پیشرفت در فناوری ضبط برای کنتورهای هوشمند تک فاز- هنگامی که درب ها در هنگام قطع برق باز می شوند

توسعه شبکه هوشمند با چالش‌های سرقت برق مواجه است و نیاز به ارتقای فوری کنتورها دارد

با پیشرفت سریع علم و فناوری و اقتصاد، شبکه های هوشمند به یک مسیر اصلی توسعه در بخش انرژی جهانی تبدیل شده اند. کنتورهای هوشمند به عنوان تجهیزات کلیدی در انتهای شبکه برق، گسترش مداوم دامنه کاربرد و عملکرد پیچیده‌تر خود را تجربه می‌کنند و نظارت و مدیریت توان را تا حد زیادی تسهیل می‌کنند. با این حال، با ظهور انواع روش های جدید، با افزایش فرکانس سرقت برق همراه شده است. این امر نه تنها استفاده عادی از برق را مختل می کند و خطرات ایمنی را به همراه دارد، بلکه ضررهای اقتصادی قابل توجهی را برای شرکت های برق و کشور به همراه دارد.

تحقیقات نشان داده است که بیشتر فعالیت های سرقت برق فعلی یک ویژگی مشترک دارند: پوشش کنتور باید برای کار باز شود. پیش از این، در حالی که کنتورهای هوشمند می توانستند رویدادهای باز شدن پوشش کنتور را در طول منبع تغذیه عادی ثبت و گزارش کنند، این عملکرد اغلب در هنگام قطع برق از کار می افتاد. با اصلاح استانداردهای سازمانی کنتورهای هوشمند، صنعت روشن کرده است که کنتورها باید رویدادهای باز شدن پوشش کنتور را در هنگام قطع برق ثبت کنند. این شامل ثبت دقیق و ثبت اولین رویداد باز شدن درپوش کنتور، حتی در زمان تعویض باتری، شرایط ولتاژ پایین، و ظرف دو روز پس از قطع برق است. در این زمینه، توسعه عملکردی برای ثبت رویدادهایی که در آن پوشش کنتور در هنگام قطع برق باز می‌شود، به یک جهت کلیدی برای ارتقای فناوری کنتورهای هوشمند تبدیل شده است، و همچنین یک پیشرفت فنی جدید برای تلاش‌های ضد سرقت{4} برق ارائه کرده است.

تمرکز بر روی تقاضا: دلایل متعدد پشت باز شدن درب کنتور در هنگام قطع برق و لزوم ضبط

هنگامی که برق به طور عادی جریان دارد، کنتورهای هوشمند می توانند اطلاعاتی مانند زمان و تعداد کل رویدادهای باز شدن پوشش کنتور را به سیستم جمع آوری اطلاعات مصرف برق گزارش کنند، به پرسنل کمک می کند مصرف برق کاربر و پست را تجزیه و تحلیل کنند و داده های غیرعادی را غربال کنند. با این حال، دلایل باز شدن پوشش کنتور پس از قطع برق پیچیده‌تر است و نیاز به شناسایی و ثبت دقیق دارد:

علل را می توان به چهار دسته اصلی طبقه بندی کرد: اول، خرابی تجهیزات: کهنه، آسیب یا تماس ضعیف اجزای داخلی کنتور مانع از قفل شدن مناسب پوشش کنتور پس از قطع برق می شود. دوم، خطای تعمیر و نگهداری: برخی از کارکنان، که با روش ها آشنا نیستند، به اشتباه درب کنتور را در هنگام قطع برق باز می کنند. سوم، خطای کاربر: کاربران تلاش می کنند پوشش کنتور را بی دلیل باز کنند. و چهارم، عملیات غیرقانونی: برخی افراد عمداً پوشش را برای آسیب رساندن یا دستکاری داده های کنتور برای اهدافی مانند سرقت برق باز می کنند.

این حوادث نه تنها بر یکپارچگی تجهیزات بلکه بر ایمنی برق و انطباق قانونی نیز تأثیر می گذارد. ثبت رویدادهای باز کردن درب کنتور در هنگام قطع برق می‌تواند به سرعت سرقت احتمالی برق را شناسایی کند، از داده‌ها برای تجزیه و تحلیل مصرف غیرعادی برق بعدی پشتیبانی کند و به ردیابی منبع حادثه کمک کند. این امر برای بهبود قابلیت‌های ضد سرقت برق کنتورهای هوشمند و تضمین عملکرد ایمن و پایدار سیستم قدرت اهمیت زیادی دارد.

چالش‌های فنی: نرم‌افزار و سخت‌افزار برای ایجاد یک «موان ایمنی» برای ضبط دهانه‌های پوشش کنتور در هنگام قطع برق همکاری می‌کنند.

برای دستیابی به هدف ثبت دهانه های پوشش کنتور در هنگام قطع برق، لازم است بین امکان فنی، پایداری عملکردی و کاربرد عملی تعادل برقرار شود. تیم ژجیانگ Reallin Electron بر روی طراحی سخت‌افزار و بهینه‌سازی نرم‌افزار تمرکز کرد تا راه‌حلی کامل بسازد تا اطمینان حاصل شود که کنتورها حتی پس از قطع برق به کار خود ادامه می‌دهند.

هسته سخت افزار: راه حل پشتیبان برق منبع تغذیه بدون وقفه را تضمین می کند

کلید عملکرد پایدار کنتور پس از قطع برق در برق پشتیبان نهفته است. تیم راه حل پرهزینه و دشوار-برای-حفظ باتری را کنار گذاشت و ترکیب "باتری ساعت + ابرخازن" را انتخاب کرد، که نیازهای مصرف انرژی پایین را برآورده می کند و در عین حال طول عمر منبع تغذیه را تضمین می کند.

از نظر طراحی مدار، هنگامی که برق شهری نرمال است، منبع تغذیه اصلی (5.3 ولت) نه تنها سیستم متر را تغذیه می کند، بلکه همزمان ابرخازن را نیز شارژ می کند و به ولتاژ تقریباً 5.0 ولت می رسد. در هنگام قطع برق، ابتدا ابرخازن تخلیه می شود و انرژی را برای میکروکنترلر (MCU) برای کار با توان کم، ماژول ارتباطی برای گزارش رویدادها و برای ضبط زمانی که پوشش کنتور باز می شود، فراهم می کند. هنگامی که ولتاژ ابرخازن به زیر 3.6 ولت می رسد، برق به طور خودکار به باتری ساعت سوئیچ می شود. حتی اگر ولتاژ باتری کم باشد، ابرخازن تا زمانی که به ولتاژ قطع برسد به کار خود ادامه می‌دهد و از الزامات ضبط برای قطع برق دو روزه مطمئن می‌شود.

برای تطبیق دقیق نیازهای منبع تغذیه، تیم همچنین ظرفیت ابرخازن را با استفاده از فرمولی محاسبه کرد: ترکیب جریان عملیاتی 80 میلی آمپر ماژول ارتباطی در هنگام قطع برق، مصرف برق 22 μA کنتور در حین کارکرد کم-قدرت، و پارامترهای ولتاژ کاری 3.3 ولت و ولتاژ 2.3 ولتی که تیم فوق ولتاژ مورد نیاز را قطع می کند. برای برآوردن ظرفیت مورد نیاز الزامات 1.9F تا 5.2F. این از وقفه ضبط به دلیل ظرفیت ناکافی جلوگیری کرد و در عین حال هزینه و اندازه را نیز کنترل کرد.

بهینه سازی نرم افزار: مصرف انرژی پایین و امنیت داده ها

طراحی نرم افزار حول سه هدف کلیدی "تشخیص به موقع، ضبط دقیق و پیشگیری از از دست دادن داده ها" متمرکز شده است. برای تشخیص باز شدن روکش کنتور، مکانیزم استاندارد صنعتی "تشخیص سوئیچ کلید" استفاده شده است. کنتور با فشار دادن درپوش روی دکمه ارسال می شود. هر گونه تغییر در وضعیت دکمه به عنوان یک رویداد باز شدن جلد تشخیص داده می شود.

پس از قطع برق، متر به طور خودکار وارد حالت کم-قدرت برق می شود. اگر منبع تغذیه پشتیبان فعال باشد، داده‌هایی مانند زمان و تعداد رویدادهای باز شدن پوشش در زمان واقعی در حافظه قابل برنامه‌ریزی{3}}فقط خواندنی (E2PROM) ذخیره می‌شوند. اگر منبع تغذیه پشتیبان تمام شود، داده ها به طور موقت در رجیسترها ذخیره می شوند و پس از روشن شدن مجدد با E2PROM هماهنگ می شوند و از یکپارچگی داده ها اطمینان حاصل می شود. این نرم افزار همچنین جریان منطقی را برای کاهش مصرف انرژی غیر ضروری، افزایش طول عمر منبع تغذیه پشتیبان، و اطمینان از اینکه عملکرد ضبط در هنگام قطع برق آنلاین باقی می ماند، بهینه می کند.

تأیید آزمایشی: گذراندن تست های چند سناریویی، دقت ضبط به 1 ثانیه می رسد

برای تأیید امکان‌سنجی راه‌حل، تیم تحقیقاتی یک نمونه اولیه کنتور هوشمند ساخت و چندین دور آزمایش را انجام داد که هم سناریوهای دمایی طبیعی و هم دمای شدید را پوشش می‌داد:

در آزمایش دمای معمولی، کارکنان قطع برق با مدت زمان های مختلف را شبیه سازی کردند و عملیات باز و بسته شدن پوشش کنتور را انجام دادند. صرف نظر از اینکه این عملیات بلافاصله پس از قطع برق انجام شد یا با تأخیر، نمونه اولیه رویدادهای باز شدن پوشش کنتور را به دقت ثبت کرد و هر نتیجه آزمایش الزامات استاندارد را برآورده کرد. در آزمایش دمای شدید، یک محفظه دمای بالا- و-پایین برای شبیه‌سازی شرایط عملیاتی شدید ابرخازن‌ها استفاده شد. مشخص شد که دمای پایین هدایت الکترولیت را کاهش می دهد، در حالی که دمای بالا می تواند باعث تجزیه الکترولیت شود که بر پایداری منبع تغذیه تأثیر می گذارد. با این حال، در محدوده دمای عملیاتی معمولی کنتور، نمونه اولیه ضبط ثابتی را با دقت ضبط کمتر از 1 ثانیه حفظ کرد.

برای رسیدگی به مشکلاتی که در دماهای شدید با آن مواجه می‌شوید، تیم استراتژی‌های بهینه‌سازی را پیشنهاد کرد-که پارامترهای مؤلفه را بر اساس محیط برنامه واقعی تنظیم کرد تا قابلیت اطمینان محصول را در سناریوهای خاص افزایش دهد و پایه‌ای را برای تولید انبوه و عرضه بعدی ایجاد کند.

ارزش کاربردی: تقویت ایمنی نیرو و تقویت مدیریت هوشمند انرژی.

این پیشرفت در ثبت قطعی برق و پوشش{0}رویدادهای بازگشایی در کنتورهای هوشمند تک فاز، نه تنها شکاف تکنولوژیکی در صنعت را پر می کند، بلکه مزایای متعددی را در کاربردهای عملی نشان می دهد:

برای شرکت‌های برق، این ویژگی تلاش‌های ضد سرقت- را از تحقیقات غیرفعال به ردیابی فعال تغییر می‌دهد. از طریق ثبت دقیق رویدادها، پرسنل می توانند به سرعت کاربران مشکوک و سرقت را شناسایی کنند و خسارات مالی را به حداقل برسانند. این به طور موثر از سرقت غیرقانونی جلوگیری می کند و از حقوق استفاده منصفانه کاربران سازگار محافظت می کند. برای توسعه شبکه هوشمند، پشتیبانی از داده‌های حیاتی را برای تجزیه و تحلیل ناهنجاری‌های مصرف برق و عیب‌یابی فراهم می‌کند و مدیریت شبکه برق دقیق‌تر و هوشمندانه‌تر را ممکن می‌سازد.

با کاربرد گسترده این فناوری، کنتورهای هوشمند نقش خود را به عنوان "نگهبانان شبکه" بیشتر افزایش خواهند داد، و شتاب جدیدی را برای ساختن یک سیستم انرژی هوشمند ایمن، کارآمد و قابل اعتماد تزریق می‌کنند و صنعت برق را به سمت توسعه با کیفیت بالاتر- سوق می‌دهند.