在一個已有100多年歷史并且注定要運行多個世紀的行業(yè)中，智能電表在部署和使用方面相對處于起步階段。儀表是公用事業(yè)的前端收銀機，因此，其準確性需要無可辯駁。計量設(shè)備和公用事業(yè)公司有很多要求、規(guī)格和規(guī)定，試圖確保交付準確性。然而，在實踐中，一旦電表設(shè)計經(jīng)過認證、制造和部署，大多數(shù)電表的精度只有在最初進行生產(chǎn)測試時才知道。給定的儀表在現(xiàn)場如何運行，直到它退役，只能通過統(tǒng)計樣本測試來暗示。

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

整個信號鏈的準確性和知識是關(guān)鍵

其他具有關(guān)鍵任務(wù)功能的行業(yè)，如汽車和工業(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行。公用事業(yè)計量行業(yè)的一個此類功能是電表在部署時的精度。雖然該行業(yè)目前進行現(xiàn)場樣品測試，并依賴于在現(xiàn)場部署時保持校準的儀表內(nèi)組件的隱含精度，但這種方法存在風險。國際計量協(xié)會最近的一篇文章討論了為什么需要現(xiàn)場精度監(jiān)測。1重要的是，傳感器對精度變化的機制有顯著影響，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)測測量電力的整個信號鏈，例如傳感器和電子設(shè)備。

大數(shù)據(jù)分析的機會

對于信息系統(tǒng)架構(gòu)師來說，一個很好的問題是，“如果您可以定期獲得現(xiàn)場部署的每一米的精度，您會怎么做？有可能清除故障和異常值，但有更多的機會收集有關(guān)部署的整個人口的信息并進行某種形式的大數(shù)據(jù)分析。

遠程監(jiān)控整個儀表部署的準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)可能會給您帶來優(yōu)勢，具體取決于您管理儀表的方式。每小時或每天收集的數(shù)據(jù)量并不大，但可能性是無窮無盡的。圖 1 顯示了一個場景，在該場景中，您可以監(jiān)視整個總體的準確性，以達到精度分辨率的精細粒度，并且可以提取其整個使用生命周期中的總體差異。這可能會導致有關(guān)制造批次、供應(yīng)商、部署區(qū)域或不同電網(wǎng)拓撲的差異的見解。您還可以將季節(jié)性、溫度、濕度和功耗等其他指標關(guān)聯(lián)起來，以確定是否存在一些趨勢，使您能夠推動未來儀表的規(guī)格，以提供更可重復(fù)的現(xiàn)場測量。

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

此外，了解您的整個人群的表現(xiàn)可以深入了解監(jiān)管機構(gòu)仍然需要的樣本測試的期望。對整個電表群體實施大數(shù)據(jù)分析將能夠更好地處理公用事業(yè)公司承擔的責任風險。

解決方案：確定

迄今為止，還沒有包括完整信號鏈、原位操作和自檢精度的測試。因此，沒有能夠識別和報告設(shè)備精度變化的機制。然而，ADI公司在15年前率先開發(fā)了電子電表的集成計量電路，并在全球部署了近1/2億個電表，現(xiàn)在已經(jīng)開發(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生命周期內(nèi)的性能。

米Sure 測量精度，最重要的是，它在儀表運行時運行，不會影響計量功能，因此無需斷開連接。下面的圖 2 顯示了啟用 mSure 的儀表前端的框圖。與傳統(tǒng)的計量前端非常相似，有一個傳感器（橙色）和一些電子設(shè)備來數(shù)字化電壓或電流信號（藍色），集成電路中包含額外的模塊（綠色），包括參考信號發(fā)生器，檢測器和移除電路，以實現(xiàn)mSure功能。

圖2.mSure 概念。

在制造過程中，儀表供應(yīng)商通過測量通過傳感器的已知電流或電壓來校準傳感器和電子設(shè)備的精度，以便整個儀表符合規(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)通過將已知的參考信號注入同一傳感器路徑來持續(xù)監(jiān)控該信號路徑的響應(yīng)。通過疊加，傳感器現(xiàn)在可以同時感測參考信號和負載信號。該組合信號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的數(shù)字表示。檢測電路從負載信號中提取獨特的參考信號分量，一旦實現(xiàn)這一點，mSure系統(tǒng)就會使用從傳感器到數(shù)字表示的完整信號鏈的傳遞函數(shù)。通過疊加理論，相同的傳遞函數(shù)適用于負載信號到數(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 信號從通往計量系統(tǒng)的信號路徑中以數(shù)字方式移除。

為了使它被普遍接受，mSure 系統(tǒng)被設(shè)計為具有成本效益、高能效、在較長的使用壽命內(nèi)非常穩(wěn)定，并且對各種負載和干擾都很堅固。它可以配置為與工業(yè)中使用的主要類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)控功能不會干擾計量認證，也不需要任何規(guī)律性更改或認證，因為它不會改變校準或精度設(shè)置。

收入保護

電表篡改是公用事業(yè)公司收入損失的主要來源。雖然在發(fā)展中經(jīng)濟體中經(jīng)常被當作一個更大的問題，但在許多發(fā)達地區(qū)，這個問題很嚴重，而且正在上升?？偛课挥谟奶烊粴夂碗娏κ袌鲛k公室最近的一份報告估計，每年有超過2億英鎊的電力被盜，另外2500萬英鎊用于調(diào)查盜竊以及維修或更換現(xiàn)場篡改的設(shè)備。2雖然mSure本身并不能阻止所有類型的篡改方法，但其監(jiān)控傳感器和電子設(shè)備的獨特功能使其能夠檢測當前防篡改儀表無法識別的多次篡改嘗試，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)生的收入也可以對底線產(chǎn)生重大好處。

總結(jié)

今天的電表是在工廠進行認證、校準和測試后供應(yīng)和安裝的，以確保它們符合不同地區(qū)現(xiàn)行的各種標準中規(guī)定的一組精度和性能標準。然后，主要是信念問題（組件質(zhì)量和統(tǒng)計測試），它們都將保持準確。一項名為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)場進行無創(chuàng)原位精度測試。它可以帶來諸如大數(shù)據(jù)分析之類的好處，以了解整個部署的準確性并識別任何篡改嘗試，這應(yīng)該有助于提高公用事業(yè)的業(yè)務(wù)創(chuàng)收。

未來，mSure方法還將用于提供公用事業(yè)計量以外的更廣泛優(yōu)勢，以監(jiān)控電網(wǎng)設(shè)備，特別是在資產(chǎn)運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