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Electricity Meter Accuracy Monitoring Enabled by ADI’s mSure Technology
利用ADI的mSure技術實現電表精度監測
作者：ADI 公司 Mika Nousiainen, Juha Lohvansuu, 和 David Lath
針對電力公司應用的創新不止局限于監測消耗電網能源的硬件設備，現在還可提供分析功能，旨在了解以前無法在現場跟蹤的電表精度。我們與Helen Electricity Network（芬蘭赫爾辛基的配電系統運營商）和Aidon（北歐地區知名的智能電網、智能電表技術和服務提供商）合作，運用ADI公司先進的終端-云電表分析解決方案（采用mSure®技術）Energy Analytics Studio進行了現場試驗。該解決方案可監控部署電表使用壽命內的精度，并檢測多種竊電類型。電表精度監測尤其與芬蘭市場關系密切，這也是本次試驗的重點。
圖1. 部署在現場的試點設備。
精度監測的價值
隨著時間的流逝，部署在工業、市政和住宅環境中的電表，易受惡劣天氣、不可預知的載荷、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，導致超額計費或計費不足， 需要花費大量時間和金錢來解決由此產生的問題，卻無法在出現問題之后立即找出錯誤，或者提前預防出錯。
更糟糕的是，電力公司會因電表精度問題導致錯誤計費而喪失客戶的信任。如今，大多數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名為mSure的新技術，可以現場集成到各個新電表中，并通過基于云的分析服務來持續監測和現場報告每個電表的測量精度。電力公司可以通過該分析服務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，以及在法規允許的情況下減少和消除電表抽樣檢測，從而也更好的發揮了AMI網絡現存的優勢。
圖2. 通過基于云的分析服務查看電表的精度。
此外，由于可再生能源、電動汽車充電等因素的影響，能源消費變得更加動態，消費者的電費支出浮動更大，這些都會導致消費者咨詢或投訴。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場查看，因此提高了客戶的滿意度。
現場試驗部署
自2018年8月以來，Helen Electricity Network通過基于云的分析服務，使用現場部署的mSure技術查看了40多臺評估設備的電表精度信息。芬蘭的一家獨立測試公司VTT/MIKES對這些設備的精度進行了驗證。第1階段：從現場拆除了19臺正常使用的設備進行精度測試，于2018年10月得到測試結果。第2階段：由VTT/MIKES對這19臺設備實施加速壽命測試，于2019年11月得到測試結果。使用高精度測試設備進行測試，以在試驗前找到所有設備的基準精度，并驗證設備的精度偏移。VTT/MIKES測試以及第2階段后實施分析服務得出的偏移結果如圖3所示。
圖3. 第2階段設備的偏移范圍。
將基于云的分析服務配合與主電表串聯的本地安裝評估設備一起使用。圖1所示的評估設備采用ADI的ADE9153B電能計量IC，集成mSure技術來實現先進的診斷功能。通過這種方式，電表將原始診斷信息發送至分析服務，經過分析后提供警示信息，觀察發展趨勢，并提供電表的健康狀況報告。在實際部署中，電力公司可以部署基于ADE9153B電能計量芯片的電表，并使用分析服務無縫利用mSure的技術優勢。
現場試驗結果
在第1階段，將來自基于云的分析服務的數據與VTT/MIKES執行的參考測量結果進行比較，結果顯示，對于這19臺設備，分析服務可以跟蹤優于0.1%的精度偏移。對所有19臺設備嚴格分組，近 0%顯示最小偏移。
在第2階段，這些電表可以在加速環境中老化8個月，用于模擬電表在30°C平均環境溫度下使用大約10年的情形。第2階段在受控的實驗室環境中進行，而不是在現場進行，以便準確評估分 析服務的性能，并加快這些電表的老化過程。與第1階段類似，跟蹤的這19臺設備的精度偏移優于0.1%（如圖4所示），精度測試和分析服務均顯示平均負偏移約為–0.05%。
圖4. 在第2階段，分析服務和VTT加速壽命測試偏移結果之間的設備差異。
實驗室中還采用人工方法使一個電表老化，以顯示分析服務準確跟蹤較大偏移的能力。實驗人員將電阻與錳銅分流器并聯來更改阻抗，以實現人工老化。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階段的現場試驗表明，分析服務能夠非常準確地跟蹤現場部署的支持mSure技術電表的精度，精度誤差在0.1%以內，但這個階段的電表偏移很小。在第2階段，即模擬電表在現場使用10年后的狀況時，精度測試和分析服務都顯示電表按負方向偏移，并持續以0.1%級別誤差進行精度偏移跟蹤。現場試驗證明。mSure技術與分析服務相結合，能夠以足夠的精度監測電表誤差偏移，并取代電表抽樣測試。
作者
Mika Nousiainen
Mika Nousiainen是Helen Electricity Network的計量經理，負責管理計量資產和計量服務。他一直從事智能電表項目的商業案例和項目管理工作，最近，他主要負責電表的生命周期和合作關系管理。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）學位。
Juha Lohvansuu是Aidon的技術經理，他擁有于韋斯屈萊大學物理學碩士學位。在15年前加入Aidon之前，他曾在另一家電表公司擔任研究工程師。在Aidon，他主要負責通信和計量技術研發，以及處理相關的合作關系。
Juha Lohvansuu
David Lath是ADI公司的應用工程師。從哥倫比亞大學畢業，獲得電氣工程學位后，David加入ADI，主要負責公用設施計量和工業領域的電能計量產品。他大量參與了ADI電能計量IC產品組合以及用于電表市場的mSure技術開發工作。
David Lath
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