техничку изводљивост, функционалну стабилност и практичну примену. Тим Зхејианг Реаллин Елецтрон фокусирао се и на дизајн хардвера и на оптимизацију софтвера како би изградио комплетно решење које ће обезбедити да бројила наставе да раде чак и након нестанка струје.
Хардверско језгро: Решење за резервно напајање обезбеђује непрекидно напајање
Кључ за стабилан рад бројила након нестанка струје лежи у резервном напајању. Тим је одустао од скупог и тешког-за-одржавања решења за батерије и одлучио се за комбинацију „батерија сата + суперкондензатор“, која испуњава захтеве ниске потрошње енергије уз обезбеђивање дугог века напајања.
Што се тиче дизајна кола, када је напајање из мреже нормално, главно напајање (5,3В) не само да напаја систем бројила, већ истовремено пуни и суперкондензатор, достижући напон од приближно 5,0В. Током нестанка струје, суперкондензатор се први празни, обезбеђујући напајање микроконтролеру (МЦУ) за рад са малом снагом, комуникациони модул за извештавање о догађајима и за снимање када се поклопац мерача отвори. Када напон суперкондензатора падне испод 3,6В, напајање се аутоматски пребацује на батерију сата. Чак и ако је напон батерије низак, суперкондензатор наставља да ради све док не достигне гранични напон, обезбеђујући захтеве за снимање за -два дана нестанка струје.
Да би се прецизно ускладили са захтевима за напајање, тим је такође израчунао капацитет суперкондензатора користећи формулу: комбинујући радну струју комуникационог модула од 80 мА током нестанка струје, потрошњу мерача од 22 μА током рада са мало-напоном, и параметре радног напона од 3,3 В и 2,3 В крајњег напона прекида који је потребан тиму да би задовољио потребан супернапон за искључивање, одредио је тим да би задовољио потребан напон прекида. Захтеви за капацитетом од 1.9Ф до 5.2Ф. Ово је спречило прекиде снимања због недовољног капацитета, а истовремено контролисало трошкове и величину.
Оптимизација софтвера: ниска потрошња енергије и сигурност података
Дизајн софтвера је усредсређен на три кључна циља „благовременог откривања, тачног снимања и спречавања губитка података“. За откривање отварања поклопца бројила, користи се индустријски-стандардни механизам „детекције прекидача кључа“. Мерач се испоручује са поклопцем притиснутим на дугме. Свака промена у статусу дугмета се детектује као догађај отварања омота.
Након нестанка струје, мерач аутоматски улази у режим ниске{0}}напоне. Ако је резервно напајање активно, подаци као што су време и број догађаја отварања поклопца се чувају у реалном-времену у електрично избрисивој програмабилној-меморији само за читање (Е2ПРОМ). Ако је резервно напајање исцрпљено, подаци се привремено чувају у регистрима и синхронизују са Е2ПРОМ након поновног укључивања, обезбеђујући интегритет података. Софтвер такође оптимизује логички ток како би смањио непотребну потрошњу енергије, продужио животни век резервног извора напајања и обезбедио да функција снимања остане онлајн током нестанка струје.
Експериментална верификација: Положен више тестова сценарија, тачност снимања достиже 1 секунду
Да би потврдио изводљивост решења, истраживачки тим је направио прототип паметног мерача и спровео више рунди тестирања, покривајући и нормалне и екстремне температурне сценарије:
У тестирању нормалне температуре, особље је симулирало нестанке струје различитог трајања и извршило вишеструке операције отварања и затварања поклопца мерача. Без обзира на то да ли је операција обављена одмах или је одложена након нестанка струје, прототип је тачно забележио догађаје отварања поклопца бројила, а сваки резултат теста је испунио стандардне захтеве. У тестирању на екстремним температурама, коришћена је високо- и ниска-комора за симулацију екстремних радних услова суперкондензатора. Утврђено је да ниске температуре смањују проводљивост електролита, док високе температуре могу изазвати разградњу електролита, утичући на стабилност напајања. Међутим, унутар нормалног опсега радне температуре мерача, прототип је одржавао стабилно снимање, са тачношћу снимања мањом од 1 секунде.
Да би решио проблеме који се јављају при екстремним температурама, тим је предложио стратегије оптимизације-прилагођавајући параметре компоненти на основу стварног окружења апликације како би се додатно побољшала поузданост производа у одређеним сценаријима, постављајући основу за каснију масовну производњу и увођење.
Вредност примене: Јачање безбедности напајања и унапређење паметног управљања енергијом.
Овај напредак у бележењу нестанка струје и покривању-догађаја отварања на једнофазним-фазним паметним бројилима не само да попуњава технолошку празнину у индустрији већ и показује вишеструке предности у практичним применама:
За електроенергетске компаније, ова функција пребацује напоре против крађе са пасивне истраге на активно праћење. Кроз прецизно снимање догађаја, особље може брзо да идентификује сумњиве кориснике и крађу, минимизирајући финансијске губитке. Ефикасно одвраћа од илегалне крађе и штити права на поштено коришћење корисника који испуњавају услове. За развој паметне мреже, пружа критичну подршку за податке за анализу аномалија потрошње енергије и решавање проблема, омогућавајући префињеније и интелигентније управљање електричном мрежом.
Уз широку примену ове технологије, паметна бројила ће додатно побољшати своју улогу „стражара мреже“, дајући нови замах у изградњу безбедног, ефикасног и поузданог паметног енергетског система и подстичући електроенергетску индустрију ка вишем{0}}развоју квалитета.