スマートグリッドの開発は電力盗難の問題に直面しており、メーターの緊急アップグレードが必要
科学技術と経済の急速な進歩に伴い、スマートグリッドは世界のエネルギー分野における中心的な開発方向となっています。電力網の末端にある重要な機器として、スマート メーターはその適用範囲が継続的に拡大し、機能がますます洗練されており、電力の監視と管理が大幅に容易になっています。しかし、これに伴い盗電の頻度も急増しており、さまざまな新しい手口が登場しています。これは通常の電力使用に重大な支障をきたし、安全上のリスクを引き起こすだけでなく、電力会社と国に多大な経済的損失を引き起こします。
調査によると、現在の電気盗難行為のほとんどには、操作のためにメーターのカバーを開けなければならないという共通の特徴があることがわかっています。以前は、スマート メーターは通常の電力供給中にメーター カバーの開閉イベントを記録および報告できましたが、この機能は停電時に機能しなくなることがよくありました。スマート メーターのエンタープライズ標準の改良に伴い、業界では、停電時のメーター カバーの開閉イベントをメーターが記録する必要があることが明確になりました。これには、バッテリー交換時、不足電圧状態、停電後 2 日以内の場合でも、メーター カバーが開く最も早いイベントを正確に捕捉して記録することが含まれます。これに関連して、停電時にメーターのカバーが開いたイベントを記録する機能の開発は、スマートメーター技術をアップグレードするための重要な方向性となっており、また、盗電対策の取り組みに新たな技術的進歩をもたらしました。-
需要重視：停電時にメーターカバーが開く複数の原因と記録の必要性
電力が正常に流れている場合、スマート メーターは、メーター カバーが開いたイベントの時間や合計数などの情報を電力消費情報収集システムに報告することができ、担当者がユーザーおよび変電所の電力使用量を分析し、異常なデータを選別するのに役立ちます。ただし、停電後にメーターのカバーが開く原因はより複雑であり、正確な特定と記録が必要です。
原因は主に 4 つのカテゴリに分類できます。 まず、機器の故障です。メーター内部コンポーネントの老朽化、損傷、または接触不良により、停電後にメーター カバーが適切にロックされなくなります。 2つ目はメンテナンスミスです。手順に不慣れな一部のスタッフが、停電中に誤ってメーターのカバーを開けてしまいました。第三に、ユーザーエラー: ユーザーが不必要にメーターカバーを開けようとします。 4つ目は、不正操作です。盗電などの目的で、意図的にカバーを開けてメーターのデータを破損したり改ざんしたりする人もいます。
これらのインシデントは、機器の完全性だけでなく、電気の安全性や法令順守にも影響を与えます。停電中にメーターのカバーを開けたイベントを記録すると、潜在的な電力盗難を迅速に検出し、その後の異常な電力使用量の分析にデータを提供し、事故の原因を追跡するのに役立ちます。これは、スマート メーターの盗電防止機能を向上させ、電力システムの安全で安定した動作を確保する上で非常に重要です。{2}
技術的課題: ソフトウェアとハードウェアが連携して、停電時にメーター カバーの開口部を記録するための「安全バリア」を作成します。
停電時のメーターカバーの開口部を記録するという目標を達成するには、技術的な実現可能性、機能の安定性、実用化のバランスをとる必要があります。 Zhejiang Reallin Electron チームは、ハードウェア設計とソフトウェア最適化の両方に重点を置き、停電後もメーターが動作し続けることを保証する完全なソリューションを構築しました。
ハードウェア コア: 無停電電源供給を保証するバックアップ電源ソリューション
停電後のメーターの安定動作の鍵はバックアップ電源にあります。チームは、高価でメンテナンスが難しいバッテリー ソリューションを放棄し、長い電源寿命を確保しながら低消費電力要件を満たせる「クロック バッテリー + スーパーキャパシタ」の組み合わせを選択しました。--
回路設計の観点から、商用電源が正常な場合、主電源 (5.3V) はメーター システムに電力を供給するだけでなく、同時にスーパーキャパシタを充電し、電圧は約 5.0V に達します。停電時にはスーパーキャパシタが最初に放電し、マイクロコントローラー (MCU) が低電力で動作するため、通信モジュールがイベントを報告するため、およびメーターのカバーが開いたときの記録のために電力を供給します。スーパーキャパシタの電圧が 3.6V を下回ると、電力は自動的に時計用バッテリーに切り替わります。バッテリー電圧が低い場合でも、スーパーキャパシタはカットオフ電圧に達するまで動作し続け、2 日間の停電に対する記録要件を確保します。-
電源要件を正確に一致させるために、チームは次の式を使用してスーパーキャパシタの容量も計算しました。停電時の通信モジュールの動作電流 80mA、低電力動作時のメータの消費電力 22μA、動作電圧 3.3V とカットオフ電圧 2.3V のパラメータを組み合わせて、チームは最終的にスーパーキャパシタが必要な静電容量を満たす必要があると判断しました。- 1.9Fから5.2Fまでの要件。これにより、コストとサイズを抑えながら、容量不足による録画の中断を防ぐことができました。
ソフトウェアの最適化: 低消費電力とデータセキュリティ
ソフトウェア設計は、「タイムリーな検出、正確な記録、データ損失の防止」という 3 つの主要な目的を中心に設計されています。メーターカバーの開閉検出には、業界標準の「キースイッチ検出」メカニズムが採用されています。-メーターはカバーがボタンに押し込まれた状態で出荷されます。ボタンのステータスの変化はカバーオープンイベントとして検出されます。
停電後、メーターは自動的に低電力モードに入ります。-バックアップ電源がアクティブな場合、カバーを開けた時間や回数などのデータが、電気的に消去可能なプログラマブル読み取り専用メモリ (E2PROM) にリアルタイムで保存されます。-バックアップ電源が切れた場合、データは一時的にレジスタに保存され、電源を再投入すると E2PROM に同期され、データの整合性が保証されます。また、このソフトウェアはロジック フローを最適化して、不必要なエネルギー消費を削減し、バックアップ電源の寿命を延ばし、停電中も記録機能がオンライン状態を維持できるようにします。
実験的検証: 複数のシナリオテストに合格し、録音精度は 1 秒に達します
ソリューションの実現可能性を検証するために、研究チームはスマート メーターのプロトタイプを構築し、通常温度と極端な温度シナリオの両方をカバーする複数回のテストを実施しました。
常温試験では、スタッフがさまざまな期間の停電をシミュレートし、メーターのカバーの開閉操作を複数回実行しました。操作が停電後にすぐに実行されたか遅れて実行されたかに関係なく、プロトタイプはメーター カバーの開放イベントを正確に記録し、各テスト結果は標準要件を満たしていました。極端な温度試験では、スーパーキャパシタの極端な動作条件をシミュレートするために、高温-と低温-のチャンバーが使用されました。低温では電解質の導電性が低下し、高温では電解質の分解が発生し、電源の安定性に影響を与える可能性があることが判明しました。ただし、メーターの通常の動作温度範囲内では、プロトタイプは 1 秒未満の記録精度で安定した記録を維持しました。
極端な温度で発生する問題に対処するために、チームは、実際のアプリケーション環境に基づいてコンポーネントのパラメータを調整する最適化戦略を提案しました。{0}これにより、特定のシナリオにおける製品の信頼性がさらに向上し、その後の量産と展開の基礎が築かれました。
アプリケーションの価値: 電源の安全性を強化し、スマート電源管理を強化します。
停電の記録と単相スマート メーターの開閉イベントのカバーにおけるこの画期的な進歩は、業界の技術的ギャップを埋めるだけでなく、実際のアプリケーションにおいても複数のメリットを実証しています。{0}{1}
電力会社にとって、この機能により、盗難防止の取り組みが受動的な調査から能動的な追跡に移行します。{0}正確なイベント記録により、担当者は不審なユーザーや盗難を迅速に特定し、経済的損失を最小限に抑えることができます。違法な盗難を効果的に阻止し、準拠したユーザーのフェアユースの権利を保護します。スマート グリッド開発では、電力使用量の異常の分析とトラブルシューティングのための重要なデータ サポートを提供し、より洗練されたインテリジェントな電力グリッド管理を可能にします。
このテクノロジーの広範な適用により、スマート メーターは「送電網の番兵」としての役割をさらに強化し、安全、効率的、信頼性の高いスマート エネルギー システムの構築に新たな勢いを注入し、電力業界をより高品質な開発に向けて推進します。{0}}