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

作者：ADI 公司 Mika Nousiainen， Juha Lohvansuu， 和 David Lath

針對電力公司應(yīng)用的創(chuàng)新不止局限于監(jiān)測消耗電網(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，并檢測多種竊電類型。電表精度監(jiān)測尤其與芬蘭市場關(guān)系密切，這也是本次試驗(yàn)的重點(diǎn)。

圖1. 部署在現(xiàn)場的試點(diǎn)設(shè)備。

精度監(jiān)測的價(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，并定期更換電表，但這種方法不僅成本高昂，而且會對用電用戶造 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)測和現(xiàn)場報(bào)告每個(gè)電表的測量精度。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，從而也更好的發(fā)揮了AMI網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)存的優(yōu)勢。

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、電動汽車充電等因素的影響，能源消費(fèi)變得更加動態(tài)，消費(fèi)者的電費(fèi)支出浮動更大，這些都會導(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估特定電表的精度，避免了成本高昂的現(xiàn)場查看，因此提高了客戶的滿意度。

現(xiàn)場試驗(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)場部署的mSure技術(shù)查看了40多臺評估設(shè)備的電表精度信息。芬蘭的一家獨(dú)立測試公司VTT/MIKES對這些設(shè)備的精度進(jìn)行了驗(yàn)證。第1階段：從現(xiàn)場拆除了19臺正常使用的設(shè)備進(jìn)行精度測試，于2018年10月得到測試結(jié)果。第2階段：由VTT/MIKES對這19臺設(shè)備實(shí)施加速壽命測試，于2019年11月得到測試結(jié)果。使用高精度測試設(shè)備進(jìn)行測試，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。

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)的本地安裝評估設(shè)備一起使用。圖1所示的評估設(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，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。

現(xiàn)場試驗(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)行的參考測量結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果顯示，對于這19臺設(shè)備，分析服務(wù)可以跟蹤優(yōu)于0.1%的精度偏移。對所有19臺設(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)場進(jìn)行，以便準(zhǔn)確評估分 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臺設(shè)備的精度偏移優(yōu)于0.1%（如圖4所示），精度測試和分析服務(wù)均顯示平均負(fù)偏移約為–0.05%。

圖4. 在第2階段，分析服務(wù)和VTT加速壽命測試偏移結(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測量這種老化引起的偏移，測量值為-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)場試驗(yàn)表明，分析服務(wù)能夠非常準(zhǔn)確地跟蹤現(xiàn)場部署的支持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)場使用10年后的狀況時(shí)，精度測試和分析服務(wù)都顯示電表按負(fù)方向偏移，并持續(xù)以0.1%級別誤差進(jìn)行精度偏移跟蹤。現(xiàn)場試驗(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)測電表誤差偏移，并取代電表抽樣測試。

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。Juha Lohvansuu

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的mSure技術(shù)開發(fā)工作。David Lath