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 lalong lubos na ginagamit, at iba't ibang uri ng operational faults sa mga smart meter ay madalas na nakakaranas sa trabahong pagsukat ng enerhiya. Ang papel na ito ay nag-aanalisa ng mga sanhi ng mga pagkakamali ng smart meter at nagpopropona ng mga kaugnay na solusyon, gamit ang ilang aktwal na kaso ng operational fault bilang halimbawa.

1. Itim na Screen
Ang itim na screen ay tumutukoy sa isang powered meter na walang display, na ito ang pinaka-karaniwang nangyayaring pagkakamali sa mga field-operating smart meter. Kapag inalis at sinuri ang mga may kapansanan na meter na ito, natuklasan na ang capacitor sa posisyong C2 sa DCDC sub-board ay nasira, ang voltage regulator chip sa power supply board ay napunit, o ang UN neutral wire ay nawala. Ang mga sanhi ng itim na screen fault ay analisado bilang sumusunod: instantaneous overvoltage sa circuit (tulad ng lightning strikes o power grid fluctuations) o high-order harmonics na gawa ng komplikadong operating environment ay maaaring masira ang mga capacitor at punitin ang voltage regulator chips; hindi maayos na operasyon na hindi sumusunod sa manufacturing process ay maaaring magresulta sa mahina o maluwag na soldering o detachment ng neutral wire.

2. Garbled Display
Ang garbled display ay tumutukoy sa pangyayari kung saan ang LCD screen ng isang smart electricity meter ay nagpapakita ng missing strokes. Ang mga posible na sanhi ay kinabibilangan ng mahina o maluwag na soldering sa LCD pins o ang meter ay inilapat sa labas at nakaranas ng 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 magkapareho sa sum ng peak, peak-time, flat-rate, at off-peak energies. Gayunpaman, ang equation na ito ay hindi tama para sa meter na ito. Ang huling walong digit ng barcode na ipinapakita sa LCD ay 75517684, samantalang ang mga ito 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 nagpapatotoo ng garbled display fault. Kapag binasa ang meter sa lugar gamit ang handheld meter reader, ang total forward active energy ay naitala 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 mga individual period readings ay tugma sa total, na lalo pa ring nagpapatotoo sa diagnosis ng garbled display. Ang pangunahing sanhi ng pagkakamali na ito ay natuklasan na ang matagal na exposure sa high-temperature solar radiation dahil sa outdoor installation ng meter.

3. Hindi Nakakabasa ng Data ng Enerhiya
Ang pagkakamali na ito ay karaniwang tumutukoy sa paglitaw ng simbolo na "←" (na nagpapahiwatig ng reverse power flow) sa kaliwang bahagi ng LCD screen, kasama ang total forward active energy reading na zero at ang reverse active energy na may non-zero value. Ang imbestigasyon ay nagpakita na ang pangunahing sanhi ay maling pagkakakonekta ng meter, at ang aktwal na konsumo ng enerhiya ay katumbas ng reverse active energy reading. Pagkatapos ayusin ang pagkakakonekta, 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 nagbibigay ng lakas sa internal clock chip. Ang three-phase meters ay may battery din para sa power-off meter reading, na matatagpuan sa likod ng programming door sa panel ng meter. Kapag nangyari ang battery under-voltage fault, ang alarm light ng meter ay patuloy na naka-on, at lumilitaw ang low-power symbol sa LCD. Ang on-site handling ay kinabibilangan ng pagtanggal ng seal sa panel door, pagbubuksan ng door, pagkuha ng battery, at pag-susuri ng voltage sa pagitan ng positive at negative terminals gamit ang DC voltmeter. Kung ang voltage ay sumasang-ayon 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. Mabilis na Pagsusumite (Over-registering)
Ang isang user’s single-phase smart meter ay nagpapakita ng biglaang pagtaas sa energy reading. Ang on-site testing gamit ang calibration instrument ay nagpakita na ang meter ay nasa loob ng acceptable error limits. Ang laboratory testing pagkatanggal din ay nagpapatotoo na ang meter ay sumasang-ayon sa standards, ngunit ang pre-calibration reading ay 4,505.21 kWh at ang post-calibration reading ay 4,512.32 kWh—na nagpapahiwatig na 7.111 kWh ang naitala sa test, habang ang typical single-phase meter test ay gumagamit lamang ng tungkol 1 kWh. Ito ay nagpapatotoo ng fault ng "mabilis na pagsusumite."
Ang analisis ay nagpakita na ang CPU supply voltage ay mas mataas kaysa sa disenyo na 5V, na nagdudulot ng abnormal read/write operations sa I2C bus. Ang mas malalim na inspeksyon sa power supply circuit ay nagpakita ng nasirang capacitor C2. Ang mga posible na sanhi ng nasirang capacitor ay kinabibilangan ng instantaneous high voltages mula sa grid fluctuations o lightning strikes, at high-order harmonics mula sa komplikadong electrical environments.

6. Komprehensibong Analisis
Ang mga smart electricity meters ay multifunctional na mga aparato na lumalampas sa basic energy measurement upang kasama ang impormasyon storage at processing, real-time monitoring, automatic control, at data interaction. Sila ay sumasakop sa mga pangangailangan ng energy measurement, marketing management, at customer service. Gayunpaman, ang kanilang pangunahing tungkulin ay mananatili ang accurate energy measurement, na dapat parehong precise at stable. Kaya, bukod sa ganap na paggamit ng energy acquisition systems upang monitorin ang operational status at abnormal events ng mga smart meter, mahalaga na analisin ang mga ugat ng mga pagkakamali ng meter at aktibong ipatupad ang mga pamamaraan ng pagbabago.

Batay sa analisis ng mga kaso ng operational fault, ang mga pangunahing sanhi ng mga pagkakamali ng meter ay sumusunod:

(1) Mga impluwensya ng kapaligiran, kabilang ang electromagnetic interference, harmonics, high voltage, lightning strikes, electrostatic discharge, excessive temperature at humidity, high-frequency electromagnetic fields, at electrical fast transient (EFT) pulses.

(2) Masamang kalidad ng mga komponente, kabilang ang mga battery, CPUs, LCD screens, relays, varistors, capacitors, metering chips, voltage regulators, clock chips, crystals, 485 optocoupler diodes, at carrier communication modules.

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

(4) Mga isyu sa workmanship, kabilang ang substandard welding techniques ng mga manufacturer ng meter (na nagdudulot ng cold o maluwag na solder joints) at maling pagkakakonekta sa panahon ng installation ng mga power supply companies.

Upang tugunan ang mga sanhi ng pagkakamali, ang mga sumusunod na hakbang ay maaaring gawin:

(1) Palakasin ang pagpili ng mga komponente upang matiyak na ang mga smart meter ay mag-ooperate nang maasahan kahit sa ekstremong kondisyon ng kapaligiran.

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

(3) Palakasin ang quality supervision ng workmanship, na epektibong nagmo-monitor at nag-evaluate ng internal assembly quality at on-site installation practices.