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利用ADI的mSure技術(shù)實(shí)現(xiàn)電表精度監(jiān)測(cè)

發(fā)布時(shí)間:2020-07-20 來源:Mika Nousiainen,?Juha Lohvansuu和David Lath 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】針對(duì)電力公司應(yīng)用的創(chuàng)新不止局限于監(jiān)測(cè)消耗電網(wǎng)能源的硬件設(shè)備,現(xiàn)在還可提供分析功能,旨在了解以前無法在現(xiàn)場(chǎng)跟蹤的電表精度。我們與Helen Electricity Network(芬蘭赫爾辛基的配電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商)和Aidon(北歐地區(qū)知名的智能電網(wǎng)、智能電表技術(shù)和服務(wù)提供商)合作,運(yùn)用ADI公司先進(jìn)的終端-云電表分析解決方案(采用mSure®技術(shù))Energy Analytics Studio進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。該解決方案可監(jiān)控部署電表使用壽命內(nèi)的精度,并檢測(cè)多種竊電類型。電表精度監(jiān)測(cè)尤其與芬蘭市場(chǎng)關(guān)系密切,這也是本次試驗(yàn)的重點(diǎn)。
 
利用ADI的mSure技術(shù)實(shí)現(xiàn)電表精度監(jiān)測(cè)
圖1. 部署在現(xiàn)場(chǎng)的試點(diǎn)設(shè)備。
 
精度監(jiān)測(cè)的價(jià)值
 
隨著時(shí)間的流逝,部署在工業(yè)、市政和住宅環(huán)境中的電表,易受惡劣天氣、不可預(yù)知的載荷、雷電等各種條件影響。因此,電表的測(cè)量精度可能偏移或改變,導(dǎo)致超額計(jì)費(fèi)或計(jì)費(fèi)不足, 需要花費(fèi)大量時(shí)間和金錢來解決由此產(chǎn)生的問題,卻無法在出現(xiàn)問題之后立即找出錯(cuò)誤,或者提前預(yù)防出錯(cuò)。
 
更糟糕的是,電力公司會(huì)因電表精度問題導(dǎo)致錯(cuò)誤計(jì)費(fèi)而喪失客戶的信任。如今,大多數(shù)電力公司開始定期抽樣檢測(cè),并定期更換電表,但這種方法不僅成本高昂,而且會(huì)對(duì)用電用戶造 成干擾。
 
該解決方案采用一項(xiàng)名為mSure的新技術(shù),可以現(xiàn)場(chǎng)集成到各個(gè)新電表中,并通過基于云的分析服務(wù)來持續(xù)監(jiān)測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)報(bào)告每個(gè)電表的測(cè)量精度。電力公司可以通過該分析服務(wù)了解部署的所有電表的精度,及早解決電表問題,快速更換不符合精度要求的電表,以及在法規(guī)允許的情況下減少和消除電表抽樣檢測(cè),從而也更好的發(fā)揮了AMI網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)存的優(yōu)勢(shì)。
 
利用ADI的mSure技術(shù)實(shí)現(xiàn)電表精度監(jiān)測(cè)
圖2. 通過基于云的分析服務(wù)查看電表的精度。
 
此外,由于可再生能源、電動(dòng)汽車充電等因素的影響,能源消費(fèi)變得更加動(dòng)態(tài),消費(fèi)者的電費(fèi)支出浮動(dòng)更大,這些都會(huì)導(dǎo)致消費(fèi)者咨詢或投訴。該解決方案支持電力公司快速評(píng)估特定電表的精度,避免了成本高昂的現(xiàn)場(chǎng)查看,因此提高了客戶的滿意度。
 
現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)部署
 
自2018年8月以來,Helen Electricity Network通過基于云的分析服務(wù),使用現(xiàn)場(chǎng)部署的mSure技術(shù)查看了40多臺(tái)評(píng)估設(shè)備的電表精度信息。芬蘭的一家獨(dú)立測(cè)試公司VTT/MIKES對(duì)這些設(shè)備的精度進(jìn)行了驗(yàn)證。第1階段:從現(xiàn)場(chǎng)拆除了19臺(tái)正常使用的設(shè)備進(jìn)行精度測(cè)試,于2018年10月得到測(cè)試結(jié)果。第2階段:由VTT/MIKES對(duì)這19臺(tái)設(shè)備實(shí)施加速壽命測(cè)試,于2019年11月得到測(cè)試結(jié)果。使用高精度測(cè)試設(shè)備進(jìn)行測(cè)試,以在試驗(yàn)前找到所有設(shè)備的基準(zhǔn)精度,并驗(yàn)證設(shè)備的精度偏移。VTT/MIKES測(cè)試以及第2階段后實(shí)施分析服務(wù)得出的偏移結(jié)果如圖3所示。
 
利用ADI的mSure技術(shù)實(shí)現(xiàn)電表精度監(jiān)測(cè)
圖3. 第2階段設(shè)備的偏移范圍。
 
將基于云的分析服務(wù)配合與主電表串聯(lián)的本地安裝評(píng)估設(shè)備一起使用。圖1所示的評(píng)估設(shè)備采用ADI的ADE9153B電能計(jì)量IC,集成mSure技術(shù)來實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的診斷功能。通過這種方式,電表將原始診斷信息發(fā)送至分析服務(wù),經(jīng)過分析后提供警示信息,觀察發(fā)展趨勢(shì),并提供電表的健康狀況報(bào)告。在實(shí)際部署中,電力公司可以部署基于ADE9153B電能計(jì)量芯片的電表,并使用分析服務(wù)無縫利用mSure的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
 
現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果
 
在第1階段,將來自基于云的分析服務(wù)的數(shù)據(jù)與VTT/MIKES執(zhí)行的參考測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較,結(jié)果顯示,對(duì)于這19臺(tái)設(shè)備,分析服務(wù)可以跟蹤優(yōu)于0.1%的精度偏移。對(duì)所有19臺(tái)設(shè)備嚴(yán)格分組,近 0%顯示最小偏移。
 
在第2階段,這些電表可以在加速環(huán)境中老化8個(gè)月,用于模擬電表在30°C平均環(huán)境溫度下使用大約10年的情形。第2階段在受控的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行,而不是在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行,以便準(zhǔn)確評(píng)估分 析服務(wù)的性能,并加快這些電表的老化過程。與第1階段類似,跟蹤的這19臺(tái)設(shè)備的精度偏移優(yōu)于0.1%(如圖4所示),精度測(cè)試和分析服務(wù)均顯示平均負(fù)偏移約為–0.05%。
 
利用ADI的mSure技術(shù)實(shí)現(xiàn)電表精度監(jiān)測(cè)
圖4. 在第2階段,分析服務(wù)和VTT加速壽命測(cè)試偏移結(jié)果之間的設(shè)備差異。
 
實(shí)驗(yàn)室中還采用人工方法使一個(gè)電表老化,以顯示分析服務(wù)準(zhǔn)確跟蹤較大偏移的能力。實(shí)驗(yàn)人員將電阻與錳銅分流器并聯(lián)來更改阻抗,以實(shí)現(xiàn)人工老化。VTT/MIKES測(cè)量這種老化引起的偏移,測(cè)量值為-1.91%,而分析服務(wù)確定電表的精度偏移為-1.96%,二者之間只有0.05%的差異。
 
綜上所述,第1階段的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明,分析服務(wù)能夠非常準(zhǔn)確地跟蹤現(xiàn)場(chǎng)部署的支持mSure技術(shù)電表的精度,精度誤差在0.1%以內(nèi),但這個(gè)階段的電表偏移很小。在第2階段,即模擬電表在現(xiàn)場(chǎng)使用10年后的狀況時(shí),精度測(cè)試和分析服務(wù)都顯示電表按負(fù)方向偏移,并持續(xù)以0.1%級(jí)別誤差進(jìn)行精度偏移跟蹤?,F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明。mSure技術(shù)與分析服務(wù)相結(jié)合,能夠以足夠的精度監(jiān)測(cè)電表誤差偏移,并取代電表抽樣測(cè)試。
 
作者
 
Mika Nousiainen
 
Mika Nousiainen是Helen Electricity Network的計(jì)量經(jīng)理,負(fù)責(zé)管理計(jì)量資產(chǎn)和計(jì)量服務(wù)。他一直從事智能電表項(xiàng)目的商業(yè)案例和項(xiàng)目管理工作,最近,他主要負(fù)責(zé)電表的生命周期和合作關(guān)系管理。Mika自2002年開始一直在Helen Electricity Network工作。他擁有電氣工程碩士(工程)學(xué)位。
 
Juha Lohvansuu
 
Juha Lohvansuu是Aidon的技術(shù)經(jīng)理,他擁有于韋斯屈萊大學(xué)物理學(xué)碩士學(xué)位。在15年前加入Aidon之前,他曾在另一家電表公司擔(dān)任研究工程師。在Aidon,他主要負(fù)責(zé)通信和計(jì)量技術(shù)研發(fā),以及處理相關(guān)的合作關(guān)系。
 
David Lath
 
David Lath是ADI公司的應(yīng)用工程師。從哥倫比亞大學(xué)畢業(yè),獲得電氣工程學(xué)位后,David加入ADI,主要負(fù)責(zé)公用設(shè)施計(jì)量和工業(yè)領(lǐng)域的電能計(jì)量產(chǎn)品。他大量參與了ADI電能計(jì)量IC產(chǎn)品組合以及用于電表市場(chǎng)的mSure技術(shù)開發(fā)工作。
 
 
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