簡介

電表行業(yè)擁有了超過100年的悠久歷史，而且在未來必將持續(xù)發(fā)展，就部署和使用而言,，智能電表在該行業(yè)中還處于嬰兒期,。對于電力公司而言，電表就是前端的收銀機(jī),，其精度不容折扣,。無論是電表制造商，還是力圖確保精度的電力公司,，都必須遵守很多要求,、規(guī)范和法規(guī)。但實(shí)際上,，一旦電表通過認(rèn)證并完成制造和部署,，大多數(shù)電表的精度只在最初生產(chǎn)測試時可知。電表在使用壽命內(nèi)的現(xiàn)場工作情況,，只能通過統(tǒng)計采樣測試了解,。

從機(jī)械式和電子式電表到智能電表，其主要變化是通訊方式,，現(xiàn)在我們不僅可以遠(yuǎn)程獲取使用的電量,，還能實(shí)現(xiàn)診斷功能，可報告電表自身的狀態(tài),、運(yùn)行狀況和性能,。這種全新的可能性讓我們能夠在電表現(xiàn)場工作的同時獲取各種信息，從而無需人工干預(yù),、斷開連接或?qū)Ｓ迷O(shè)備,。

精度和監(jiān)控整個信號鏈?zhǔn)顷P(guān)鍵

在汽車和工業(yè)等其他行業(yè)中，關(guān)鍵功能已將安全性概念納入診斷要求中,，其實(shí)質(zhì)是要求確認(rèn)功能在整個流程中正常運(yùn)轉(zhuǎn),。對于電表行業(yè)，電力公司需要定期檢查現(xiàn)場工作的電表的精度,。電表行業(yè)目前執(zhí)行現(xiàn)場樣本測試,，該方法主要依賴現(xiàn)場工作電表內(nèi)部元器件的默示精度，但這種方法也存在風(fēng)險,?！禡etering International》最近發(fā)表的一篇文章討論了需要現(xiàn)場監(jiān)控精度的原因,。1 重要的是，精度變化的原因在很大程度上受傳感器影響,，傳感器很容易受到大電流和高電壓以及惡劣環(huán)境的影響,。因此，任何診斷功能必須監(jiān)控整個電力測量信號鏈,，例如傳感器和電子元件,。

大數(shù)據(jù)分析機(jī)遇

針對信息系統(tǒng)架構(gòu)的一個問題是：“如果能夠定期獲取現(xiàn)場所有電表的精度數(shù)據(jù)，您將如何利用這種功能,？”首先可以利用這個功能來排除故障和異常情況,，但它還提供了更多的可能，可以收集現(xiàn)場的所有電表的相關(guān)信息,，并進(jìn)行某種形式的大數(shù)據(jù)分析,。

遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場所有電表的精度不會違反任何法規(guī)，而且收集的大量數(shù)據(jù)可為您帶來優(yōu)勢,，具體取決于管理電表的方式,。每小時或每天收集的數(shù)據(jù)量并不龐大，但帶來了無窮的可能性,。圖1顯示了一種場景,，您可以監(jiān)控所有電表的精度，讓這些數(shù)據(jù)達(dá)到高分辨率,，還可以分析所有電表在使用壽命期間的差異,。這樣就能夠獲得電表之間的差異，包括制造批次,、供應(yīng)商,、區(qū)域、不同電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),。您還可將精度數(shù)據(jù)與其他指標(biāo)關(guān)聯(lián)起來,，例如季節(jié)性、溫度,、濕度和耗電量,，以便確定是否存在某些趨勢，幫助您推動未來電表的設(shè)計及制造規(guī)范,，提供更加可重復(fù)的現(xiàn)場測量,。

此外，了解所有電表的工作情況,，可讓您洞察監(jiān)管機(jī)構(gòu)要求的樣本測試的結(jié)果,。針對所有儀表實(shí)施大數(shù)據(jù)分析，可幫助您更好地處理電力公司承擔(dān)的責(zé)任風(fēng)險。

解決方案：mSure

迄今為止,，沒有任何測試能夠包括整個信號鏈,、現(xiàn)場運(yùn)行并自檢精度。因此,，沒有任何方法能夠識別并報告儀表設(shè)備精度的變化,。15年之前，ADI公司率先開發(fā)針對電表的集成計量芯片,，全球部署的電表中有近5億臺內(nèi)置ADI計量芯片，現(xiàn)在又開發(fā)出一種在電表中使用的全新監(jiān)控技術(shù),，稱為mSure?,。該系統(tǒng)能夠在現(xiàn)場持續(xù)監(jiān)控電表精度，提供內(nèi)置的自我測試功能,，用于監(jiān)查電表在使用壽命內(nèi)的性能,。

電表數(shù)據(jù)分析的重大機(jī)遇

圖1.對電表精度測量的圖表數(shù)據(jù)分析被發(fā)送至云，展示如何提高分析數(shù)據(jù)本體及與其他關(guān)聯(lián)參數(shù)的能力,。

mSure可以測試電表精度,，最重要的是，可在儀表工作時運(yùn)行,，且不影響計量功能,，因此無需斷開接線。下圖2顯示了采用mSure的電表的前端框圖,。與傳統(tǒng)的計量前端非常相似,，由傳感器（橙色）和一些電子器件組成，實(shí)現(xiàn)電壓或電流信號（藍(lán)色）數(shù)字化,，集成電路（綠色）內(nèi)部包括參考信號生成器,、檢測器和移除電路等模塊，以實(shí)現(xiàn)mSure功能,。

圖2.mSure模型,。

在制造過程中，電表供應(yīng)商通過傳感器測量標(biāo)準(zhǔn)的電流和電壓,，校準(zhǔn)傳感器和電子元件的精度,，使得整個電表符合規(guī)范。在剩余工作壽命中,，電表要依賴于這些元器件的精度來維持精度,。工作壽命中環(huán)境出現(xiàn)的任何誤差，都會導(dǎo)致傳感器和電子元件的后續(xù)誤差,。

mSure系統(tǒng)將已知參考信號注入與輸入傳感器的負(fù)載信號相同路徑,，持續(xù)監(jiān)控該信號路徑的反饋。通過疊加，傳感器能夠同時感應(yīng)參考信號和負(fù)載信號,。這個組合信號通過了相同的路徑,，并由后端的電子元件將該組合信號的數(shù)字化。檢測電路將從組合信號中提取參考信號分量,，一旦實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),，mSure系統(tǒng)就會使用傳遞函數(shù)描述從傳感器到數(shù)字化的完整信號鏈。根據(jù)疊加理論,，該傳遞函數(shù)同樣適用于負(fù)載信號數(shù)字化,，從而能夠確定精度是否發(fā)生變化。為了確保計量精度,，mSure信號將從測量及計量計算鏈路中被移除,。

為了得到廣泛適用性，mSure系統(tǒng)旨在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì),、節(jié)能,，能夠在電表很長的使用壽命內(nèi)保持穩(wěn)定，耐受所有類型的負(fù)載和干擾,。它可以適配業(yè)內(nèi)使用的主要類型傳感器,，包括錳銅分流器、電流互感器,、分壓采樣電路和羅氏線圈,。監(jiān)控功能不會影響計量認(rèn)證，也不需要更改任何認(rèn)證流程,，同樣也不會修改校準(zhǔn)參數(shù)或精度設(shè)置,。

保護(hù)收益

電表竊電是電力公司收入損失的罪魁禍?zhǔn)住ｋm然該問題在發(fā)展中國家更嚴(yán)重,，但在很多發(fā)達(dá)地區(qū)也呈上升趨勢,。英國天然氣與電力市場辦公室最近發(fā)布的報告中，估計每年竊電導(dǎo)致的收入損失達(dá)2億英鎊,，另外電力公司還需要花費(fèi)2500萬英鎊來調(diào)查竊電事件,，維修或更換現(xiàn)場被篡改的電表。2雖然mSure本身并不能預(yù)防所有類型的竊電方法,，但它具有監(jiān)控傳感器和電子元件的獨(dú)特功能,，能夠檢測到當(dāng)前的防竊電電表無法識別的篡改企圖，例如篡改傳感器,。即便供電公司只能防止一小部分竊電方法,，挽回的收入損失也對贏利狀況大有裨益。

小結(jié)

如今的電表在售出和現(xiàn)場安裝前會進(jìn)行認(rèn)證,、校準(zhǔn)和出廠前測試,，以確保達(dá)到不同地區(qū)規(guī)定的不同標(biāo)準(zhǔn)各種。因此，保證電表的精確是一種行業(yè)共識（元器件質(zhì)量和統(tǒng)計測試）,。mSure該項新技術(shù)可以充分利用智能電表的現(xiàn)有接線,，在現(xiàn)場對電表進(jìn)行持續(xù)非侵入式精度測試。它可以帶來諸多優(yōu)勢,，例如大數(shù)據(jù)分析,，幫助我們了解所有電表的精度，識別任何竊電企圖,，有助于電力公司提高業(yè)務(wù)收入,。

未來，mSure方法還將超出計量相關(guān)范疇,，應(yīng)用于監(jiān)控電網(wǎng)設(shè)備,，特別是資產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)情況、故障位置隔離及供電恢復(fù)(FLISR)方面,。