Analisis Punca Kesalahan Operasi Biasa dalam Meter Elektrik Pintar

Dengan perkembangan berterusan grid pintar, meter elektrik pintar semakin luas digunakan, dan pelbagai jenis kesalahan operasi dalam meter pintar sering dijumpai dalam kerja pengukuran tenaga. Kertas ini menganalisis penyebab kegagalan meter pintar dan mencadangkan penyelesaian yang sepadan, menggunakan beberapa kes kesalahan operasi yang sebenar sebagai contoh.

1. Skrin Hitam
Skrin hitam merujuk kepada meter yang diberi kuasa tetapi tidak memaparkan apa-apa, yang merupakan kesalahan paling biasa berlaku pada meter pintar yang beroperasi di lapangan. Apabila meter yang rosak tersebut dibuka dan diuji, didapati kapasitor pada posisi C2 pada sub-lapan DCDC rosak, cip penstabil voltan pada lapan bekalan kuasa meletus, atau dawai neutral UN telah terlepas. Penyebab kesalahan skrin hitam ini dianalisis seperti berikut: tegangan over sesaat pada litar (seperti sambaran petir atau fluktuasi grid kuasa) atau harmonik tingkat tinggi yang dihasilkan oleh persekitaran operasi yang kompleks boleh merosakkan kapasitor dan meletuskan cip penstabil voltan; operasi yang tidak betul tanpa mengikuti proses pembuatan boleh menyebabkan penyolderan yang buruk atau pemisahan dawai neutral.

2. Paparan Tidak Jelas
Paparan tidak jelas merujuk kepada fenomena di mana skrin LCD meter elektrik pintar menunjukkan garisan yang hilang. Penyebab yang mungkin termasuk penyolderan yang buruk pada pin LCD atau meter dipasang di luar dan terdedah kepada radiasi matahari suhu tinggi yang panjang. Sebagai contoh, meter tiga fasa sebuah syarikat menunjukkan jumlah tenaga aktif ke hadapan sebagai 702,610.88 kWh, tenaga puncak sebagai 700,451.96 kWh, tenaga waktu puncak sebagai 700,987.42 kWh, tenaga kadar rata sebagai 700,551.59 kWh, dan tenaga lembah sebagai 700,619.91 kWh. Dalam keadaan normal, jumlah tenaga aktif ke hadapan harus sama dengan jumlah tenaga puncak, waktu puncak, kadar rata, dan lembah. Namun, persamaan ini tidak berlaku untuk meter ini. Delapan digit terakhir kod bar yang dipaparkan pada LCD adalah 75517684, manakala pada plat nama adalah 05517684.

Ini menunjukkan bahawa paparan LCD mempunyai garisan yang hilang—di mana angka "0" ditunjukkan dengan salah sebagai "7," mengesahkan kesalahan paparan tidak jelas. Apabila meter dibaca di tempat dengan pembaca meter bimbit, jumlah tenaga aktif ke hadapan direkodkan sebagai 002,610.88 kWh, tenaga puncak sebagai 000,451.96 kWh, tenaga waktu puncak sebagai 000,987.42 kWh, tenaga kadar rata sebagai 000,551.59 kWh, dan tenaga lembah sebagai 000,619.91 kWh. Jumlah bacaan individu masa-masa sepadan dengan jumlahnya, mengesahkan diagnosis paparan tidak jelas. Penyebab utama kesalahan ini ditentukan sebagai dedahan panjang terhadap radiasi matahari suhu tinggi disebabkan meter dipasang di luar.

3. Tidak Boleh Membaca Data Tenaga
Kesalahan ini biasanya merujuk kepada munculnya simbol "←" (menunjukkan aliran kuasa terbalik) di sudut kiri bawah skrin LCD, dengan bacaan jumlah tenaga aktif ke hadapan sebagai sifar dan tenaga aktif terbalik menunjukkan nilai bukan sifar. Penyelidikan menunjukkan bahawa penyebab utama adalah penyambungan meter yang salah, dan penggunaan tenaga sebenar sama dengan bacaan tenaga aktif terbalik. Selepas membetulkan kesalahan penyambungan, meter kembali beroperasi secara normal.

4. Voltan Rendah Bateri
Meter elektrik pintar fasa tunggal dan tiga fasa dilengkapi dengan bateri jam dalaman yang memberi kuasa kepada cip jam dalaman. Meter tiga fasa juga mempunyai bateri untuk membaca meter apabila tiada kuasa, terletak di belakang pintu pemrograman pada panel meter. Apabila kesalahan voltan rendah bateri berlaku, lampu isyarat meter akan tetap menyala, dan simbol daya rendah akan muncul pada LCD. Penanganan di tempat melibatkan penyingkiran segel dari pintu panel, membuka pintu, mengeluarkan bateri, dan mengukur voltan antara terminal positif dan negatifnya menggunakan voltmeter DC. Jika voltan memenuhi spesifikasi, bateri harus dipasang semula dan diletakkan dengan baik untuk memastikan kontak yang baik; jika voltan di bawah nilai yang ditetapkan, bateri harus digantikan.

5. Pendaftaran Cepat (Over-registering)
Meter pintar fasa tunggal seorang pengguna menunjukkan peningkatan mendadak dalam bacaan tenaga. Ujian di tempat dengan instrumen kalibrasi menunjukkan meter berada dalam had kesalahan yang dapat diterima. Ujian makmal selepas pengambilan juga mengesahkan meter memenuhi piawaian, tetapi bacaan sebelum kalibrasi adalah 4,505.21 kWh dan bacaan selepas kalibrasi adalah 4,512.32 kWh—menunjukkan 7.111 kWh direkodkan semasa ujian, manakala ujian meter fasa tunggal biasa hanya menghabiskan kira-kira 1 kWh. Ini mengesahkan kesalahan "pendaftaran cepat."
Analisis menunjukkan bahawa voltan bekalan CPU secara signifikan lebih tinggi daripada yang direka 5V, menyebabkan operasi baca/tulis pada bas I2C menjadi abnormal. Pemeriksaan lanjut pada litar bekalan kuasa mengenal pasti kapasitor C2 yang rosak. Penyebab yang mungkin bagi kerusakan kapasitor termasuk tegangan tinggi sesaat dari fluktuasi grid atau sambaran petir, dan harmonik tingkat tinggi dari persekitaran elektrikal yang kompleks.

6. Analisis Komprehensif
Meter elektrik pintar adalah peranti multifungsi yang tidak hanya terbatas pada pengukuran tenaga asas, tetapi juga termasuk penyimpanan dan pemprosesan maklumat, pemantauan masa nyata, kawalan automatik, dan interaksi data. Mereka memenuhi keperluan pengukuran tenaga, pengurusan pemasaran, dan perkhidmatan pelanggan. Walau bagaimanapun, fungsi utama mereka tetap pengukuran tenaga yang tepat, yang harus akurat dan stabil. Oleh itu, selain memanfaatkan sistem pengumpulan tenaga untuk memantau status operasi dan peristiwa aneh pada meter pintar, penting untuk menganalisis penyebab dasar kegagalan meter dan secara aktif melaksanakan langkah-langkah penambahbaikan.

Berdasarkan analisis kes kesalahan operasi, penyebab utama kegagalan meter diringkaskan seperti berikut:

(1) Pengaruh persekitaran, termasuk gangguan elektromagnetik, harmonik, tegangan tinggi, sambaran petir, pelepasan statik, suhu dan kelembaban berlebihan, medan elektromagnetik frekuensi tinggi, dan pulsa transien elektrik (EFT).

(2) Kualiti komponen yang buruk, termasuk bateri, CPU, skrin LCD, relai, varistor, kapasitor, cip pengukuran, penstabil voltan, cip jam, kristal, dioda optokupler 485, dan modul komunikasi pembawa.

(3) Kesalahan perisian, termasuk crash sistem, perubahan mendadak dalam paparan tenaga, dan kesalahan jam.

(4) Masalah kerajinan, termasuk teknik penyolderan yang tidak standard oleh pembuat meter (yang menyebabkan sambungan solder yang dingin atau longgar) dan penyambungan yang salah semasa pemasangan oleh syarikat bekalan kuasa.

Untuk mengatasi penyebab-penyebab kegagalan ini, langkah-langkah berikut boleh diambil:

(1) Memperkuat pemilihan komponen untuk memastikan meter pintar beroperasi dengan andal walaupun dalam keadaan persekitaran ekstrem.

(2) Meningkatkan ujian perisian untuk meningkatkan kemampuan pencegahan kesalahan dan anti-gangguan perisian.

(3) Meningkatkan pengawasan kualiti kerajinan, memantau dan menilai secara efektif kualiti penyatuan dalaman dan amalan pemasangan di tempat.