الأخبار - تاريخ التطور ومبدأ عمل العدادات الذكية

يعد عداد الكهرباء الذكي أحد المعدات الأساسية للحصول على بيانات شبكة الطاقة الذكية (خاصة شبكة توزيع الطاقة الذكية).يتولى مهام الحصول على البيانات وقياس ونقل الطاقة الكهربائية الأصلية ، وهو الأساس لتكامل المعلومات وتحليلها وتحسينها وعرضها.بالإضافة إلى وظيفة القياس الأساسية لعدادات الكهرباء التقليدية ، فإن عدادات الكهرباء الذكية لها أيضًا وظائف القياس ثنائي الاتجاه لمعدلات مختلفة ، ووظيفة التحكم في المستخدم ، ووظيفة اتصال البيانات ثنائية الاتجاه لأنماط نقل البيانات المختلفة ، ووظيفة مكافحة العبث وغيرها. وظائف ذكية ، تتكيف مع استخدام شبكات الطاقة الذكية والطاقة المتجددة.

يمكن لنظام البنية التحتية للقياس المتقدم (AMI) ونظام قراءة العدادات التلقائي (AMR) المبني على أساس القياس الذكي للكهرباء أن يزود المستخدمين بمعلومات أكثر تفصيلاً عن استهلاك الكهرباء ، مما يمكنهم من إدارة استهلاكهم للكهرباء بشكل أفضل لتحقيق هدف توفير الكهرباء وتقليلها. انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.يمكن لبائعي الكهرباء بالتجزئة تحديد أسعار شروط الاستخدام بمرونة وفقًا لطلب المستخدمين لتعزيز إصلاح نظام أسعار سوق الكهرباء.يمكن لشركات التوزيع اكتشاف الأعطال بسرعة أكبر والاستجابة في الوقت المناسب لتعزيز التحكم في شبكة الطاقة وإدارتها.

تتميز المعدات الأساسية للطاقة والطاقة ، وجمع بيانات الطاقة الكهربائية الخام ، والقياس ، والنقل بموثوقية عالية ، ودقة عالية ، واستهلاك منخفض للطاقة ، إلخ.

تعريف المفهوم

ESMA

▪ شركة إيسكوم جنوب إفريقيا للطاقة

درهم

الصين

2 مبدأ العمل

3 التصنيف

▪ التكامل الكهروميكانيكي

▪ إلكترونية بالكامل

4. الخصائص الوظيفية

5. التطبيقات الرئيسية

6. الفوائد

المفاهيم

يعود مفهوم العداد الذكي إلى التسعينيات.عندما ظهرت عدادات الكهرباء الساكنة لأول مرة في عام 1993 ، كانت أغلى بنحو 10 إلى 20 مرة من العدادات الكهروميكانيكية ، لذلك كانت تستخدم بشكل أساسي من قبل كبار المستخدمين.مع زيادة عدد عدادات الكهرباء ذات القدرة على الاتصالات السلكية واللاسلكية ، من الضروري تطوير نظام جديد لتحقيق قراءة العدادات وإدارة البيانات.في مثل هذه الأنظمة ، تبدأ بيانات القياس في الانفتاح على أنظمة مثل أتمتة التوزيع ، لكن هذه الأنظمة ليست قادرة بعد على الاستخدام الفعال للبيانات ذات الصلة.وبالمثل ، نادرًا ما تُستخدم بيانات استهلاك الطاقة في الوقت الفعلي من عدادات الدفع المسبق في تطبيقات مثل إدارة الطاقة أو تدابير الحفاظ على الطاقة.

مع تقدم التكنولوجيا ، يمكن لعدادات الكهرباء الساكنة المنتجة بكميات كبيرة أن تكتسب سعة معالجة وتخزين بيانات قوية بتكلفة منخفضة للغاية ، وبالتالي تم تحسين القدرة على تعزيز المستوى الذكي لعدادات الكهرباء للمستخدمين الصغار بشكل كبير ، وعدادات الكهرباء الساكنة أصبحت تدريجيًا استبدال عدادات الكهرباء الكهروميكانيكية التقليدية.

لفهم "العداد الذكي" ، لا يوجد مفهوم موحد أو معيار دولي في العالم.عادة ما يتم اعتماد مفهوم عداد الكهرباء الذكي في أوروبا ، بينما يشير مصطلح عداد الكهرباء الذكي إلى عدادات الكهرباء الذكية.في الولايات المتحدة ، تم استخدام مفهوم Advanced Meter ، لكن المادة كانت نفسها.على الرغم من ترجمة العداد الذكي إلى عداد ذكي أو عداد ذكي ، إلا أنه يشير بشكل أساسي إلى عداد الكهرباء الذكي.أعطت المنظمات الدولية والمؤسسات البحثية والمؤسسات المختلفة تعريفات مختلفة لـ "العداد الذكي" بالاقتران مع المتطلبات الوظيفية المقابلة.

ESMA

يصف الاتحاد الأوروبي للقياس الذكي (ESMA) خصائص القياس لتحديد عدادات الكهرباء الذكية.

(1) المعالجة التلقائية ونقل وإدارة واستخدام بيانات القياس ؛

(2) الإدارة الآلية لعدادات الكهرباء ؛

(3) اتصال ثنائي الاتجاه بين عدادات الكهرباء ؛

(4) توفير معلومات قيمة وفي الوقت المناسب عن استهلاك الطاقة للمشاركين المعنيين (بما في ذلك مستهلكي الطاقة) داخل نظام القياس الذكي ؛

(5) دعم تحسين كفاءة الطاقة وخدمات أنظمة إدارة الطاقة (التوليد والنقل والتوزيع والاستخدام).

شركة Eskom Power في جنوب إفريقيا

بالمقارنة مع العدادات التقليدية ، يمكن أن توفر العدادات الذكية مزيدًا من معلومات الاستهلاك ، والتي يمكن إرسالها إلى الخوادم المحلية من خلال شبكة محددة في أي وقت لتحقيق الغرض من إدارة العدادات والفواتير.كما تشمل:

(1) تم دمج مجموعة متنوعة من التقنيات المتقدمة ؛

(2) قراءة العداد في الوقت الحقيقي أو شبه الآني ؛

(3) خصائص الحمل التفصيلية ؛

(4) سجل انقطاع التيار الكهربائي ؛

(5) مراقبة جودة الطاقة.

درهم

وفقًا لتحالف الاستجابة للطلب والقياس المتقدم (DRAM) ، يجب أن تكون عدادات الكهرباء الذكية قادرة على تحقيق الوظائف التالية:

(1) قياس بيانات الطاقة في فترات زمنية مختلفة ، بما في ذلك الفترات الزمنية بالساعة أو الرسمية ؛

(2) السماح لمستهلكي الطاقة وشركات الطاقة ووكالات الخدمة بتبادل الطاقة بأسعار مختلفة ؛

(3) توفير بيانات ووظائف أخرى لتحسين جودة خدمة الطاقة وحل المشكلات في الخدمة.

الصين

الأداة الذكية المحددة في الصين هي أداة ذات معالج دقيق هي جوهرها ، والتي يمكنها تخزين معلومات القياس وإجراء تحليل في الوقت الفعلي وتوليف وحكم على نتائج القياس.بشكل عام ، لديها وظيفة القياس التلقائي ، والقدرة القوية على معالجة البيانات ، والتعديل التلقائي الصفري وتحويل الوحدة ، وموجه الخطأ البسيط ، ووظيفة التفاعل بين الإنسان والآلة ، ومجهزة بلوحة تشغيل وشاشة ، مع درجة معينة من الذكاء الاصطناعي.عادة ما يتم تعريف عدادات الكهرباء الإلكترونية متعددة الوظائف مع المعالجات الدقيقة على أنها عدادات كهرباء ذكية ، ويتم إدخال ميزات مثل وظائف الاتصال (الناقل ، GPRS ، ZigBee ، إلخ) ، والقياس متعدد المستخدمين ، والقياس لمستخدمين محددين (مثل القاطرات الكهربائية) مفهوم عدادات الكهرباء الذكية.

يمكن اعتباره عمومًا على أنه: عداد كهربائي ذكي يعتمد على تطبيق المعالجات الدقيقة وتكنولوجيا اتصالات الشبكة باعتبارها جوهر الأداة الذكية ، والقياس / القياس التلقائي ، ومعالجة البيانات ، والاتصال ثنائي الاتجاه والقدرة على توسيع الوظيفة ، ويمكن أن يحقق القياس ثنائي الاتجاه ، عن بعد / الاتصال المحلي والتفاعل في الوقت الفعلي ومجموعة متنوعة من أسعار الكهرباء وإمدادات الطاقة عن بُعد ومراقبة جودة الطاقة وقراءة عداد حرارة المياه والتفاعل مع المستخدمين والوظائف الأخرى.يمكن أن تدعم أنظمة القياس الذكية القائمة على العدادات الذكية متطلبات الشبكة الذكية لإدارة الأحمال والوصول الموزع للطاقة وكفاءة الطاقة وإرسال الشبكة وتداول سوق الطاقة وتقليل الانبعاثات.

تحرير مبدأ العمل

عداد الكهرباء الذكي هو جهاز قياس متقدم يجمع ويحلل ويدير بيانات معلومات الطاقة الكهربائية بناءً على تكنولوجيا الاتصالات الحديثة وتكنولوجيا الكمبيوتر وتكنولوجيا القياس.المبدأ الأساسي لعداد الكهرباء الذكي هو: الاعتماد على محول A / D أو شريحة القياس لإجراء جمع في الوقت الفعلي للتيار والجهد للمستخدم ، وإجراء التحليل والمعالجة من خلال وحدة المعالجة المركزية ، وتحقيق حساب الاتجاه الإيجابي والسلبي ، ووادي الذروة أو أربعة أرباع الطاقة الكهربائية ، ومزيد من إخراج محتوى الكهرباء من خلال الاتصال والعرض والوسائل الأخرى.

يختلف هيكل ومبدأ عمل عداد الكهرباء الإلكتروني الذكي اختلافًا كبيرًا عن عداد الكهرباء الحثي التقليدي.

تكوين عدادات الكهرباء الذكية

يتكون مقياس التيار الكهربائي من نوع الحث بشكل أساسي من لوحة الألومنيوم ، وملف الجهد الحالي ، والمغناطيس الدائم وعناصر أخرى.يتم قياس مبدأ عملها بشكل أساسي من خلال تفاعل تيار الدوامة الناجم عن الملف الحالي ولوحة الرصاص المتحركة.ويتكون العداد الذكي الإلكتروني بشكل أساسي من مكونات إلكترونية ويستند مبدأ عمله على جهد إمداد الطاقة للمستخدم وأخذ العينات الحالي في الوقت الفعلي ، ومرة ​​أخرى يستخدم الدائرة المتكاملة المخصصة لمقياس وات ساعة ، والجهد الذي تم أخذ عينات منه ومعالجة الإشارات الحالية ، ويترجم إلى إخراج النبض ، يتم التحكم فيه أخيرًا بواسطة كمبيوتر صغير ذو رقاقة واحدة للمعالجة ، وعرض النبض لاستهلاك الطاقة والإخراج.

عادة ، نسمي عدد النبضات المنبعثة من محول A / D على أنه ثابت النبض عند قياس درجة واحدة من الكهرباء في عداد ذكي.بالنسبة للعداد الذكي ، يعد هذا ثابتًا مهمًا نسبيًا ، لأن عدد النبضات المنبعثة من محول A / D لكل وحدة زمنية سيحدد بشكل مباشر دقة قياس العداد.

تصنيف عداد الكهرباء

من حيث الهيكل ، يمكن تقسيم عداد الوات ساعة الذكي تقريبًا إلى فئتين: عداد كهروميكانيكي متكامل وعداد إلكتروني بالكامل.

التكامل الكهروميكانيكي

الكهروميكانيكية الكل في واحد ، أي في العداد الميكانيكي الأصلي المرفق بأجزاء معينة من إكمال الوظائف المطلوبة بالفعل ، وتقليل التكلفة وسهولة التركيب.مخطط تصميمه بشكل عام بدون تدمير الهيكل المادي للعداد الحالي ، دون تغيير الأصل على أساس معيار القياس الوطني الخاص به ، عن طريق إضافة جهاز استشعار ليتحول إلى عداد ميكانيكي مع خرج نبضة كهربائية ، ومزامنة الترقيم الإلكتروني والترقيم الميكانيكي.دقة القياس لا تقل عن مقياس نوع العداد الميكانيكي العام.يعتمد مخطط التصميم هذا على التكنولوجيا الناضجة لمقياس الاستشعار الأصلي ، والذي يستخدم بشكل أساسي لإعادة بناء الجدول القديم.

إلكترونية كاملة

يستخدم جميع الأنواع الإلكترونية الدائرة المتكاملة للجهاز الإلكتروني باعتبارها جوهرًا من القياس إلى معالجة البيانات ، والتخلص من الأجزاء الميكانيكية وتتميز بخصائص الحجم المنخفض ، والموثوقية المتزايدة ، وبشكل أكثر دقة ، وتقليل استهلاك الطاقة ، وتحسين عملية الإنتاج بشكل كبير .

سمات

(1) الموثوقية

لم تتغير الدقة لفترة طويلة ، ولا توجد محاذاة للعجلات ، ولا توجد تأثيرات للتثبيت والنقل ، وما إلى ذلك.

(2) الدقة

نطاق واسع ، عامل طاقة واسع ، بدء حساس ، إلخ.

(3) الوظيفة

يمكنه تنفيذ وظائف قراءة العدادات المركزية ، والسعر المتعدد ، والدفع المسبق ، ومنع سرقة الطاقة ، وتلبية متطلبات خدمات الوصول إلى الإنترنت.

(4) أداء التكلفة

أداء عالي التكلفة ، يمكن حجزه لوظائف التوسيع ، ويتأثر بسعر المواد الخام ، مثل الصغيرة.

(5) موجه الإنذار: عندما تكون الكمية الكهربائية المتبقية أقل من كمية الإنذار الكهربائية ، غالبًا ما يُظهر العداد الكمية الكهربائية المتبقية لتذكير المستخدم بشراء الكهرباء ؛عندما تكون الطاقة المتبقية في العداد مساوية لطاقة الإنذار ، يتم قطع طاقة التعثر مرة واحدة ، يحتاج المستخدم إلى إدخال بطاقة IC لاستعادة مصدر الطاقة ، يجب على المستخدم شراء الطاقة في الوقت المناسب في هذا الوقت.

(6) حماية البيانات

تم اعتماد تقنية الدوائر المتكاملة ذات الحالة الصلبة بالكامل لحماية البيانات ، ويمكن الحفاظ على البيانات لأكثر من 10 سنوات بعد انقطاع التيار الكهربائي.

(7) إيقاف التشغيل التلقائي

عندما تكون الكمية المتبقية من الكهرباء في عداد الكهرباء صفرًا ، فإن العداد سوف يسير تلقائيًا ويقطع مصدر الطاقة.في هذا الوقت ، يجب على المستخدم شراء الكهرباء في الوقت المناسب.

(8) وظيفة إعادة الكتابة

يمكن لبطاقة الطاقة كتابة استهلاك الطاقة التراكمي والطاقة المتبقية والطاقة العابرة للصفر إلى نظام بيع الكهرباء من أجل راحة الإدارة الإحصائية لقسم الإدارة.

(9) وظيفة فحص عينات المستخدم

يمكن أن يوفر برنامج مبيعات الكهرباء فحص عينات البيانات لاستهلاك الكهرباء وتقديم عينات ذات أولوية لتسلسل المستخدم كما هو مطلوب.

(10) استعلام القوة

أدخل بطاقة IC لإظهار إجمالي الطاقة المشتراة ، وعدد الطاقة المشتراة ، وآخر طاقة تم شراؤها ، واستهلاك الطاقة التراكمي والطاقة المتبقية.

(11) حماية الجهد الزائد

عندما يتجاوز الحمل الفعلي القيمة المحددة ، يقوم العداد تلقائيًا بقطع الطاقة وإدخال بطاقة العميل واستعادة مصدر الطاقة.

التطبيقات الرئيسية

(1) التسوية والمحاسبة

يمكن لعداد الكهرباء الذكي أن يحقق معالجة دقيقة وفي الوقت الفعلي لمعلومات تسوية التكلفة ، مما يبسط العملية المعقدة لمعالجة الحساب في الماضي.في بيئة سوق الطاقة ، يمكن للمرسلين تبديل تجار الطاقة بالتجزئة في الوقت المناسب وبشكل ملائم ، وحتى تحقيق التبديل التلقائي في المستقبل.في الوقت نفسه ، يمكن للمستخدمين أيضًا الحصول على معلومات محاسبية ومعلومات محاسبية أكثر دقة وفي الوقت المناسب.

(2) تقدير حالة شبكة التوزيع

معلومات توزيع تدفق الطاقة على جانب شبكة التوزيع ليست دقيقة ، ويرجع ذلك أساسًا إلى الحصول على المعلومات من خلال المعالجة الشاملة لنموذج الشبكة وقيمة تقدير الحمل ومعلومات القياس على جانب الجهد العالي للمحطة الفرعية.من خلال إضافة عقد القياس من جانب المستخدم ، سيتم الحصول على معلومات أكثر دقة عن الحمل وفقدان الشبكة ، وبالتالي تجنب التحميل الزائد وتدهور جودة الطاقة لمعدات الطاقة.من خلال دمج عدد كبير من بيانات القياس ، يمكن تحقيق تقدير الحالة غير المعروفة ويمكن التحقق من دقة بيانات القياس.

(3) مراقبة جودة الطاقة وموثوقية إمدادات الطاقة

يمكن لعدادات الكهرباء الذكية مراقبة جودة الطاقة وحالة مصدر الطاقة في الوقت الفعلي ، وذلك للرد على شكاوى المستخدمين في الوقت المناسب وبدقة ، واتخاذ التدابير مسبقًا لمنع مشاكل جودة الطاقة.طريقة تحليل جودة الطاقة التقليدية بها فجوة في الوقت الحقيقي والفعالية.

(4) تحليل الحمل والنمذجة والتنبؤ

يمكن استخدام بيانات استهلاك المياه والغاز والطاقة الحرارية التي تم جمعها بواسطة عدادات الكهرباء الذكية لتحليل الحمل والتنبؤ به.من خلال التحليل الشامل للمعلومات المذكورة أعلاه مع خصائص الحمل وتغيرات الوقت ، يمكن تقدير إجمالي استهلاك الطاقة والطلب في الذروة والتنبؤ به.ستسهل هذه المعلومات المستخدمين وتجار الطاقة ومشغلي شبكات التوزيع لتعزيز الاستخدام الرشيد للكهرباء وتوفير الطاقة وتقليل الاستهلاك وتحسين تخطيط الشبكة وجدولتها.

(5) استجابة جانب الطلب على الطاقة

استجابة جانب الطلب تعني التحكم في أحمال المستخدم والتوليد الموزع من خلال أسعار الكهرباء.يتضمن التحكم في الأسعار والتحكم المباشر في الحمل.تتضمن ضوابط الأسعار عمومًا معدلات وقت الاستخدام ، والوقت الفعلي ، ومعدلات الذروة في حالات الطوارئ لتلبية الطلب العادي وقصير الأجل والطلب الذروة ، على التوالي.يتم تحقيق التحكم المباشر في الحمل عادةً بواسطة مرسل الشبكة وفقًا لحالة الشبكة من خلال أمر بعيد للوصول إلى الحمل وفصله.

(6) مراقبة وإدارة كفاءة الطاقة

من خلال إعادة المعلومات حول استخدام الطاقة من العدادات الذكية ، يمكن تشجيع المستخدمين على تقليل استهلاكهم للطاقة أو تغيير طريقة استخدامها.بالنسبة للأسر المجهزة بمعدات التوليد الموزعة ، يمكنها أيضًا تزويد المستخدمين بمخططات معقولة لتوليد الطاقة واستهلاك الطاقة لتعظيم فوائد المستخدمين.

(7) إدارة طاقة المستخدم

من خلال توفير المعلومات ، يمكن بناء العدادات الذكية على نظام إدارة الطاقة للمستخدم ، للمستخدمين المختلفين (المستخدمون المقيمون ، المستخدمون التجاريون والصناعيون ، إلخ) لتوفير خدمات إدارة الطاقة ، في التحكم في البيئة الداخلية (درجة الحرارة ، الرطوبة ، الإضاءة ، إلخ) في نفس الوقت ، قدر الإمكان لتقليل استهلاك الطاقة ، وتحقيق أهداف تقليل الانبعاثات.

(8) توفير الطاقة

تزويد المستخدمين ببيانات استهلاك الطاقة في الوقت الفعلي ، وتشجيع المستخدمين على ضبط عادات استهلاك الطاقة الخاصة بهم ، والعثور في الوقت المناسب على استهلاك غير طبيعي للطاقة ناتج عن تعطل المعدات.استنادًا إلى التكنولوجيا التي توفرها العدادات الذكية ، يمكن لشركات الطاقة وموردي المعدات والمشاركين الآخرين في السوق تزويد المستخدمين بمنتجات وخدمات جديدة ، مثل أنواع مختلفة من أسعار الكهرباء لشبكة تقاسم الوقت ، وعقود الكهرباء مع إعادة الشراء ، وعقود الكهرباء الفورية ، إلخ.

(9) عائلة ذكية

المنزل الذكي

المنزل الذكي هو المنزل الذي يتم فيه توصيل الأجهزة والآلات والمعدات الأخرى المستهلكة للطاقة في شبكة ويتم التحكم فيها وفقًا لاحتياجات وسلوك السكان ودرجة الحرارة في الهواء الطلق والمعايير الأخرى.يمكنها تحقيق الترابط بين أنظمة التدفئة والإنذار والإضاءة والتهوية وأنظمة أخرى ، وذلك لتحقيق التحكم عن بعد في أتمتة المنزل والأجهزة والمعدات الأخرى.

(10) الصيانة الوقائية وتحليل الأعطال

تساعد وظيفة قياس عدادات الكهرباء الذكية في تحقيق منع وصيانة مكونات شبكة التوزيع وعدادات الكهرباء ومعدات المستخدم ، مثل اكتشاف تشوه شكل موجة الجهد والتناسق وعدم التوازن والظواهر الأخرى التي تسببها أعطال المعدات الإلكترونية وأعطال الأرض.يمكن أن تساعد بيانات القياس أيضًا الشبكة والمستخدمين في تحليل حالات فشل وخسائر مكونات الشبكة.

(11) الدفع مقدما

توفر العدادات الذكية تكلفة أقل وأكثر مرونة وودية من طرق الدفع المسبق مقارنة بالطرق التقليدية للدفع المسبق.

(12) إدارة عدادات الكهرباء

تشمل إدارة العداد: إدارة أصول عداد التثبيت ؛صيانة قاعدة بيانات معلومات العداد ؛الوصول الدوري إلى العداد ؛التأكد من تركيب وتشغيل العداد بشكل صحيح ؛تحقق من موقع العدادات وصحة معلومات المستخدم ، إلخ.