Analyse des causes courantes de dysfonctionnements opérationnels dans les compteurs d'électricité intelligents
Avec le développement continu des réseaux intelligents, les compteurs d'électricité intelligents sont de plus en plus largement utilisés, et divers types de pannes opérationnelles dans ces compteurs sont fréquemment rencontrés dans le travail de mesure d'énergie. Cet article analyse les causes des pannes des compteurs intelligents et propose des solutions correspondantes, en prenant plusieurs cas réels de pannes opérationnelles comme exemples.
1. Écran noir
Un écran noir fait référence à un compteur alimenté sans affichage, qui est la panne la plus courante des compteurs intelligents en service sur le terrain. Lorsque l'on démonte et teste ces compteurs défectueux, on constate que le condensateur en position C2 sur la sous-carte DCDC est endommagé, la puce régulatrice de tension sur la carte d'alimentation est grillée, ou le fil neutre UN s'est détaché. Les causes de cette panne d'écran noir sont analysées comme suit : une surtension instantanée sur le circuit (comme les coups de foudre ou les fluctuations du réseau électrique) ou les harmoniques d'ordre élevé générés par des environnements opérationnels complexes peuvent endommager les condensateurs et griller les puces régulatrices de tension ; une opération incorrecte ne suivant pas le processus de fabrication peut entraîner une mauvaise soudure ou le détachement du fil neutre.
2. Affichage brouillé
L'affichage brouillé fait référence au phénomène où l'écran LCD d'un compteur d'électricité intelligent montre des segments manquants. Les causes possibles incluent une mauvaise soudure aux broches de l'écran LCD ou le compteur installé en extérieur et exposé à un rayonnement solaire de haute température prolongé. Par exemple, le compteur triphasique d'une entreprise affichait une énergie active totale positive de 702,610.88 kWh, l'énergie de pointe de 700,451.96 kWh, l'énergie de demi-pointe de 700,987.42 kWh, l'énergie pleine de 700,551.59 kWh, et l'énergie creuse de 700,619.91 kWh. Dans des conditions normales, l'énergie active totale positive devrait être égale à la somme des énergies de pointe, demi-pointe, pleine et creuse. Cependant, cette équation n'était pas respectée pour ce compteur. Les huit derniers chiffres du code-barres affichés sur l'écran LCD étaient 75517684, alors que ceux sur la plaque signalétique étaient 05517684.
Cela indique que l'écran LCD avait des segments manquants - où le chiffre "0" était incorrectement affiché comme "7", confirmant une panne d'affichage brouillé. Lorsque le compteur a été lu sur place avec un lecteur de compteur portable, l'énergie active totale positive a été enregistrée à 002,610.88 kWh, l'énergie de pointe à 000,451.96 kWh, l'énergie de demi-pointe à 000,987.42 kWh, l'énergie pleine à 000,551.59 kWh, et l'énergie creuse à 000,619.91 kWh. La somme des lectures individuelles correspondait au total, confirmant davantage le diagnostic d'affichage brouillé. La cause principale de cette panne a été déterminée comme étant l'exposition prolongée au rayonnement solaire de haute température due à l'installation en extérieur du compteur.
3. Incapacité à lire les données d'énergie
Cette panne se réfère généralement à l'apparition du symbole "←" (indiquant un flux de puissance inverse) dans le coin inférieur gauche de l'écran LCD, avec une lecture d'énergie active totale positive à zéro et une énergie active inverse non nulle. L'enquête a révélé que la cause principale était un câblage incorrect du compteur, et la consommation d'énergie réelle était égale à la lecture d'énergie active inverse. Après avoir corrigé l'erreur de câblage, le compteur a repris son fonctionnement normal.
4. Tension de batterie insuffisante
Les compteurs d'électricité monophasés et triphasés sont équipés de batteries internes d'horloge qui alimentent la puce d'horloge interne. Les compteurs triphasés ont également une batterie pour la lecture hors tension, située derrière la porte de programmation sur le panneau du compteur. Lorsqu'une panne de tension de batterie insuffisante se produit, la lumière d'alarme du compteur reste allumée en permanence, et un symbole de faible puissance apparaît sur l'écran LCD. Le traitement sur place implique de retirer le sceau de la porte du panneau, d'ouvrir la porte, de retirer la batterie, et de mesurer la tension entre ses bornes positive et négative à l'aide d'un voltmètre continu. Si la tension est conforme aux spécifications, la batterie doit être réinstallée et repositionnée pour assurer un bon contact ; si la tension est inférieure à la valeur nominale, la batterie doit être remplacée.
5. Enregistrement rapide (surchargement)
Le compteur d'électricité monophasé d'un utilisateur a montré une augmentation soudaine de la lecture d'énergie. Un test sur place avec un instrument d'étalonnage a montré que le compteur était dans les limites d'erreur acceptables. Un test en laboratoire après le démontage a également confirmé que le compteur répondait aux normes, mais la lecture avant l'étalonnage était de 4,505.21 kWh et la lecture après l'étalonnage était de 4,512.32 kWh - indiquant que 7.111 kWh avaient été enregistrés pendant le test, alors qu'un test typique de compteur monophasé ne consomme qu'environ 1 kWh. Cela a confirmé la panne d'"enregistrement rapide".
L'analyse a révélé que la tension d'alimentation du CPU était significativement supérieure à la tension conçue de 5V, provoquant des opérations de lecture/écriture anormales sur le bus I2C. Un examen plus approfondi du circuit d'alimentation a identifié un condensateur C2 endommagé. Les causes possibles de l'endommagement du condensateur incluent des tensions élevées instantanées dues aux fluctuations du réseau ou aux coups de foudre, et des harmoniques d'ordre élevé provenant d'environnements électriques complexes.
6. Analyse globale
Les compteurs d'électricité intelligents sont des dispositifs multifonctionnels qui vont au-delà de la simple mesure d'énergie pour inclure le stockage et le traitement de l'information, la surveillance en temps réel, le contrôle automatique et l'interaction des données. Ils répondent aux besoins de la mesure d'énergie, de la gestion marketing et du service client. Cependant, leur fonction principale reste la mesure précise et stable de l'énergie. Il est donc essentiel, en plus d'utiliser pleinement les systèmes d'acquisition d'énergie pour surveiller l'état opérationnel et les événements anormaux des compteurs intelligents, d'analyser les causes profondes des pannes de compteur et de mettre activement en œuvre des mesures d'amélioration.
Sur la base de l'analyse des cas de pannes opérationnelles, les causes principales des pannes de compteur sont résumées comme suit :
(1) Influences environnementales, y compris les interférences électromagnétiques, les harmoniques, les hautes tensions, les coups de foudre, les décharges électrostatiques, les températures et humidités excessives, les champs électromagnétiques de haute fréquence, et les impulsions électriques rapides (EFT).
(2) Qualité médiocre des composants, y compris les batteries, les CPU, les écrans LCD, les relais, les varistances, les condensateurs, les puces de mesure, les régulateurs de tension, les puces d'horloge, les cristaux, les diodes optocoupleuses 485, et les modules de communication par porteur.
(3) Défaillances logicielles, y compris les plantages du système, les changements brusques de l'affichage de l'énergie, et les erreurs d'horloge.
(4) Problèmes de fabrication, y compris des techniques de soudage sous-standard des fabricants de compteurs (conduisant à des soudures froides ou lâches) et un câblage incorrect lors de l'installation par les entreprises de distribution d'électricité.
Pour remédier à ces causes de défaillance, les mesures suivantes peuvent être prises :
(1) Renforcer la sélection des composants pour garantir que les compteurs intelligents fonctionnent de manière fiable même dans des conditions environnementales extrêmes.
(2) Améliorer les tests logiciels pour améliorer les capacités de prévention d'erreurs et d'anti-interférence du logiciel.
(3) Améliorer la supervision de la qualité de la fabrication, en surveillant et en évaluant efficacement à la fois la qualité de l'assemblage interne et les pratiques d'installation sur site.
