تحليل أسباب الأعطال التشغيلية الشائعة في عدادات الكهرباء الذكية

مع التطور المستمر للشبكات الذكية، يتم تطبيق عدادات الكهرباء الذكية بشكل متزايد، ويتم مواجهة أنواع مختلفة من الأعطال التشغيلية في العدادات الذكية بشكل متكرر في أعمال قياس الطاقة. يحلل هذا المقال أسباب أعطال العدادات الذكية ويبين الحلول المناسبة لها، مستخدماً عدة حالات تشغيلية للأعطال كأمثلة.

1. الشاشة السوداء
تشير الشاشة السوداء إلى عداد مشغل ولكنه لا يظهر أي شيء، وهي أكثر الأعطال شيوعاً في العدادات الذكية التي تعمل في الميدان. عند إزالة واختبار هذه العدادات المعيبة، تم اكتشاف أن المكثف في الموضع C2 على اللوحة الفرعية DCDC قد تلف، أو أن رقاقة تنظيم الجهد على لوحة الطاقة قد انفجرت، أو أن السلك المحايد UN قد انفصل. يمكن تحليل أسباب هذا العطل كما يلي: الجهد الزائد الفوري في الدائرة (مثل الصواعق أو التقلبات في الشبكة الكهربائية) أو التوافقيات العليا الناتجة عن بيئات تشغيل معقدة يمكن أن تتسبب في تلف المكثفات وتدمير رقائق تنظيم الجهد؛ العملية غير الصحيحة التي لا تتبع عملية التصنيع يمكن أن تؤدي إلى لحام ضعيف أو انفصال السلك المحايد.

2. الشاشة المشوشة
تشير الشاشة المشوشة إلى ظاهرة عدم ظهور بعض الخطوط على شاشة LCD لعداد الكهرباء الذكي. الأسباب المحتملة تشمل اللحام الضعيف في دبابيس LCD أو ترك العداد خارجياً ومعرضًا لأشعة الشمس ذات الحرارة العالية لفترات طويلة. على سبيل المثال، عرض أحد العدادات الثلاثية الطور للطاقة الإجمالية المباشرة كـ 702,610.88 كيلوواط ساعة، والطاقة في ذروة الاستهلاك كـ 700,451.96 كيلوواط ساعة، والطاقة في فترة الذروة كـ 700,987.42 كيلوواط ساعة، والطاقة الثابتة كـ 700,551.59 كيلوواط ساعة، والطاقة خارج الذروة كـ 700,619.91 كيلوواط ساعة. تحت الظروف الطبيعية، يجب أن تكون الطاقة الإجمالية المباشرة مساوية لمجموع الطاقات في الذروة والفترة الثابتة وخارج الذروة. ومع ذلك، فإن هذه المعادلة لم تكن صحيحة لهذا العداد. آخر ثمانية أرقام من الرمز الشريطي المعروض على الشاشة كانت 75517684، بينما كانت الأرقام على اللوحة 05517684.

هذا يشير إلى أن الشاشة LCD كانت تفتقد بعض الخطوط - حيث تم عرض الرقم "0" بشكل خاطئ كـ "7"، مما يؤكد وجود عطل في الشاشة المشوشة. عندما تم قراءة العداد على الأرض باستخدام جهاز قراءة العداد المحمول، تم تسجيل الطاقة الإجمالية المباشرة كـ 002,610.88 كيلوواط ساعة، والطاقة في الذروة كـ 000,451.96 كيلوواط ساعة، والطاقة في فترة الذروة كـ 000,987.42 كيلوواط ساعة، والطاقة الثابتة كـ 000,551.59 كيلوواط ساعة، والطاقة خارج الذروة كـ 000,619.91 كيلوواط ساعة. مجموع القراءات الفردية تطابق الإجمالي، مما يؤكد تشخيص الشاشة المشوشة. تم تحديد السبب الرئيسي لهذا العطل بأنه التعرض لفترات طويلة لأشعة الشمس ذات الحرارة العالية بسبب ترك العداد خارجياً.

3. عدم القدرة على قراءة بيانات الطاقة
يشير هذا العطل عادة إلى ظهور رمز "←" (الذي يشير إلى تدفق الطاقة العكسي) في الزاوية السفلية اليسرى من شاشة LCD، مع قراءة الطاقة الإجمالية المباشرة كصفر وقراءة الطاقة العكسية كقيمة غير صفرية. كشف التحقيق أن السبب الرئيسي كان التوصيل الخاطئ للعداد، وأن الاستهلاك الفعلي للطاقة كان يساوي قراءة الطاقة العكسية. بعد تصحيح خطأ التوصيل، استأنف العداد العمل بشكل طبيعي.

4. انخفاض الجهد البطارية
يحتوي العدادات الذكية الأحادية الطور والثلاثية الطور على بطاريات داخلية للساعة توفر الطاقة للرقاقة الداخلية للساعة. تحتوي العدادات الثلاثية الطور أيضًا على بطارية لقراءة العداد عند انقطاع التيار الكهربائي، وتقع خلف الباب البرمجي على لوحة العداد. عند حدوث عطل انخفاض الجهد البطارية، يظل ضوء الإنذار في العداد مضيئًا دائمًا، ويظهر رمز طاقة منخفضة على الشاشة LCD. التعامل مع العطل في الموقع يتضمن إزالة الختم من باب اللوحة، فتح الباب، إخراج البطارية، وقياس الجهد بين طرفيها الموجب والسالب باستخدام متر الجهد المباشر. إذا كان الجهد ضمن المواصفات، يجب إعادة تثبيت البطارية وضبطها للتأكد من الاتصال الجيد؛ إذا كان الجهد أقل من القيمة المحددة، يجب استبدال البطارية.

5. التسجيل السريع (التسجيل الزائد)
أظهر عداد الكهرباء الذكي الأحادي الطور لمستخدم زيادة مفاجئة في قراءة الطاقة. أظهر الاختبار على الأرض باستخدام جهاز معايرة أن العداد كان ضمن حدود الخطأ المقبولة. أكد الاختبار المخبري بعد الإزالة أيضًا أن العداد يتوافق مع المعايير، ولكن القراءة قبل المعايرة كانت 4,505.21 كيلوواط ساعة والقراءة بعد المعايرة كانت 4,512.32 كيلوواط ساعة - مما يشير إلى تسجيل 7.111 كيلوواط ساعة خلال الاختبار، بينما يستهلك اختبار العداد الأحادي الطور العادي حوالي 1 كيلوواط ساعة فقط. هذا أكد عطل "التسجيل السريع".
كشف التحليل أن جهد التغذية لوحدة المعالجة المركزية كان أعلى بكثير من الجهد المصمم البالغ 5 فولت، مما تسبب في عمليات قراءة وكتابة غير طبيعية على حافلة I2C. كشف الفحص الأعمق للدائرة الكهربائية عن تلف المكثف C2. الأسباب المحتملة لتلف المكثف تشمل الجهد العالي الفوري الناتج عن التقلبات في الشبكة أو الصواعق، والتوافقيات العليا الناتجة عن البيئات الكهربائية المعقدة.

6. التحليل الشامل
عدادات الكهرباء الذكية هي أجهزة متعددة الوظائف تتجاوز القياس الأساسي للطاقة لتتضمن تخزين ومعالجة المعلومات، والرصد الفوري، والتحكم الآلي، والتواصل بالبيانات. تلبي احتياجات قياس الطاقة وإدارة التسويق والخدمة للعملاء. ومع ذلك، فإن وظيفتها الرئيسية تبقى القياس الدقيق للطاقة، والذي يجب أن يكون دقيقًا ومستقرًا. لذلك، بالإضافة إلى استخدام أنظمة جمع الطاقة بشكل كامل لمراقبة حالة التشغيل والأحداث غير الطبيعية للعدادات الذكية، من الضروري تحليل أسباب أعطال العدادات وتنفيذ إجراءات التحسين بشكل فعال.

بناءً على تحليل حالات الأعطال التشغيلية، يمكن تلخيص الأسباب الرئيسية لأعطال العدادات كالتالي:

(1) التأثيرات البيئية، بما في ذلك التداخل الكهرومغناطيسي، والتوافقيات، والجهد العالي، والصواعق، وتفريغ الكهرباء الساكنة، والحرارة والرطوبة الزائدة، والحقول الكهرومغناطيسية عالية التردد، والنبضات العابرة الكهربائية السريعة (EFT).

(2) جودة المكونات السيئة، بما في ذلك البطاريات، ووحدات المعالجة المركزية، والشاشات LCD، والمفاتيح، والمكثفات المتغيرة، والمكثفات، ورقائق القياس، ورقائق تنظيم الجهد، ورقائق الساعة، والبلورات، وأقطاب الضوء البصري 485، ووحدات الاتصال الحاملة.

(3) الأعطال البرمجية، بما في ذلك تعطل النظام، والتغيرات المفاجئة في عرض الطاقة، وأخطاء الساعة.

(4) مشاكل في الصناعة، بما في ذلك تقنيات اللحام غير المطابقة للمعايير من قبل الشركات المصنعة للعدادات (مما يؤدي إلى لحام بارد أو فضفاض) والتوصيل الخاطئ أثناء التركيب من قبل شركات الكهرباء.

لمعالجة هذه أسباب الأعطال، يمكن اتخاذ الإجراءات التالية:

(1) تعزيز اختيار المكونات للتأكد من أن العدادات الذكية تعمل بشكل موثوق حتى تحت الظروف البيئية القاسية.

(2) تحسين اختبار البرامج لتحسين قدرة البرامج على الوقاية من الأخطاء والمقاومة للتداخل.

(3) تحسين الرقابة على جودة الصناعة، مع مراقبة وتقدير فعال لكلاً من جودة التجميع الداخلية وممارسات التركيب على الأرض.