Razvoj pametne mreže suočava se s izazovima krađe električne energije, što zahtijeva hitnu nadogradnju brojila
Sa brzim napretkom nauke i tehnologije i ekonomije, pametne mreže su postale ključni pravac razvoja u globalnom energetskom sektoru. Kao ključna oprema na kraju električne mreže, pametna brojila doživljavaju kontinuirano proširenje svog opsega primjene i sve sofisticiranije funkcionalnosti, uvelike olakšavajući praćenje i upravljanje energijom. Međutim, ovo je praćeno porastom učestalosti krađe električne energije, s pojavom raznih novih metoda. Ovo ne samo da ozbiljno narušava normalnu upotrebu električne energije i predstavlja sigurnosne rizike, već i uzrokuje značajne ekonomske gubitke elektroprivredama i zemlji.
Istraživanje je pokazalo da većina trenutnih aktivnosti krađe električne energije ima zajedničku karakteristiku: poklopac brojila mora biti otvoren za rad. Ranije, dok su pametna brojila mogla snimati i prijavljivati događaje otvaranja poklopca brojila tokom normalnog napajanja, ova funkcija je često otkazivala tokom nestanka struje. Sa usavršavanjem standarda pametnih brojila za preduzeća, industrija je pojasnila da brojila moraju bilježiti događaje otvaranja poklopca brojila tokom nestanka struje. Ovo uključuje precizno snimanje i snimanje najranijeg događaja otvaranja poklopca mjerača, čak i tokom zamjene baterije, podnapona i unutar dva dana od nestanka struje. U tom kontekstu, razvoj funkcije za snimanje događaja u kojima se poklopac brojila otvara tokom nestanka struje postao je ključni pravac za nadogradnju tehnologije pametnih brojila, a također je omogućio novi tehnički proboj u borbi protiv krađe električne energije.
Fokus na zahtjev: višestruki uzroci otvaranja poklopca brojila tokom nestanka struje i neophodnost snimanja
Kada struja teče normalno, pametna brojila mogu prijaviti informacije kao što su vrijeme i ukupan broj događaja otvaranja poklopca brojila u sistem prikupljanja informacija o potrošnji električne energije, pomažući osoblju da analizira upotrebu električne energije korisnika i podstanice i pregleda za nenormalne podatke. Međutim, uzroci otvaranja poklopca brojila nakon nestanka struje su složeniji i zahtijevaju preciznu identifikaciju i evidentiranje:
Uzroci se mogu kategorizirati u četiri glavne kategorije: Prvo, kvar opreme: starenje, oštećenje ili loš kontakt unutrašnjih komponenti mjerača sprječava da se poklopac mjerača pravilno zaključa nakon nestanka struje; drugo, greška u održavanju: neki članovi osoblja, koji nisu upoznati sa procedurama, greškom otvore poklopac brojila tokom nestanka struje; treće, greška korisnika: korisnici nepotrebno pokušavaju otvoriti poklopac mjerača; i četvrto, nezakonit rad: neki pojedinci namjerno otvaraju poklopac kako bi oštetili ili mijenjali podatke brojila u svrhe kao što je krađa električne energije.
Ovi incidenti ne utiču samo na integritet opreme, već i na sigurnost električne energije i zakonsku usklađenost. Snimanje događaja otvaranja poklopca brojila tokom nestanka struje može odmah otkriti potencijalnu krađu električne energije, pružiti podršku podacima za naknadnu analizu abnormalne potrošnje električne energije i pomoći u pronalaženju izvora incidenta. Ovo je od velikog značaja za poboljšanje sposobnosti pametnih brojila protiv krađe električne energije i osiguravanje sigurnog i stabilnog rada elektroenergetskog sistema.
Tehnički izazovi: softver i hardver sarađuju kako bi stvorili "sigurnosnu barijeru" za snimanje otvora na poklopcu mjerača tokom nestanka struje
Da bi se postigao cilj snimanja otvora poklopca brojila tokom nestanka struje, potrebno je uskladiti tehničku izvodljivost, funkcionalnu stabilnost i praktičnu primjenu. Tim Zhejiang Reallin Electron fokusirao se i na dizajn hardvera i na optimizaciju softvera kako bi izgradio kompletno rješenje koje će osigurati da brojila nastave raditi čak i nakon nestanka struje.
Hardversko jezgro: Rešenje za rezervno napajanje obezbeđuje neprekidno napajanje
Ključ za stabilan rad brojila nakon nestanka struje leži u rezervnom napajanju. Tim je odustao od skupog i teškog-za-održavanja rješenja za baterije i odlučio se za kombinaciju "baterija sata + superkondenzator", koja zadovoljava zahtjeve niske potrošnje energije, a istovremeno osigurava dug vijek trajanja napajanja.
Što se tiče dizajna kola, kada je napajanje iz mreže normalno, glavno napajanje (5,3V) ne samo da napaja sistem brojila, već istovremeno puni superkondenzator, dostižući napon od približno 5,0V. Tokom nestanka struje, superkondenzator se prvi prazni, obezbeđujući napajanje mikrokontroleru (MCU) za rad sa malom snagom, komunikacioni modul za izveštavanje o događajima i za snimanje kada se poklopac merača otvori. Kada napon superkondenzatora padne ispod 3,6V, napajanje se automatski prebacuje na bateriju sata. Čak i ako je napon baterije nizak, superkondenzator nastavlja da radi sve dok ne dostigne granični napon, osiguravajući zahtjeve za snimanje za -dva dana nestanka struje.
Da bi se precizno uskladili sa zahtjevima za napajanje, tim je također izračunao kapacitet superkondenzatora koristeći formulu: kombinujući radnu struju komunikacijskog modula od 80 mA tokom nestanka struje, 22μA potrošnju energije mjerača tokom rada niske-napone i parametre radnog napona od 3,3 V i 2,3 V krajnjeg graničnog napona koji je potreban da bi se zadovoljio napon superkondenzatora koji je potreban timu, odredio je potreban superkondenzator. zahtjevi za kapacitetom od 1.9F do 5.2F. Ovo je spriječilo prekide snimanja zbog nedovoljnog kapaciteta, a istovremeno je kontrolisalo troškove i veličinu.
Optimizacija softvera: niska potrošnja energije i sigurnost podataka
Dizajn softvera je usredsređen na tri ključna cilja "blagovremenog otkrivanja, preciznog snimanja i sprečavanja gubitka podataka". Za detekciju otvaranja poklopca brojila, koristi se industrijski-standardni mehanizam "detekcije prekidača ključa". Mjerač se isporučuje s poklopcem pritisnutim na tipku. Svaka promjena u statusu gumba se detektuje kao događaj otvaranja poklopca.
Nakon nestanka struje, mjerač automatski ulazi u način rada niske{0}}napone. Ako je rezervno napajanje aktivno, podaci kao što su vrijeme i broj događaja otvaranja poklopca se pohranjuju u realnom-vrijemenu u električno izbrisivoj programabilnoj-memoriji samo za čitanje (E2PROM). Ako je rezervno napajanje iscrpljeno, podaci se privremeno pohranjuju u registre i sinkroniziraju sa E2PROM nakon ponovnog uključivanja, osiguravajući integritet podataka. Softver također optimizira logički tok kako bi smanjio nepotrebnu potrošnju energije, produžio vijek trajanja rezervnog napajanja i osigurao da funkcija snimanja ostane na mreži tokom nestanka struje.
Eksperimentalna provjera: prošao više testova scenarija, preciznost snimanja dostiže 1 sekundu
Da bi potvrdio izvodljivost rješenja, istraživački tim je napravio prototip pametnog mjerača i proveo više krugova testiranja, pokrivajući scenarije normalne i ekstremne temperature:
U testiranju normalne temperature, osoblje je simuliralo nestanke struje različitog trajanja i izvodilo višestruke operacije otvaranja i zatvaranja poklopca mjerača. Bez obzira na to da li je operacija obavljena odmah ili sa zakašnjenjem nakon nestanka struje, prototip je precizno zabilježio događaje otvaranja poklopca brojila, a svaki rezultat testa je zadovoljio standardne zahtjeve. U testiranju na ekstremne temperature, korišćena je visoko- i niska-komora za simulaciju ekstremnih radnih uslova superkondenzatora. Utvrđeno je da niske temperature smanjuju provodljivost elektrolita, dok visoke temperature mogu uzrokovati razgradnju elektrolita, što utiče na stabilnost napajanja. Međutim, unutar normalnog opsega radne temperature mjerača, prototip je održavao stabilno snimanje, s preciznošću snimanja manjom od 1 sekunde.
Kako bi se riješili problemi nastali pri ekstremnim temperaturama, tim je predložio strategije optimizacije{0}}prilagođavajući parametre komponenti na osnovu stvarnog okruženja aplikacije kako bi se dodatno poboljšala pouzdanost proizvoda u specifičnim scenarijima, postavljajući temelje za kasniju masovnu proizvodnju i uvođenje.
Vrijednost primjene: Jačanje sigurnosti napajanja i jačanje pametnog upravljanja energijom.
Ovaj napredak u evidentiranju nestanka struje i pokrivanju-događaja otvaranja na jednofaznim{1}}faznim pametnim brojilima ne samo da popunjava tehnološku prazninu u industriji, već i pokazuje višestruke prednosti u praktičnim primjenama:
Za elektroenergetske kompanije, ova funkcija prebacuje napore protiv krađe sa pasivne istrage na aktivno praćenje. Kroz precizno snimanje događaja, osoblje može brzo identificirati sumnjive korisnike i krađu, minimizirajući finansijske gubitke. Efikasno odvraća od ilegalne krađe i štiti prava na poštenu upotrebu korisnika koji ispunjavaju uslove. Za razvoj pametne mreže, pruža kritičnu podršku za podatke za analizu anomalija potrošnje energije i rješavanje problema, omogućavajući rafiniranije i inteligentnije upravljanje električnom mrežom.
Uz široku primjenu ove tehnologije, pametna brojila će dodatno poboljšati svoju ulogu "stražara mreže", ubrizgavajući novi zamah u izgradnju sigurnog, efikasnog i pouzdanog pametnog energetskog sistema i vodeći elektroenergetsku industriju ka višem-razvoju kvaliteta.