Analiza uobičajenih uzroka operativnih grešaka u pametnim električnim brojkama

S obzirom na kontinuirani razvoj pametnih mreža, pametni brojaci struje sve više se široko primjenjuju, a u radu s mjerenjem energije često se susreću s različitim vrstama operativnih grešaka u pametnim brojačima. Ovaj rad analizira uzroke neispravnosti pametnih brojača i predlaže odgovarajuće rješenja, koristeći nekoliko stvarnih slučajeva operativnih grešaka kao primjer.

1. Crni zaslon
Crni zaslon odnosi se na napajani brojač bez prikaza, što je najčešća greška koja se javlja kod polja operativnih pametnih brojača. Nakon uklanjanja i testiranja ovih neispravnih brojača, otkriveno je da je kapacitor na poziciji C2 DCDC podloge oštećen, čip regulatore napona na ploči napajanja je preplavljen ili neutralni vod UN se otkrio. Uzroci ove greške crnog zaslona su analizirani sljedeće: trenutni previsoki napon na krugu (poput udara munje ili fluktuacija mreže) ili visokoredne harmonike generirane složenim radnim okruženjima mogu oštetiti kondenzatore i preplaviti čipe regulatore napona; nepravilna uporaba koja ne slijedi proizvodni postupak može dovesti do lošeg lutanja ili otkida neutralnog voda.

2. Nejasni prikaz
Nejasni prikaz odnosi se na pojavu kada LCD zaslon pametnog brojača struje prikazuje nedostatak strelica. Mogući uzroci uključuju loše lutanje na pinovima LCD-a ili instalaciju brojača na otvorenom i izlaganje dugotrajnoj visokoj temperaturi solarne radijacije. Na primjer, trofazni pametni brojač jedne tvrtke prikazivao je ukupnu aktivnu energiju prema naprijed kao 702,610.88 kWh, energiju u vrhunskom periodu kao 700,451.96 kWh, energiju u vrhunskom vremenu kao 700,987.42 kWh, energiju po fiksnim tarifama kao 700,551.59 kWh, a energiju u nižem periodu kao 700,619.91 kWh. Pod normalnim uvjetima, ukupna aktivna energija prema naprijed trebala bi biti jednaka zbroju energija u vrhunskom, vrhunskom vremenu, po fiksnim tarifama i u nižem periodu. Međutim, za taj brojač ta jednadžba nije vrijedila. Posljednjih osam znamenki barkoda prikazanog na LCD-u bile su 75517684, dok su one na imenskoj ploči bile 05517684.

To pokazuje da je LCD zaslon imao nedostatak strelica—gdje je znamenka "0" netočno prikazana kao "7", potvrđujući grešku nejasnog prikaza. Kada je brojač čitan na terenu pomoću ručnog čitača, ukupna aktivna energija prema naprijed bila je zabilježena kao 002,610.88 kWh, energija u vrhunskom periodu kao 000,451.96 kWh, energija u vrhunskom vremenu kao 000,987.42 kWh, energija po fiksnim tarifama kao 000,551.59 kWh, a energija u nižem periodu kao 000,619.91 kWh. Zbroj individualnih čitanja perioda odgovarao je ukupnoj vrijednosti, dodatno potvrđujući dijagnozu nejasnog prikaza. Glavni uzrok ove greške bio je dugotrajan izlag odgovornosti visokoj temperaturi solarne radijacije zbog vanjske instalacije brojača.

3. Nemogućnost čitanja podataka o energiji
Ova greška tipično se odnosi na pojavu simbola "←" (koji označava obrnuti smjer toka energije) u donjem lijevom kutu LCD zaslona, s ukupnom aktivnom energijom prema naprijed koja se prikazuje kao nula, a obrtna aktivna energija pokazuje vrijednost veću od nule. Istraživanje je otkrilo da je glavni uzrok neispravno spajanje brojača, a stvarna potrošnja energije bila je jednaka vrijednosti obrtne aktivne energije. Nakon ispravljanja greške u spajanju, brojač se vratio na normalnu funkciju.

4. Niski napon baterije
Jednofazni i trofazni pametni brojači struje opremljeni su unutarnjom baterijom satnog čipa koja napaja unutarnji čip sata. Trofazni brojači također imaju bateriju za čitanje bez napajanja, smještenu iza vrata programiranja na panelu brojača. Kada se dogodi greška niskog napona baterije, alarmna svjetiljka brojača ostaje stalno upaljena, a na LCD-u se pojavljuje simbol niske moći. Na terenu se rukuje uklanjanjem pečata s vrata panela, otvaranjem vrata, uklanjanjem baterije i mjerenjem napona između njegovih pozitivne i negativne strane pomoću DC voltmetra. Ako napon odgovara specifikacijama, baterija bi trebala biti ponovno postavljena i usmještena kako bi se osiguralo dobro kontaktiranje; ako je napon ispod nominalne vrijednosti, baterija mora biti zamijenjena.

5. Brzo registriranje (prekomjerno registriranje)
Pametni jednofazni brojač jednog korisnika pokazao je naglu poruku u čitanju energije. Testiranje na terenu pomoću kalibracijskog instrumenta pokazalo je da je brojač bio unutar dopuštenih granica pogreške. Laboratorijsko testiranje nakon uklanjanja također je potvrdilo da brojač zadovoljava standarde, ali je prije kalibracije čitanje bilo 4,505.21 kWh, a poslije kalibracije 4,512.32 kWh—što upućuje na to da je tijekom testiranja zabilježeno 7.111 kWh, dok tipično testiranje jednofaznog brojača potroši samo oko 1 kWh. To je potvrdilo grešku "brzog registriranja."
Analiza je pokazala da je napajanje CPU-a znatno bilo više od dizajniranih 5V, što je dovelo do nepravilnih operacija čitanja/pisanja na I2C busu. Daljnja inspekcija napajanja je identificirala oštećeni kondenzator C2. Mogući uzroci oštećenja kondenzatora uključuju trenutne visoke napone od fluktuacija mreže ili udara munje, te visokoredne harmonike iz složenih električnih okruženja.

6. Kompleksna analiza
Pametni brojači struje su multifunkcionalni uređaji koji idu izvan osnovnog mjerenja energije i uključuju pohranu i obradu informacija, stvarno praćenje, automatizirano upravljanje i interakciju podataka. Oni zadovoljavaju potrebe mjerenja energije, marketing menadžmenta i klijentske usluge. No, njihova glavna funkcija ostaje točno mjerenje energije, koje mora biti precizno i stabilno. Stoga, osim potpune upotrebe sustava prikupljanja energije za praćenje statusa rada i neobičnih događaja pametnih brojača, važno je analizirati temeljne uzroke neispravnosti brojača i aktivno implementirati mjere poboljšanja.

Na temelju analize slučajeva operativnih grešaka, glavni uzroci neispravnosti brojača su sažeti sljedeće:

(1) Utjecaji okruženja, uključujući elektromagnetsku interferenciju, harmonike, visok napon, udare munje, elektrostatičku razinu, prekomjernu temperaturu i vlažnost, visokofrekventna elektromagnetska polja i brze električne transijentne (EFT) impulse.

(2) Loša kvaliteta komponenti, uključujući baterije, CPU-e, LCD ekrane, releje, varistore, kondenzatore, čipe za mjerenje, regulator napona, čipe sata, kristale, 485 optokupljače i modul za nosačevu komunikaciju.

(3) Greške softvera, uključujući pad sustava, naglu promjenu prikaza energije i greške sata.

(4) Problemi s obradom, uključujući nezadovoljavajuće tehničke metode lutanja brojača (koje dovode do hladnog ili slabo utvrđenog lutanja) i neispravno spajanje prilikom instalacije stručnim poduzećima.

Za rješavanje ovih uzroka neispravnosti, mogu se poduzeti sljedeće mjere:

(1) Jačanje odabira komponenti kako bi se osigurala pouzdana radnja pametnih brojača čak i pod ekstremnim okruženjskim uvjetima.

(2) Unapređenje testiranja softvera kako bi se poboljšala sposobnost prevencije grešaka i otpornost na interferenciju.

(3) Poboljšanje nadzora kvalitete obrade, efektivno praćenje i procjena kvalitete internog montaže i praksa instalacije na terenu.