Pagsusuri ng mga Karaniwang Dahilan ng mga Operational Fault sa Smart Electricity Meters

Sa patuloy na pag-unlad ng mga smart grid, ang mga smart electricity meter ay lubhang laganap na ang paggamit, at iba't ibang uri ng mga operational fault sa mga smart meter ay madalas na natutuklasan sa energy measurement work. Ang papel na ito ay nag-aanalisa ng mga sanhi ng mga pagkakamali sa smart meter at nagsasuggest ng mga corresponding solution, gamit ang ilang actual operational fault cases bilang halimbawa.

1. Black Screen
Ang black screen ay tumutukoy sa isang powered meter na walang display, na ito ang pinaka-karaniwang nangyayari sa field-operating smart meters. Sa pag-alsa at pagsusuri ng mga may fault na meter, natuklasan na ang capacitor sa posisyon C2 sa DCDC sub-board ay nasira, ang voltage regulator chip sa power supply board ay napaso, o ang UN neutral wire ay nawala. Ang mga sanhi ng black screen fault na ito ay ina-analisa bilang sumusunod: instantaneous overvoltage sa circuit (tulad ng lightning strikes o power grid fluctuations) o high-order harmonics na gawa ng complex operating environments ay maaaring masira ang capacitors at mapaso ang voltage regulator chips; hindi maayos na operasyon na hindi sumusunod sa manufacturing process ay maaaring magresulta sa mahinang soldering o pag-nawala ng neutral wire.

2. Garbled Display
Ang garbled display ay tumutukoy sa phenomenon kung saan ang LCD screen ng isang smart electricity meter ay nagpapakita ng missing strokes. Mga posible na sanhi nito ay ang mahinang soldering sa LCD pins o ang meter na nakainstalo sa labas at nahaharap sa matagal na high-temperature solar radiation. Halimbawa, ang tatlong-phase smart meter ng isang kompanya ay nagpapakita ng total forward active energy na 702,610.88 kWh, peak period energy na 700,451.96 kWh, peak-time energy na 700,987.42 kWh, flat-rate energy na 700,551.59 kWh, at off-peak energy na 700,619.91 kWh. Sa normal na kondisyon, ang total forward active energy ay dapat tumbasan sa sum ng peak, peak-time, flat-rate, at off-peak energies. Gayunpaman, ang equation na ito ay hindi totoo para sa meter na ito. Ang huling walong digit ng barcode na ipinapakita sa LCD ay 75517684, habang ang mga iyon sa nameplate ay 05517684.

Ito ay nagpapahiwatig na ang LCD display ay may missing strokes—kung saan ang numero "0" ay maling ipinapakita bilang "7," na nagpapatunay ng garbled display fault. Kapag binasa ang meter sa site gamit ang handheld meter reader, ang total forward active energy ay na-record bilang 002,610.88 kWh, peak energy bilang 000,451.96 kWh, peak-time energy bilang 000,987.42 kWh, flat-rate energy bilang 000,551.59 kWh, at off-peak energy bilang 000,619.91 kWh. Ang sum ng individual period readings ay tugma sa total, na nagpapatunay ng garbled display diagnosis. Ang pangunahing sanhi ng fault na ito ay matagal na exposure sa high-temperature solar radiation dahil sa outdoor installation ng meter.

3. Inability to Read Energy Data
Ang fault na ito ay karaniwang tumutukoy sa paglitaw ng simbolo na "←" (na nagsisimula ng reverse power flow) sa lower-left corner ng LCD screen, kung saan ang total forward active energy reading ay zero at ang reverse active energy ay nagpapakita ng non-zero value. Ang imbestigasyon ay nagpakita na ang pangunahing sanhi ay maling meter wiring, at ang aktwal na energy consumption ay katumbas ng reverse active energy reading. Matapos i-correct ang wiring error, ang meter ay bumalik sa normal na operasyon.

4. Battery Under-Voltage
Ang single-phase at three-phase smart electricity meters ay may internal clock batteries na nagpapagana sa internal clock chip. Ang mga three-phase meters ay may battery rin para sa power-off meter reading, na nasa likod ng programming door sa panel ng meter. Kapag nangyari ang battery under-voltage fault, ang alarm light ng meter ay laging naka-on, at lumilitaw ang low-power symbol sa LCD. Sa on-site handling, kinakailangan ang pag-alsa ng seal mula sa panel door, buksan ang door, alisin ang battery, at sukatin ang voltage sa pagitan ng positive at negative terminals nito gamit ang DC voltmeter. Kung ang voltage ay sumasaklaw sa specifications, ang battery ay dapat ibalik at ireposition upang matiyak ang maayos na contact; kung ang voltage ay mas mababa sa rated value, ang battery ay dapat palitan.

5. Fast Registering (Over-registering)
Ang single-phase smart meter ng isang user ay nagpapakita ng biglaang pagtaas ng energy reading. Sa on-site testing gamit ang calibration instrument, ang meter ay nasa acceptable error limits. Sa laboratory testing matapos ang pag-alsa, ito ay na-verify na ang meter ay sumasaklaw sa standards, ngunit ang pre-calibration reading ay 4,505.21 kWh at ang post-calibration reading ay 4,512.32 kWh—na nagpapakita ng 7.111 kWh na na-record sa test, samantalang ang typical single-phase meter test ay gumagamit lamang ng humigit-kumulang 1 kWh. Ito ay nagpapatunay ng fault na "fast registering."
Ang analisis ay nagpakita na ang CPU supply voltage ay mas mataas kaysa sa designed 5V, na nagdudulot ng abnormal read/write operations sa I2C bus. Ang mas malalim na inspeksyon sa power supply circuit ay nag-identify ng damaged capacitor C2. Ang mga posible na sanhi ng damage sa capacitor ay ang instantaneous high voltages mula sa grid fluctuations o lightning strikes, at high-order harmonics mula sa complex electrical environments.

6. Comprehensive Analysis
Ang smart electricity meters ay multifunctional devices na lumalampas sa basic energy measurement hanggang sa kasama na ang information storage and processing, real-time monitoring, automatic control, at data interaction. Ito ay sumasaklaw sa mga pangangailangan ng energy measurement, marketing management, at customer service. Gayunpaman, ang pangunahing tungkulin nito ay ang accurate energy measurement, na dapat precise at stable. Kaya, sa kabila ng full utilization ng energy acquisition systems upang monitor ang operational status at abnormal events ng mga smart meter, mahalaga ring analisin ang mga root causes ng meter failures at aktibong implement ng improvement measures.

Batay sa analisis ng mga operational fault cases, ang pangunahing mga sanhi ng meter failures ay sumusunod:

(1) Environmental influences, kasama ang electromagnetic interference, harmonics, high voltage, lightning strikes, electrostatic discharge, excessive temperature and humidity, high-frequency electromagnetic fields, at electrical fast transient (EFT) pulses.

(2) Mahinang quality ng mga component, kasama ang batteries, CPUs, LCD screens, relays, varistors, capacitors, metering chips, voltage regulators, clock chips, crystals, 485 optocoupler diodes, at carrier communication modules.

(3) Software faults, kasama ang system crashes, sudden changes sa energy display, at clock errors.

(4) Workmanship issues, kasama ang substandard welding techniques ng mga meter manufacturers (na nagdudulot ng cold or loose solder joints) at maling wiring sa installation ng mga power supply companies.

Upang harapin ang mga sanhi ng failure, ang mga sumusunod na hakbang ay maaaring gawin:

(1) Palakasin ang component selection upang matiyak ang reliable operation ng mga smart meter kahit sa extreme environmental conditions.

(2) Palakasin ang software testing upang mapabuti ang error prevention at anti-interference capabilities ng software.

(3) Mapaunlad ang quality supervision ng workmanship, na ma-epektibo na nagsusupervise at evaluate ng internal assembly quality at on-site installation practices.