Анализ на често срещани причини за оперативни грешки в умните електроизмерватели

С непрекъснатото развитие на умните мрежи, умните електроизмервателни прибори се прилагат все по-широко и различните видове оперативни дефекти в умните измервателни прибори често се срещат в работата по измерване на енергията. Тази статия анализира причините за дефекти в умните измервателни прибори и предлага съответни решения, като използва няколко случая на реални оперативни дефекти като примери.

1. Черен екран
Черният екран се отнася до електроизмервателен прибор, който е подхранван, но няма дисплей, което е най-често срещан дефект при полево функциониращи умни измервателни прибори. При премахване и тестване на такива дефектни прибори се установява, че кондензаторът на позиция C2 на DCDC подплатата е повреден, чипът за регулиране на напрежението на платата за подхранване е изгорял или неутралната жица UN е отпаднала. Причините за този дефект с черен екран са анализирани както следва: моментни прекомерни напрежения в мрежата (като удари от мълнии или колебания на електрическата мрежа) или високочестотни хармоники, генерирали от сложни условия за работа, могат да повредят кондензатори и изгарят чиповете за регулиране на напрежението; неправилна работа, която не следва производствения процес, може да доведе до лошо паяне или отпадане на неутралната жица.

2. Неразбираем дисплей
Неразбираемият дисплей се отнася до явление, при което LCD екранът на умния електроизмервателен прибор показва липсващи линии. Възможни причини включват лошо паяне на контактите на LCD или инсталиране на прибора на открито и изложено на продължително високотемпературно слънчево облъчване. Например, един трифазен умен измервателен прибор на компания показа общо активно енергийно потребление впред 702,610.88 кВтч, пикиращо енергийно потребление 700,451.96 кВтч, високотарифно енергийно потребление 700,987.42 кВтч, равнотарифно енергийно потребление 700,551.59 кВтч и нискотарифно енергийно потребление 700,619.91 кВтч. Под нормални условия, общото активно енергийно потребление трябва да е равно на сбора от пикиращо, високотарифно, равнотарифно и нискотарифно енергийно потребление. Обаче, това уравнение не беше изпълнено за този прибор. Последните осем цифри на баркод, показван на LCD, бяха 75517684, докато тези на табличката бяха 05517684.

Това сочи, че LCD дисплеят имаше липсващи линии – където цифрата "0" беше неправилно показвана като "7", потвърждавайки дефекта с неразбираем дисплей. Когато приборът беше прочетен на място с ръчен четец, общото активно енергийно потребление беше записано като 002,610.88 кВтч, пикиращото енергийно потребление 000,451.96 кВтч, високотарифното енергийно потребление 000,987.42 кВтч, равнотарифното енергийно потребление 000,551.59 кВтч и нискотарифното енергийно потребление 000,619.91 кВтч. Сборът на отделните периодични четення съвпадаше с общото, допълнително потвърждавайки диагнозата на неразбираем дисплей. Основната причина за този дефект беше определена като продължително изложено на високотемпературно слънчево облъчване поради инсталирането на прибора на открито.

3. Невъзможност за четене на данни за енергия
Този дефект типично се отнася до появата на символа "←" (който означава обратно енергийно поток) в долния ляв ъгъл на LCD екрана, с общо активно енергийно потребление, показвано като нула, а обратното активно енергийно потребление показва ненулево значение. Разследването разкри, че основната причина беше грешка в проводките на прибора, а действителното енергийно потребление беше равно на обратното активно енергийно потребление. След коригиране на грешката в проводките, приборът възобнови нормалната си работа.

4. Недостатъчен заряд на батерията
Еднофазните и трифазните умни електроизмервателни прибори са оборудвани с вградени часовници, които се подхранват от батерии. Трифазните прибори също разполагат с батерия за четене на данни при спиране на подхранването, разположена зад програмируемата врата на панела на прибора. При дефект с недостатъчен заряд на батерията, светлината за алармиране на прибора остава постоянно включена, а на LCD се появява символ за ниска мощност. На място, за обработка, се изважда печата от вратата на панела, вратата се отваря, батерията се изважда и се измерва напрежението между положителния и отрицателния й терминал с DC волтметър. Ако напрежението отговаря на спецификациите, батерията трябва да бъде възстановена и позиционирана, за да се осигури добра контакт, ако напрежението е под номиналната стойност, батерията трябва да бъде заменена.

5. Бързо регистриране (Преувеличено регистриране)
Умният еднофазен измервателен прибор на потребител показа внезапно увеличение на енергийното потребление. На място, тестове с калибрационен прибор показаха, че приборът е в допустимите граници на грешка. Лабораторни тестове след премахването му също потвърдиха, че приборът отговаря на стандартите, но преди калибриране четенето беше 4,505.21 кВтч, а след калибриране – 4,512.32 кВтч – което показва, че 7.111 кВтч са регистрирани по време на теста, докато типичният еднофазен прибор изразходва само около 1 кВтч. Това потвърди дефекта на "бързо регистриране."
Анализът разкри, че напрежението за подхранване на CPU беше значително по-високо от проектираните 5V, което доведе до аномални операции за четене/писане на I2C шината. Допълнително разследване на цепта за подхранване установи, че кондензатор C2 е повреден. Възможни причини за повредата на кондензатора включват моментни високи напрежения от колебания на мрежата или удари от мълнии, както и високочестотни хармоники от сложни електрически условия.

6. Комплексен анализ
Умните електроизмервателни прибори са многофункционални устройства, които надхвърлят основните функции за измерване на енергия, включвайки съхранение и обработка на информация, реално наблюдение, автоматично управление и интеракция на данни. Те отговарят на нуждите за измерване на енергия, маркетингово управление и обслужване на клиенти. Но основната им функция остава точното измерване на енергия, което трябва да бъде както точено, така и стабилно. Затова, освен да се използват системи за придобиване на енергия, за да се наблюдава оперативното състояние и аномалните събития на умните измервателни прибори, е важно да се анализират основните причини за дефекти на приборите и да се предприемат активни мерки за подобряване.

На основата на анализа на случаи на оперативни дефекти, основните причини за дефекти на приборите са сумираны както следва:

(1) Влияние на околната среда, включващо електромагнитно въздействие, хармоники, високо напрежение, удари от мълнии, електростатически разряд, извънредно температура и влажност, високочестотни електромагнитни полета и бързи електрически преходи (EFT).

(2) Лошо качество на компонентите, включващо батерии, CPU, LCD екрани, реле, варистори, кондензатори, чипове за измерване, регулатори на напрежение, часовни чипове, кварцови резонатори, диоди за 485 оптокуплера и модули за комуникация по радио.

(3) Софтуерни дефекти, включващо крах на системата, внезапни промени в енергийното показване и грешки в часовника.

(4) Проблеми с качеството на изработката, включващо подстандартни техники за паяне от страна на производителите на прибори (водещи до студи или разпуснати сварки) и неправилна проводка при инсталацията от страна на електроенергийните компании.

За справяне с тези причини за дефекти, могат да бъдат предприети следните мерки:

(1) Усилено избиране на компоненти, за да се гарантира надеждната работа на умните измервателни прибори дори при екстремни условия на околната среда.

(2) Подобрено софтуерно тестване, за да се подобри способността на софтуера да предотвратява грешки и противодейства на външни въздействия.

(3) Подобрен надзор върху качеството на изработката, ефективно наблюдение и оценка както на вътрешното качество на монтаж, така и на практиките за инсталация на място.