在一個(gè)已有100多年歷史并且注定要運(yùn)行多個(gè)世紀(jì)的行業(yè)中，智能電表在部署和使用方面相對(duì)處于起步階段。儀表是公用事業(yè)的前端收銀機(jī)，因此，其準(zhǔn)確性需要無(wú)可辯駁。計(jì)量設(shè)備和公用事業(yè)公司有很多要求、規(guī)格和規(guī)定，試圖確保交付準(zhǔn)確性。然而，在實(shí)踐中，一旦電表設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)認(rèn)證、制造和部署，大多數(shù)電表的精度只有在最初進(jìn)行生產(chǎn)測(cè)試時(shí)才知道。給定的儀表在現(xiàn)場(chǎng)如何運(yùn)行，直到它退役，只能通過(guò)統(tǒng)計(jì)樣本測(cè)試來(lái)暗示。

連接是從電子和機(jī)械電表到智能電表的主要變化，現(xiàn)在不僅可以遠(yuǎn)程報(bào)告用電量，還可以實(shí)現(xiàn)診斷功能，可以報(bào)告電表本身的狀態(tài)、運(yùn)行狀況和性能。這種新的可能性提供了一種在儀表在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行時(shí)獲取一系列信息的方法，而無(wú)需人工干預(yù)、斷開(kāi)連接或?qū)Ｓ迷O(shè)備。

整個(gè)信號(hào)鏈的準(zhǔn)確性和知識(shí)是關(guān)鍵

其他具有關(guān)鍵任務(wù)功能的行業(yè)，如汽車(chē)和工業(yè)，已將功能安全的概念整合到其診斷要求中，這本質(zhì)上是要求在需要之前、期間和之后檢查功能是否正常運(yùn)行。公用事業(yè)計(jì)量行業(yè)的一個(gè)此類(lèi)功能是電表在部署時(shí)的精度。雖然該行業(yè)目前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)樣品測(cè)試，并依賴(lài)于在現(xiàn)場(chǎng)部署時(shí)保持校準(zhǔn)的儀表內(nèi)組件的隱含精度，但這種方法存在風(fēng)險(xiǎn)。國(guó)際計(jì)量協(xié)會(huì)最近的一篇文章討論了為什么需要現(xiàn)場(chǎng)精度監(jiān)測(cè)。1重要的是，傳感器對(duì)精度變化的機(jī)制有顯著影響，傳感器也有效地暴露在高電流和電壓事件以及惡劣的環(huán)境影響中。因此，重要的是，任何診斷功能都必須包括監(jiān)測(cè)測(cè)量電力的整個(gè)信號(hào)鏈，例如傳感器和電子設(shè)備。

大數(shù)據(jù)分析的機(jī)會(huì)

對(duì)于信息系統(tǒng)架構(gòu)師來(lái)說(shuō)，一個(gè)很好的問(wèn)題是，“如果您可以定期獲得現(xiàn)場(chǎng)部署的每一米的精度，您會(huì)怎么做？有可能清除故障和異常值，但有更多的機(jī)會(huì)收集有關(guān)部署的整個(gè)人口的信息并進(jìn)行某種形式的大數(shù)據(jù)分析。

遠(yuǎn)程監(jiān)控整個(gè)儀表部署的準(zhǔn)確性的概念并不違反任何法規(guī)，并且累積的大量數(shù)據(jù)可能會(huì)給您帶來(lái)優(yōu)勢(shì)，具體取決于您管理儀表的方式。每小時(shí)或每天收集的數(shù)據(jù)量并不大，但可能性是無(wú)窮無(wú)盡的。圖 1 顯示了一個(gè)場(chǎng)景，在該場(chǎng)景中，您可以監(jiān)視整個(gè)總體的準(zhǔn)確性，以達(dá)到精度分辨率的精細(xì)粒度，并且可以提取其整個(gè)使用生命周期中的總體差異。這可能會(huì)導(dǎo)致有關(guān)制造批次、供應(yīng)商、部署區(qū)域或不同電網(wǎng)拓?fù)涞牟町惖囊?jiàn)解。您還可以將季節(jié)性、溫度、濕度和功耗等其他指標(biāo)關(guān)聯(lián)起來(lái)，以確定是否存在一些趨勢(shì)，使您能夠推動(dòng)未來(lái)儀表的規(guī)格，以提供更可重復(fù)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。

圖1.對(duì)發(fā)送到云的儀表精度測(cè)量值進(jìn)行圖表數(shù)據(jù)分析，顯示人口和其他參數(shù)的相關(guān)性如何帶來(lái)附加值洞察。

此外，了解您的整個(gè)人群的表現(xiàn)可以深入了解監(jiān)管機(jī)構(gòu)仍然需要的樣本測(cè)試的期望。對(duì)整個(gè)電表群體實(shí)施大數(shù)據(jù)分析將能夠更好地處理公用事業(yè)公司承擔(dān)的責(zé)任風(fēng)險(xiǎn)。

解決方案：確定

迄今為止，還沒(méi)有包括完整信號(hào)鏈、原位操作和自檢精度的測(cè)試。因此，沒(méi)有能夠識(shí)別和報(bào)告設(shè)備精度變化的機(jī)制。然而，ADI公司在15年前率先開(kāi)發(fā)了電子電表的集成計(jì)量電路，并在全球部署了近1/2億個(gè)電表，現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種名為mSure的電表新型監(jiān)控技術(shù)。?該系統(tǒng)可以連續(xù)原位監(jiān)測(cè)儀表的精度，以提供內(nèi)置的自檢設(shè)施，用于檢查儀表在其整個(gè)生命周期內(nèi)的性能。

米Sure 測(cè)量精度，最重要的是，它在儀表運(yùn)行時(shí)運(yùn)行，不會(huì)影響計(jì)量功能，因此無(wú)需斷開(kāi)連接。下面的圖 2 顯示了啟用 mSure 的儀表前端的框圖。與傳統(tǒng)的計(jì)量前端非常相似，有一個(gè)傳感器（橙色）和一些電子設(shè)備來(lái)數(shù)字化電壓或電流信號(hào)（藍(lán)色），集成電路中包含額外的模塊（綠色），包括參考信號(hào)發(fā)生器，檢測(cè)器和移除電路，以實(shí)現(xiàn)mSure功能。

圖2.mSure 概念。

在制造過(guò)程中，儀表供應(yīng)商通過(guò)測(cè)量通過(guò)傳感器的已知電流或電壓來(lái)校準(zhǔn)傳感器和電子設(shè)備的精度，以便整個(gè)儀表符合規(guī)格。然后，儀表依靠這些組件的精度在其部署的剩余使用壽命內(nèi)保持儀表精度。使用壽命和環(huán)境中的任何誤差實(shí)際上都是傳感器和電子設(shè)備中后續(xù)誤差的函數(shù)。

mSure 系統(tǒng)通過(guò)將已知的參考信號(hào)注入同一傳感器路徑來(lái)持續(xù)監(jiān)控該信號(hào)路徑的響應(yīng)。通過(guò)疊加，傳感器現(xiàn)在可以同時(shí)感測(cè)參考信號(hào)和負(fù)載信號(hào)。該組合信號(hào)是從同一路徑獲取的，因此在電子設(shè)備的末端有該組合信號(hào)的數(shù)字表示。檢測(cè)電路從負(fù)載信號(hào)中提取獨(dú)特的參考信號(hào)分量，一旦實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，mSure系統(tǒng)就會(huì)使用從傳感器到數(shù)字表示的完整信號(hào)鏈的傳遞函數(shù)。通過(guò)疊加理論，相同的傳遞函數(shù)適用于負(fù)載信號(hào)到數(shù)字表示，因此我們能夠確定精度是否發(fā)生變化。為了保存能量數(shù)據(jù)，mSure 信號(hào)從通往計(jì)量系統(tǒng)的信號(hào)路徑中以數(shù)字方式移除。

為了使它被普遍接受，mSure 系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為具有成本效益、高能效、在較長(zhǎng)的使用壽命內(nèi)非常穩(wěn)定，并且對(duì)各種負(fù)載和干擾都很堅(jiān)固。它可以配置為與工業(yè)中使用的主要類(lèi)型的傳感器配合使用，包括分流器、電流互感器、分電位器和羅氏線圈。監(jiān)控功能不會(huì)干擾計(jì)量認(rèn)證，也不需要任何規(guī)律性更改或認(rèn)證，因?yàn)樗粫?huì)改變校準(zhǔn)或精度設(shè)置。

收入保護(hù)

電表篡改是公用事業(yè)公司收入損失的主要來(lái)源。雖然在發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體中經(jīng)常被當(dāng)作一個(gè)更大的問(wèn)題，但在許多發(fā)達(dá)地區(qū)，這個(gè)問(wèn)題很?chē)?yán)重，而且正在上升?？偛课挥谟?guó)的天然氣和電力市場(chǎng)辦公室最近的一份報(bào)告估計(jì)，每年有超過(guò)2億英鎊的電力被盜，另外2500萬(wàn)英鎊用于調(diào)查盜竊以及維修或更換現(xiàn)場(chǎng)篡改的設(shè)備。2雖然mSure本身并不能阻止所有類(lèi)型的篡改方法，但其監(jiān)控傳感器和電子設(shè)備的獨(dú)特功能使其能夠檢測(cè)當(dāng)前防篡改儀表無(wú)法識(shí)別的多次篡改嘗試，例如改變傳感器傳遞功能。即使公用事業(yè)公司阻止了所有篡改事件的一小部分，由此產(chǎn)生的收入也可以對(duì)底線產(chǎn)生重大好處。

總結(jié)

今天的電表是在工廠進(jìn)行認(rèn)證、校準(zhǔn)和測(cè)試后供應(yīng)和安裝的，以確保它們符合不同地區(qū)現(xiàn)行的各種標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的一組精度和性能標(biāo)準(zhǔn)。然后，主要是信念問(wèn)題（組件質(zhì)量和統(tǒng)計(jì)測(cè)試），它們都將保持準(zhǔn)確。一項(xiàng)名為mSure的新技術(shù)適用于利用智能電表的連接性，并允許在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行無(wú)創(chuàng)原位精度測(cè)試。它可以帶來(lái)諸如大數(shù)據(jù)分析之類(lèi)的好處，以了解整個(gè)部署的準(zhǔn)確性并識(shí)別任何篡改嘗試，這應(yīng)該有助于提高公用事業(yè)的業(yè)務(wù)創(chuàng)收。

未來(lái)，mSure方法還將用于提供公用事業(yè)計(jì)量以外的更廣泛優(yōu)勢(shì)，以監(jiān)控電網(wǎng)設(shè)備，特別是在資產(chǎn)運(yùn)行狀況和故障定位隔離和服務(wù)恢復(fù)（FLISR）領(lǐng)域。

審核編輯：郭婷