Аналіз типових причин виникнення аварійних ситуацій у розумних лічильниках електроенергії

З постійним розвитком інтелектуальних мереж все більш широко застосовуються інтелектуальні лічильники електроенергії, і в енергетичному обліку часто зустрічаються різні типи аварійних ситуацій. У цій статті аналізуються причини виникнення вад інтелектуальних лічильників та пропонуються відповідні рішення, на основі кількох реальних випадків аварійних ситуацій.

1. Чорний екран
Чорний екран — це ситуація, коли підключений лічильник не має відображення, що є найпоширенішою вадою серед інтелектуальних лічильників, що працюють в полі. Після демонтажу та тестування таких відмовних лічильників було виявлено, що конденсатор на позиції C2 на платі DCDC пошкоджений, регулятор напруги на платі живлення спалений, або відірвано нейтральний провід UN. Причини цієї вади чорного екрану аналізуються наступним чином: моментальні перенапруги у мережі (наприклад, від ударів блискавок або флуктуацій електромережі) або високі гармоніки, що виникають через складні умови роботи, можуть пошкодити конденсатори та спалити регулятори напруги; неправильна операція, що не дотримується виробничого процесу, може призвести до поганого зварювання або відірвання нейтрального проводу.

2. Незрозуміле відображення
Незрозуміле відображення — це явище, коли ЖК-екран інтелектуального лічильника електроенергії показує недостатню кількість штрихів. Можливі причини включають погане зварювання на контактних пінках ЖК-дисплея або установку лічильника на вулиці, де він довго знаходиться під впливом високої температури сонячного випромінювання. Наприклад, трифазний інтелектуальний лічильник однієї компанії показував загальну активну енергію вперед 702,610.88 кВт·год, енергію пікового періоду 700,451.96 кВт·год, енергію пікового часу 700,987.42 кВт·год, енергію рівномірного часу 700,551.59 кВт·год, і енергію мінімального часу 700,619.91 кВт·год. В нормальних умовах загальна активна енергія вперед повинна дорівнювати сумі енергій пікового, пікового часу, рівномірного часу та мінімального часу. Однак для цього лічильника це рівняння не виконувалося. Останні 8 цифр штрих-коду, який відображався на ЖК-екрані, були 75517684, тоді як на табличці вони були 05517684.

Це свідчить про те, що на ЖК-дисплеї були недостатні штрихи — де цифра "0" була неправильно відображена як "7", що підтверджує ваду незрозумілого відображення. Коли лічильник був прочитаний на місці за допомогою портативного читаця лічильників, загальна активна енергія вперед була записана як 002,610.88 кВт·год, пікова енергія як 000,451.96 кВт·год, енергія пікового часу як 000,987.42 кВт·год, енергія рівномірного часу як 000,551.59 кВт·год, і енергія мінімального часу як 000,619.91 кВт·год. Сума окремих періодичних показників відповідала загальному, що ще раз підтверджує діагноз незрозумілого відображення. Основною причиною цієї вади було довге вплив високої температури сонячного випромінювання через установку лічильника на вулиці.

3. Неможливість зчитування даних енергії
Ця вада зазвичай означає, що на нижньому лівому куті ЖК-екрану з'являється символ "←" (що вказує на зворотний потік енергії), а загальна активна енергія вперед показує нуль, а зворотна активна енергія показує невід'ємне значення. Дослідження показали, що основною причиною було неправильне підключення лічильника, і фактичне споживання енергії дорівнювало показнику зворотної активної енергії. Після виправлення помилки підключення лічильник повернувся до нормальної роботи.

4. Низька напруга батареї
Однофазні та трифазні інтелектуальні лічильники електроенергії оснащені внутрішніми годинниковими батареями, які живлять внутрішній чіп годинника. Трифазні лічильники також мають батарею для зчитування даних при відсутності живлення, розташовану позаду програмування дверей на панелі лічильника. Коли відбувається вада низької напруги батареї, сигнал тривоги на лічильнику світиться постійно, а на ЖК-дисплеї з'являється символ низької напруги. На місці проблему вирішують, знімаючи пломбу з панелі, відкриваючи двері, витягуючи батарею та вимірюючи напругу між її додатним та від'ємним кінцями за допомогою вольтметру постійного струму. Якщо напруга відповідає специфікаціям, батарею слід переустановити та перевірити, щоб забезпечити надійний контакт; якщо напруга нижче номінального значення, батарею треба замінити.

5. Швидкий реєстраційний рахунок (Перереєстрація)
Інтелектуальний однофазний лічильник користувача показав різке збільшення показника енергії. На місці тестування за допомогою калібрувального приладу показало, що лічильник був в допустимих межах похибки. Лабораторне тестування після демонтажу також підтвердило, що лічильник відповідав стандартам, але перед калібруванням показник був 4,505.21 кВт·год, а після калібрування — 4,512.32 кВт·год, що вказує на те, що під час тесту було зареєстровано 7.111 кВт·год, тоді як типовий тест однофазного лічильника споживає лише близько 1 кВт·год. Це підтвердило ваду "швидкого реєстраційного рахунку".
Аналіз показав, що напруга живлення CPU була значно вища за проектовані 5V, що призводило до аномальних операцій читання/запису на I2C-шині. Додатковий огляд схеми живлення виявив пошкоджений конденсатор C2. Можливі причини пошкодження конденсатора включають моментальні високі напруги від флуктуацій електромережі або ударів блискавок, а також високі гармоніки від складних електричних середовищ.

6. Комплексний аналіз
Інтелектуальні лічильники електроенергії — це багатофункціональні пристрої, які йдуть далеко за межі базового обліку енергії, включаючи зберігання та обробку інформації, реального часу моніторинг, автоматичне управління та взаємодію даних. Вони задовольняють потреби обліку енергії, управління маркетингом та обслуговування клієнтів. Проте їх основною функцією залишається точний облік енергії, який повинен бути як точним, так і стабільним. Тому, окрім повної використання систем обліку енергії для моніторингу стану роботи та аномальних подій інтелектуальних лічильників, важливо аналізувати корінні причини вад лічильників та активно впроваджувати заходи по вдосконаленню.

На основі аналізу випадків аварійних ситуацій, основні причини вад лічильників можна підсумувати наступним чином:

(1) Вплив оточення, включаючи електромагнітні завади, гармоніки, високу напругу, ударі блискавок, електростатичний випуск, надмірну температуру та вологість, високочастотні електромагнітні поля та електричні швидкі транзіентні (EFT) імпульси.

(2) Низька якість компонентів, включаючи батареї, CPU, ЖК-екрани, реле, варистори, конденсатори, чіпи обліку, регулятори напруги, чіпи годинника, кварці, 485 оптоізоляторні діоди та модулі носія.

(3) Програмні вади, включаючи зупинки системи, гострі зміни відображення енергії та помилки годинника.

(4) Проблеми з виготовленням, включаючи низьку якість зварювання виробниками лічильників (що призводить до холодних або слабких зварюваних з'єднань) та неправильне підключення при встановленні електропостачальниками.

Для вирішення цих причин вад можна прийняти наступні заходи:

(1) Посилення вибору компонентів, щоб забезпечити надійну роботу інтелектуальних лічильників навіть у крайніх умовах оточення.

(2) Покращення тестування програмного забезпечення, щоб підвищити його здатність до запобігання помилкам та протидії завадам.

(3) Покращення контролю якості виготовлення, ефективний моніторинг та оцінка як внутрішньої якості збирання, так і практик встановлення на місці.