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摘要：本文介紹了電表的基本原理，以及精度對電表的重要性。介紹了一種可以避免竊電的解決方法。 在電力工業(yè)的100多年歷史中，“智能電表”仍處于部署和使用的初級階段。 由于電表是電力公司的前端“收銀機”，必須十分精確。 盡管對于電表有大量的要求，性能規范和法規，并且電力公司試圖確保電表精度，但實(shí)際上，一旦電表設計經(jīng)過(guò)認證、制造和安裝，大多數電表的精度的確認僅停留于生產(chǎn)剛結束時(shí)的出廠(chǎng)測試階段。 特定電表在退役前的現場(chǎng)性能只能通過(guò)統計樣本測試來(lái)估計。 此外，竊電是電力公司收入損失的主要根源。 雖然通常認為面臨這一問(wèn)題的主要是發(fā)展中經(jīng)濟體，但在許多發(fā)達地區也日益嚴重。 例如，英國天然氣和電力市場(chǎng)辦公室(Ofgem)在2013年7月發(fā)布一份題為“阻止竊電–診斷”的報告，其中估計英國每年發(fā)生的竊電價(jià)值超過(guò)2億英鎊，電力公司還需另外投資2500萬(wàn)英鎊防竊電、修理或更換被篡改的設備。 1 了解整個(gè)電表的精度很關(guān)鍵 智能電表相對于電子和機械電表的主要優(yōu)勢是連通性。 聯(lián)網(wǎng)智能電表可遠程報告用電量、實(shí)施斷電管理、收集使用時(shí)間數據并防止某些類(lèi)型的竊電。 不過(guò)，有沒(méi)有可能對電表本身關(guān)鍵的測量功能執行更精密的診斷? 其他具有關(guān)鍵任務(wù)功能的行業(yè)，例如汽車(chē)和工業(yè)，對診斷要求引入了“功能安全性”概念，其本質(zhì)是檢查設備以確定其在使用前、使用中和使用后是否正常運行。 電力電表行業(yè)的此類(lèi)功能之一是現場(chǎng)使用壽命期間的電表精度。 目前電表執行現場(chǎng)樣本測試，僅依靠現場(chǎng)電表內部元器件仍保持在校準范圍內來(lái)估計精度，但此方法存在風(fēng)險。 現場(chǎng)精度監控很重要，因為精度受傳感器影響，傳感器則暴露于高電流、電壓事件和惡劣的環(huán)境。 因此，診斷必須包括監控整個(gè)電表，包括傳感器和所有電子元件。 電表精度檢查通常需要人為干預、斷開(kāi)現場(chǎng)連接和采用專(zhuān)用設備，因此需投入大量成本或實(shí)施復雜的拆解才能在現場(chǎng)完成。 不過(guò)，針對每個(gè)電表的非侵入性監控技術(shù)可以改變這一困局。 2 大數據分析機遇 信息系統架構師需要考慮的問(wèn)題是： “如果能定期獲得現場(chǎng)部署的每個(gè)電表的精度，您會(huì )怎么做?” 此能力可清除故障和次品，但更好的能力是收集和分析整個(gè)電表群的信息。 監控精度不會(huì )違反任何法規，卻能提供管理電表的優(yōu)勢。 每小時(shí)或每天收集信息，數據量不會(huì )太大，但應用潛力是無(wú)限的。 圖1顯示以高分辨率監控群組精度的情況，這樣可提取群組在使用壽命期間的差異。 如此可深入了解制造批次、供應商、部署區域或不同電網(wǎng)拓撲的差異。 此數據亦可與其他度量相結合，例如季節、溫度、濕度和用電量，用于確定是否需要提高未來(lái)電表規格，以提供更可重復的現場(chǎng)測量。 此外，了解整個(gè)群組的性能后，可確定樣本測試的目標，滿(mǎn)足監管機構的要求。 實(shí)施整個(gè)電表群組的大數據分析可使電力公司更好地處理所承擔的責任風(fēng)險。 3 解決方案 迄今，尚不存在包括整個(gè)電表、現場(chǎng)運行和自檢精度的測試。 因此，也沒(méi)有識別和報告設備精度變化的機制。 此空白凸顯了新監控技術(shù)的需求，即連續監控現場(chǎng)電表精度，提供內置、自測試功能，用于檢查電表整個(gè)壽命期間的性能。 此技術(shù)必須在電表運行時(shí)監控電表精度，同時(shí)不影響計量功能。 為應對這一挑戰，ADI公司開(kāi)發(fā)出mSure技術(shù)(圖2綠框所示)，旨在通過(guò)將已知基準信號注入傳感器連續監控整個(gè)電表的響應。 疊加后，傳感器可同時(shí)檢測基準信號和負載信號。 此組合信號是從相同路徑獲取的，因此電子器件末端存在組合信號的數字形式。 檢測電路則從負載信號提取唯一基準信號成分，一旦完成此步，系統便有從傳感器至整個(gè)電表數字表示的傳輸函數。 同樣的傳輸函數可應用于負載信號至數字表示，以便電力公司確定精度變化。 為保留能源數據，監控信號以數字方式從信號路徑移除，只能源數據傳輸進(jìn)入計量系統。 由于具有監控傳感器和電子器件的能力，此技術(shù)也可用于檢測許多現有“防篡改”電表也無(wú)法識別的竊電方法。 即使電力公司僅阻止了少量篡改事件，也能顯著(zhù)改善盈利能力。 4 小結 目前的電表在供應和安裝前經(jīng)過(guò)認證、校準和出廠(chǎng)測試，確保符合一整套精度和性能標準，進(jìn)而滿(mǎn)足不同地區實(shí)施的不同標準。 之后，電表能否保持精度只能依賴(lài)信任度(元件質(zhì)量和統計測試)。 通過(guò)采用嚴格的電表監控方法，電力公司可利用智能電表的內在連接性提供非侵入性現場(chǎng)精度測試，更好地應用大數據分析以了解整個(gè)電表部署的精度，減少電表竊電。 |
