De ontwikkeling van slimme elektriciteitsnetten wordt geconfronteerd met uitdagingen op het gebied van elektriciteitsdiefstal, waardoor dringende meterupgrades noodzakelijk zijn
Met de snelle vooruitgang van wetenschap, technologie en economie zijn slimme netwerken een belangrijke ontwikkelingsrichting geworden in de mondiale energiesector. Als belangrijke apparatuur aan het einde van het elektriciteitsnet ervaren slimme meters een voortdurende uitbreiding van hun toepassingsgebied en steeds geavanceerdere functionaliteit, waardoor het monitoren en beheren van energie enorm wordt vergemakkelijkt. Dit gaat echter gepaard met een toename van de frequentie van elektriciteitsdiefstal, waarbij een verscheidenheid aan nieuwe methoden opduikt. Dit verstoort niet alleen het normale elektriciteitsverbruik ernstig en brengt veiligheidsrisico's met zich mee, maar veroorzaakt ook aanzienlijke economische verliezen voor energiebedrijven en het land.
Uit onderzoek is gebleken dat de meeste huidige activiteiten op het gebied van elektriciteitsdiefstal een gemeenschappelijk kenmerk hebben: het meterdeksel moet worden geopend voor gebruik. Terwijl slimme meters voorheen openingsgebeurtenissen van meterdeksels tijdens normale stroomvoorziening konden registreren en rapporteren, faalde deze functie vaak tijdens stroomuitval. Met de verfijning van de ondernemingsnormen voor slimme meters heeft de industrie duidelijk gemaakt dat meters de openingsgebeurtenissen van de meterdekking tijdens stroomuitval moeten registreren. Dit omvat het nauwkeurig vastleggen en registreren van de vroegste openingsgebeurtenis van de meterafdekking, zelfs tijdens het vervangen van de batterij, onderspanningsomstandigheden en binnen twee dagen na een stroomstoring. In deze context is de ontwikkeling van een functie voor het registreren van gebeurtenissen waarbij het meterdeksel wordt geopend tijdens een stroomstoring een belangrijke richting geworden voor het upgraden van de technologie van slimme meters, en heeft het ook gezorgd voor een nieuwe technische doorbraak in de strijd tegen-elektriciteitsdiefstal.
Focus op vraag: meerdere oorzaken achter het openen van de meterafdekking tijdens stroomuitval en de noodzaak van opnemen
Wanneer de stroom normaal stroomt, kunnen slimme meters informatie, zoals het tijdstip en het totale aantal openingsgebeurtenissen van de meterafdekking, doorgeven aan het informatieverzamelingssysteem voor elektriciteitsverbruik, waardoor het personeel het elektriciteitsverbruik van gebruikers en onderstations kan analyseren en kan screenen op abnormale gegevens. De oorzaken van het openen van het meterdeksel na een stroomstoring zijn echter complexer en vereisen nauwkeurige identificatie en registratie:
De oorzaken kunnen in vier hoofdcategorieën worden onderverdeeld: Ten eerste, defecte apparatuur: veroudering, schade of slecht contact van interne metercomponenten verhindert dat de meterafdekking goed vergrendelt na een stroomstoring; ten tweede, onderhoudsfout: sommige personeelsleden, die niet bekend zijn met de procedures, openen per ongeluk het meterdeksel tijdens een stroomstoring; ten derde, gebruikersfout: gebruikers proberen de meterkast onnodig te openen; en ten vierde, illegale operatie: sommige personen openen opzettelijk de dekking om metergegevens te beschadigen of te manipuleren voor doeleinden zoals elektriciteitsdiefstal.
Deze incidenten hebben niet alleen gevolgen voor de integriteit van de apparatuur, maar ook voor de elektriciteitsveiligheid en de naleving van de wetgeving. Door gebeurtenissen vast te leggen bij het openen van het meterdeksel tijdens een stroomstoring, kan mogelijke elektriciteitsdiefstal onmiddellijk worden opgespoord, gegevensondersteuning worden geboden voor daaropvolgende analyses van abnormaal elektriciteitsverbruik en kan de bron van het incident worden opgespoord. Dit is van groot belang voor het verbeteren van de anti-elektriciteitsdiefstalmogelijkheden van slimme meters en het garanderen van de veilige en stabiele werking van het energiesysteem.
Technische uitdagingen: Software en hardware werken samen om een "veiligheidsbarrière" te creëren voor het registreren van meterdekselopeningen tijdens stroomuitval
Om het doel van het registreren van meterdekselopeningen tijdens stroomuitval te bereiken, is het noodzakelijk om een balans te vinden tussen technische haalbaarheid, functionele stabiliteit en praktische toepassing. Het Zhejiang Reallin Electron-team concentreerde zich op zowel hardwareontwerp als software-optimalisatie om een complete oplossing te bouwen om ervoor te zorgen dat meters blijven werken, zelfs na een stroomstoring.
Hardware Core: Backup Power-oplossing zorgt voor een ononderbroken stroomvoorziening
De sleutel tot een stabiele werking van de meter na een stroomstoring ligt in back-upstroom. Het team liet de dure en moeilijk-te-batterijoplossing achterwege en koos voor een combinatie van 'klokbatterij en supercondensator', die voldoet aan de vereisten voor laag stroomverbruik en tegelijkertijd een lange levensduur van de voeding garandeert.
Wat betreft het circuitontwerp: wanneer de netvoeding normaal is, voedt de hoofdvoeding (5,3 V) niet alleen het metersysteem, maar laadt tegelijkertijd ook de supercondensator op, waardoor een spanning van ongeveer 5,0 V wordt bereikt. Tijdens een stroomstoring ontlaadt de supercondensator eerst, waardoor de microcontroller (MCU) van stroom wordt voorzien om op laag vermogen te werken, de communicatiemodule gebeurtenissen kan melden en kan opnemen wanneer het meterdeksel wordt geopend. Wanneer de spanning van de supercondensator onder de 3,6 V daalt, schakelt de stroom automatisch over naar de klokbatterij. Zelfs als de batterijspanning laag is, blijft de supercondensator werken totdat hij de uitschakelspanning bereikt, waardoor opnamevereisten voor de stroomuitval van twee- dagen worden gegarandeerd.
Om nauwkeurig aan de stroomvoorzieningsvereisten te voldoen, berekende het team ook de capaciteit van de supercondensator met behulp van een formule: door de bedrijfsstroom van 80 mA van de communicatiemodule te combineren tijdens een stroomstoring, het stroomverbruik van 22 μA van de meter tijdens werking met laag-vermogen en de parameters van een bedrijfsspanning van 3,3 V en een uitschakelspanning van 2,3 V, kwam het team uiteindelijk tot de conclusie dat de supercondensator aan de vereiste capaciteit moest voldoen. vereisten van 1,9F tot 5,2F. Dit voorkwam opnameonderbrekingen als gevolg van onvoldoende capaciteit en hield tegelijkertijd de kosten en omvang onder controle.
Software-optimalisatie: laag stroomverbruik en gegevensbeveiliging
Het softwareontwerp is gecentreerd rond de drie hoofddoelstellingen: "tijdige detectie, nauwkeurige registratie en preventie van gegevensverlies." Voor detectie van het openen van meterafdekkingen wordt het industriestandaard-mechanisme voor 'sleutelschakelaardetectie' gebruikt. De meter wordt verzonden met het deksel op de knop gedrukt. Elke verandering in de status van de knop wordt gedetecteerd als een gebeurtenis voor het openen van een deksel.
Na een stroomstoring gaat de meter automatisch naar de energiebesparende-modus. Als de back-upvoeding actief is, worden gegevens zoals de tijd en het aantal openingsgebeurtenissen van de dekking in realtime opgeslagen-in het elektrisch wisbare programmeerbare alleen-lezen-geheugen (E2PROM). Als de back-upvoeding leeg is, worden de gegevens tijdelijk opgeslagen in registers en bij het opnieuw inschakelen gesynchroniseerd met de E2PROM, waardoor de gegevensintegriteit wordt gewaarborgd. De software optimaliseert ook de logische stroom om onnodig energieverbruik te verminderen, de levensduur van de back-upvoeding te verlengen en ervoor te zorgen dat de opnamefunctie online blijft tijdens stroomuitval.
Experimentele verificatie: meerdere scenariotests doorstaan, opnamenauwkeurigheid bereikt 1 seconde
Om de haalbaarheid van de oplossing te verifiëren, bouwde het onderzoeksteam een prototype van een slimme meter en voerde meerdere testrondes uit, waarbij zowel normale als extreme temperatuurscenario's werden bestreken:
Bij normale temperatuurtests simuleerde het personeel stroomuitval van verschillende duur en voerde het openen en sluiten van meerdere meterafdekkingen uit. Ongeacht of de operatie onmiddellijk werd uitgevoerd of werd uitgesteld na de stroomstoring, het prototype registreerde nauwkeurig de openingsgebeurtenissen van de meterafdekking en elk testresultaat voldeed aan de standaardvereisten. Bij tests met extreme temperaturen werd een hoge- en lage- temperatuurkamer gebruikt om de extreme bedrijfsomstandigheden van supercondensatoren te simuleren. Er werd vastgesteld dat lage temperaturen de geleidbaarheid van de elektrolyt verminderen, terwijl hoge temperaturen de ontleding van de elektrolyt kunnen veroorzaken, waardoor de stabiliteit van de stroomvoorziening wordt aangetast. Binnen het normale bedrijfstemperatuurbereik van de meter behield het prototype echter een stabiele opname, met een opnamenauwkeurigheid van minder dan 1 seconde.
Om de problemen bij extreme temperaturen aan te pakken, stelde het team optimalisatiestrategieën voor-waarbij de componentparameters werden aangepast op basis van de daadwerkelijke applicatieomgeving om de betrouwbaarheid van het product in specifieke scenario's verder te verbeteren, waarmee de basis werd gelegd voor daaropvolgende massaproductie en uitrol.
Toepassingswaarde: het versterken van de stroomveiligheid en het stimuleren van slim energiebeheer.
Deze doorbraak in het registreren van stroomuitval en dekking van-openingsevenementen op een-fase slimme meters vult niet alleen een technologische leemte in de sector, maar demonstreert ook meerdere voordelen in praktische toepassingen:
Voor energiebedrijven verschuift deze functie de inspanningen tegen-diefstal van passief onderzoek naar actieve tracering. Door middel van nauwkeurige registratie van gebeurtenissen kan het personeel snel verdachte gebruikers en diefstal identificeren, waardoor financiële verliezen tot een minimum worden beperkt. Het schrikt effectief illegale diefstal af en beschermt de rechten op eerlijk gebruik van gebruikers die zich aan de regels houden. Voor de ontwikkeling van slimme netwerken biedt het cruciale gegevensondersteuning voor het analyseren van afwijkingen in het energieverbruik en het oplossen van problemen, waardoor een verfijnder en intelligenter beheer van het elektriciteitsnet mogelijk wordt.
Met de wijdverbreide toepassing van deze technologie zullen slimme meters hun rol als 'netwerkwachters' verder versterken, waardoor een nieuwe impuls wordt gegeven aan de opbouw van een veilig, efficiënt en betrouwbaar slim energiesysteem en de energiesector in de richting van een hogere- kwaliteitsontwikkeling wordt gedreven.