Ανάλυση Κοινών Αιτίων Λειτουργικών Σφαλμάτων σε Φυσικά Ηλεκτρονικά Μέτρα

Με τη συνεχή ανάπτυξη των νοηματικών δικτύων, οι νοηματικοί λογιστές ενέργειας εφαρμόζονται όλο και πιο ευρέως, και διάφορα είδη λειτουργικών παρακμών σε νοηματικούς λογιστές συναντώνται συχνά στην εργασία μέτρησης ενέργειας. Αυτό το έγγραφο αναλύει τους λόγους για τους οποίους παρουσιάζονται παρακμών σε νοηματικούς λογιστές και προτείνει αντίστοιχες λύσεις, χρησιμοποιώντας ως παράδειγμα μερικές πραγματικές περιπτώσεις λειτουργικών παρακμών.

1. Μαύρη Οθόνη
Η μαύρη οθόνη αναφέρεται σε έναν λογιστή με τροφοδοσία χωρίς εμφάνιση, που είναι ο πιο συνηθισμένος παράκμος σε λογιστές που λειτουργούν στο πεδίο. Στην απομάκρυνση και δοκιμή τέτοιων λογιστών, βρίσκεται ότι ο πυκνωτής στη θέση C2 της υποδιαύλευσης DCDC είναι κατεστραμμένος, το χιπ ρύθμισης τάσης στην πλάκα τροφοδοσίας έχει καεί, ή η ουδέτερη θέση UN έχει αποσυνδεθεί. Οι λόγοι αυτού του παρακμού μαύρης οθόνης αναλύονται ως εξής: η στιγμιαία υπερτάση στο κύκλωμα (όπως πλήξεις και κυμαίνοντα τάσης) ή υψηλότερες αρμονικές που παράγονται από περίπλοκα περιβάλλοντα μπορούν να καταστρέψουν πυκνωτές και να κάψουν χιπ ρύθμισης τάσης· η άσκοπη λειτουργία που δεν ακολουθεί την επεξεργασία κατασκευής μπορεί να οδηγήσει σε κακή συγκόλληση ή αποσυνδέση της ουδέτερης θέσης.

2. Διαταραγμένη Εμφάνιση
Η διαταραγμένη εμφάνιση αναφέρεται στο φαινόμενο στο οποίο η οθόνη LCD ενός νοηματικού λογιστή ενέργειας εμφανίζει λείψανα στροφές. Δυνατοί λόγοι περιλαμβάνουν κακή συγκόλληση στα πόδια της οθόνης LCD ή το εγκαταστάθηκε έξω και εκτέθηκε σε μακρά περίοδο υψηλής θερμοκρασίας από την ηλιακή ακτινοβολία. Για παράδειγμα, ο τριφασικός νοηματικός λογιστής ενός επιχειρήματος εμφανίζει την συνολική ενεργή ενέργεια προς τα εμπρός 702,610.88 kWh, την ενέργεια κορυφής 700,451.96 kWh, την ενέργεια κορυφής-ώρας 700,987.42 kWh, την ενέργεια επιπέδου 700,551.59 kWh και την ενέργεια παρακολούθησης 700,619.91 kWh. Κάτω από κανονικές συνθήκες, η συνολική ενεργή ενέργεια προς τα εμπρός θα έπρεπε να ισούται με το άθροισμα της ενέργειας κορυφής, κορυφής-ώρας, επιπέδου και παρακολούθησης. Ωστόσο, αυτή η εξίσωση δεν ισχύει για αυτόν τον λογιστή. Τα τελευταία οκτώ ψηφία του κώδικα πλήθους που εμφανίζεται στην οθόνη LCD είναι 75517684, ενώ αυτά στην ετικέτα είναι 05517684.

Αυτό δείχνει ότι η οθόνη LCD έχει λείψανα στροφές—όπου το ψηφίο "0" εμφανίζεται λανθασμένα ως "7", επιβεβαιώνοντας τον παράκμο διαταραγμένης εμφάνισης. Κατά την ανάγνωση του λογιστή στο χώρο με χειροκίνητο αναγνώστη, η συνολική ενεργή ενέργεια προς τα εμπρός καταγράφηκε ως 002,610.88 kWh, η ενέργεια κορυφής 000,451.96 kWh, η ενέργεια κορυφής-ώρας 000,987.42 kWh, η ενέργεια επιπέδου 000,551.59 kWh και η ενέργεια παρακολούθησης 000,619.91 kWh. Το άθροισμα των αναμετρήσεων των μεμονωμένων περιόδων ταιριάζει με το σύνολο, επιβεβαιώνοντας περαιτέρω τη διάγνωση διαταραγμένης εμφάνισης. Ο κύριος λόγος αυτού του παρακμού αποδείχθηκε ότι είναι η μακρά περίοδος εκτέθειας σε υψηλή θερμοκρασία από την ηλιακή ακτινοβολία λόγω της εγκατάστασης εξωτερικά.

3. Αδυναμία Ανάγνωσης Δεδομένων Ενέργειας
Αυτός ο παράκμος αναφέρεται συνήθως στην εμφάνιση του συμβόλου "←" (που υποδεικνύει αντίστροφη ροή ενέργειας) στην κάτω αριστερή γωνία της οθόνης LCD, με τη συνολική ενεργή ενέργεια προς τα εμπρός να εμφανίζεται ως μηδέν και η αντίστροφη ενεργή ενέργεια να εμφανίζει μη μηδενική τιμή. Η έρευνα αποδείξει ότι ο κύριος λόγος ήταν η λανθασμένη σύνδεση του λογιστή, και η πραγματική κατανάλωση ενέργειας ισοδυναμούσε με την ανάγνωση της αντίστροφης ενεργής ενέργειας. Μετά την διόρθωση του λάθους σύνδεσης, ο λογιστής επανέλαβε την κανονική λειτουργία.

4. Υποτάση Μπαταρίας
Οι μονοφασικοί και τριφασικοί νοηματικοί λογιστές ενέργειας είναι εξοπλισμένοι με εσωτερικές μπαταρίες ρολογιού που τροφοδοτούν το εσωτερικό ρολογιό χιπ. Οι τριφασικοί λογιστές έχουν επίσης μια μπαταρία για ανάγνωση μετά από αποσύνδεση, η οποία βρίσκεται πίσω από την πόρτα προγραμματισμού στην πλάκα του λογιστή. Όταν συμβαίνει ένας παράκμος υποτάσης μπαταρίας, το φως ειδοποίησης του λογιστή παραμένει συνεχώς αναμμένο, και εμφανίζεται ένα σύμβολο χαμηλής τάσης στην οθόνη LCD. Η επιχειρησιακή αντιμετώπιση περιλαμβάνει την αφαίρεση της σφραγίδας από την πόρτα της πλάκας, την άνοιγση της πόρτας, την αφαίρεση της μπαταρίας και την μέτρηση της τάσης μεταξύ των θετικών και αρνητικών πόλων με έναν DC βολτμέτρο. Εάν η τάση πληροί τα πρότυπα, η μπαταρία πρέπει να εγκατασταθεί ξανά και να επαναθεσμιστεί για να εξασφαλίσει καλή επαφή· εάν η τάση είναι κάτω από την ορθή τιμή, η μπαταρία πρέπει να αντικατασταθεί.

5. Ταχύς Λογαριασμός (Υπερεγγραφή)
Ένας μονοφασικός νοηματικός λογιστής ενέργειας ενός χρήστη έδειξε ξαφνική αύξηση στην ανάγνωση ενέργειας. Η δοκιμή στο χώρο με εναρμόνιση εξοπλισμού έδειξε ότι ο λογιστής ήταν εντός των αποδεκτών ορίων λάθους. Η εργαστηριακή δοκιμή μετά την απομάκρυνση επιβεβαίωσε επίσης ότι ο λογιστής ικανοποιούσε τα πρότυπα, αλλά η ανάγνωση πριν την εναρμόνιση ήταν 4,505.21 kWh και η ανάγνωση μετά την εναρμόνιση 4,512.32 kWh—υποδεικνύοντας ότι καταγράφηκαν 7.111 kWh κατά τη δοκιμή, ενώ μια τυπική δοκιμή μονοφασικού λογιστή καταναλώνει μόνο περίπου 1 kWh. Αυτό επιβεβαίωσε τον παράκμο του "ταχούς λογαριασμού."
Η ανάλυση αποδείξει ότι η τάση τροφοδοσίας του CPU ήταν σημαντικά υψηλότερη από τους 5V που σχεδιάστηκαν, προκαλώντας ανωμαλίες στις εγγραφές/αναγνώσεις στο I2C bus. Περαιτέρω εξέταση του κυκλώματος τροφοδοσίας αποκάλυψε έναν κατεστραμμένο πυκνωτή C2. Δυνατοί λόγοι για την κατάστροφη του πυκνωτή περιλαμβάνουν στιγμιαίες υψηλές τάσεις από κυμαίνοντα τάσης ή πλήξεις, και υψηλότερες αρμονικές από περίπλοκα ηλεκτρονικά περιβάλλοντα.

6. Συνολική Ανάλυση
Οι νοηματικοί λογιστές ενέργειας είναι πολυλειτουργικά συστήματα που περιλαμβάνουν πέρα από τη βασική μέτρηση ενέργειας, λειτουργίες αποθήκευσης και επεξεργασίας πληροφοριών, πραγματικού χρόνου παρακολούθησης, αυτόματης ελέγχου και ανταλλαγής δεδομένων. Ικανοποιούν τις ανάγκες της μέτρησης ενέργειας, της διαχείρισης εμπορικής διαχείρισης και της παροχής υπηρεσιών. Ωστόσο, η βασική λειτουργία τους παραμένει η ακριβής μέτρηση ενέργειας, η οποία πρέπει να είναι και ακριβής και σταθερή. Συνεπώς, εκτός από την πλήρη αξιοποίηση των συστημάτων απόκτησης ενέργειας για την παρακολούθηση της λειτουργικής κατάστασης και των ανωμαλιών των νοηματικών λογιστών, είναι απαραίτητο να αναλυθούν οι βαθιές αιτίες των παρακμών και να εφαρμοστούν ενεργά μέτρα βελτίωσης.

Βάσει της ανάλυσης περιπτώσεων λειτουργικών παρακμών, οι κύριοι λόγοι των παρακμών λογιστών συνοψίζονται ως εξής:

(1) Περιβαλλοντικές επιρροές, περιλαμβανομένης της ηλεκτρομαγνητικής αλληλεπίδρασης, των αρμονικών, της υψηλής τάσης, των πληξεων, της ηλεκτροστατικής αποδόσεως, της υψηλής θερμοκρασίας και υγρασίας, των υψηλής συχνότητας ηλεκτρομαγνητικών πεδίων και των ταχείων ηλεκτρονικών μεταβολών (EFT).

(2) Κακή ποιότητα συστατικών, περιλαμβανομένων των μπαταριών, των CPUs, των οθόνων LCD, των ρελέ, των varistors, των πυκνωτών, των χιπ μέτρησης, των ρυθμιστών τάσης, των ρολογιών, των κρυστάλλων, των 485 optocoupler diodes και των μοντίτων φορτοφορικής επικοινωνίας.

(3) Λογισμικά παρακμών, περιλαμβανομένων των συστημικών παρακμών, των ξαφνικών αλλαγών στην εμφάνιση ενέργειας και των λαθών ρολογίου.

(4) Προβλήματα εργασίας, περιλαμβανομένων των υποδειγματικών τεχνικών συγκόλλησης από τους κατασκευαστές λογιστών (που οδηγούν σε κρύα ή χαλαρές συγκολλήσεις) και των λανθασμένων συνδέσεων κατά την εγκατάσταση από τις εταιρείες ενέργειας.

Για την αντιμετώπιση αυτών των αιτιών παρακμών, μπορούν να ληφθούν τα εξής μέτρα:

(1) Ενίσχυση της επιλογής συστατικών για να εξασφαλίσει την αξιόπιστη λειτουργία των νοηματικών λογιστών ακόμη και υπό ακραίες περιβαλλοντικές συνθήκες.

(2) Ενίσχυση των δοκιμών λογισμικού για τη βελτίωση των δυνατοτήτων πρόληψης λαθών και αντιπαρεμβολής.

(3) Βελτίωση της εποπτείας ποιότητας της εργασίας, αποτελεσματικά παρακολουθώντας και αξιολογώντας τόσο την εσωτερική ποιότητα συναρμολόγησης όσο και τις πρακτικές εγκατάστασης στο χώρο.