חדשות - היסטוריית פיתוח ועקרון עבודה של מונים חכמים

מד חשמל חכם הוא אחד הציוד הבסיסי לרכישת נתונים של רשת חשמל חכמה (בעיקר רשת חלוקת חשמל חכמה).הוא נוטל על עצמו את המשימות של רכישת נתונים, מדידה והעברה של כוח חשמלי מקורי, ומהווה בסיס לאינטגרציה, ניתוח ואופטימיזציה של מידע והצגת מידע.בנוסף לפונקציית המדידה הבסיסית של מדי חשמל מסורתיים, למוני חשמל חכמים יש גם פונקציות של מדידה דו-כיוונית בשיעורים שונים, פונקציית בקרת משתמש, פונקציית תקשורת נתונים דו-כיוונית של מצבי העברת נתונים שונים, פונקציית אנטי-טמפרין ועוד. פונקציות חכמות, להתאים לשימוש ברשתות חשמל חכמות ואנרגיה מתחדשת.

המערכת המתקדמת של תשתית מדידה (AMI) ומערכת קריאת מונים אוטומטית (AMR) הבנויה על בסיס מדידת חשמל חכמה יכולה לספק למשתמשים מידע מפורט יותר על צריכת החשמל, ולאפשר להם לנהל טוב יותר את צריכת החשמל שלהם כדי להשיג את המטרה של חיסכון בחשמל והפחתה פליטת גזי חממה.קמעונאי חשמל יכולים להגדיר בגמישות את מחיר ה-TOU בהתאם לדרישת המשתמשים כדי לקדם את הרפורמה במערכת מחירי שוק החשמל.חברות הפצה יכולות לזהות תקלות מהר יותר ולהגיב בזמן כדי לחזק את השליטה והניהול של רשת החשמל.

הציוד הבסיסי של כוח ואנרגיה, איסוף נתוני אנרגיה חשמלית גולמית, מדידה ושידור הם בעלי אמינות גבוהה, דיוק גבוה וצריכת חשמל נמוכה וכו'

הגדרת מושג

ESMA

▪ Eskom South Africa Power Company

לְגִימָה

חרסינה

2 עקרון עבודה

סיווג 3

▪ אינטגרציה אלקטרומכנית

▪ אלקטרוני לחלוטין

4. מאפיינים פונקציונליים

5. יישומים עיקריים

6. הטבות

מושגים

הרעיון של מד חכם מתחיל בשנות ה-90.כאשר מוני חשמל סטטי הופיעו לראשונה בשנת 1993, הם היו יקרים פי 10 עד 20 ממונים אלקטרו-מכניים, ולכן הם שימשו בעיקר משתמשים גדולים.עם הגדלת מספר מוני החשמל בעלי יכולת טלקומוניקציה, יש צורך בפיתוח מערכת חדשה למימוש קריאת מונים וניהול נתונים.במערכות כאלה מתחילים להיפתח נתוני מדידה למערכות כמו אוטומציה של הפצה, אך מערכות אלו אינן מסוגלות עדיין לעשות שימוש יעיל בנתונים הרלוונטיים.באופן דומה, נתוני צריכת אנרגיה בזמן אמת ממונים בתשלום מראש משמשים לעתים רחוקות ביישומים כגון ניהול אנרגיה או אמצעים לחיסכון באנרגיה.

עם התקדמות הטכנולוגיה, מדי חשמל סטטיים בייצור המוני יכולים לרכוש קיבולת עיבוד ואחסון נתונים רבת עוצמה בעלות נמוכה מאוד, ולכן היכולת לקדם את הרמה החכמה של מדי החשמל של משתמשים קטנים משתפרת מאוד, ומדי החשמל הסטטי השתפרו בהדרגה. החליף את מדי החשמל האלקטרומכניים המסורתיים.

להבנת "מד חכם", אין מושג מאוחד או תקן בינלאומי בעולם.הרעיון של מד חשמל חכם מאומץ בדרך כלל באירופה, בעוד שהמונח מד חשמל חכם מתייחס למוני חשמל חכמים.בארצות הברית השתמשו במושג Advanced Meter, אך החומר היה זהה.למרות שמונה חכם מתורגם כמד חכם או מד חכם, הוא מתייחס בעיקר למד חשמל חכם.ארגונים בינלאומיים שונים, מוסדות מחקר וארגונים נתנו הגדרות שונות של "מד חכם" בשילוב עם דרישות פונקציונליות מתאימות.

ESMA

הברית האירופית למטרות חכמים (ESMA) מתארת ​​מאפייני מדידה כדי להגדיר מדי חשמל חכמים.

(1) עיבוד, שידור, ניהול ושימוש אוטומטיים בנתוני מדידה;

(2) ניהול אוטומטי של מוני חשמל;

(3) תקשורת דו-כיוונית בין מוני חשמל;

(4) לספק מידע על צריכת אנרגיה בזמן ובעל ערך למשתתפים הרלוונטיים (כולל צרכני אנרגיה) בתוך מערכת המדידה החכמה;

(5) לתמוך בשיפור היעילות האנרגטית ובשירותי מערכות ניהול האנרגיה (ייצור, הולכה, הפצה ושימוש).

חברת החשמל Eskom מדרום אפריקה

בהשוואה למונים מסורתיים, מונים חכמים יכולים לספק מידע צריכה רב יותר, אותם ניתן לשלוח לשרתים מקומיים דרך רשת ספציפית בכל עת כדי להשיג את מטרת המדידה וניהול החיובים.הוא כולל גם:

(1) משולבות מגוון טכנולוגיות מתקדמות;

(2) קריאת מונים בזמן אמת או מעין-זמן אמת;

(3) מאפייני עומס מפורטים;

(4) תיעוד הפסקת חשמל;

(5) ניטור איכות החשמל.

לְגִימָה

על פי ה-Demand Response and Advanced Metering Coalition (DRAM), מדי חשמל חכמים אמורים להיות מסוגלים להשיג את הפונקציות הבאות:

(1) למדוד נתוני אנרגיה בפרקי זמן שונים, לרבות פרקי זמן שעתיים או מוסמכים;

(2) מתן אפשרות לצרכני חשמל, חברות חשמל וסוכנויות שירות לסחור בחשמל במחירים שונים;

(3) לספק נתונים ופונקציות אחרות כדי לשפר את איכות שירות החשמל ולפתור בעיות בשירות.

חרסינה

המכשיר החכם המוגדר בסין הוא מכשיר עם מעבד הליבה שלו, שיכול לאחסן מידע מדידה ולבצע ניתוח בזמן אמת, סינתזה ושיפוט של תוצאות המדידה.בדרך כלל יש לו פונקציה של מדידה אוטומטית, יכולת עיבוד נתונים רבת עוצמה, התאמת אפס אוטומטית והמרת יחידה, הודעת תקלה פשוטה, פונקציית אינטראקציה בין אדם למכונה, מצוידת בלוח הפעלה ותצוגה, עם מידה מסוימת של בינה מלאכותית.מדי חשמל רב-תכליתיים אלקטרוניים עם מיקרו-מעבדים מוגדרים בדרך כלל כמוני חשמל חכמים, ותכונות כגון פונקציות תקשורת (נשא, GPRS, ZigBee וכו'), מדידה מרובת משתמשים ומדידה עבור משתמשים ספציפיים (כגון קטרים ​​חשמליים) מוצגות לתוך הרעיון של מדי חשמל חכמים.

זה יכול להיחשב בדרך כלל כ: מד חשמלי חכם המבוסס על יישומי מעבד מיקרו וטכנולוגיית תקשורת רשת כליבה של מכשיר אינטליגנטי, מדידה/מדידה אוטומטית, עיבוד נתונים, תקשורת דו-כיוונית ויכולת הרחבת פונקציות, יכול להשיג מדידה דו-כיוונית, מרחוק/ תקשורת מקומית, אינטראקציה בזמן אמת ומגוון של תמחור חשמל, אספקת חשמל מרחוק, ניטור איכות חשמל, קריאת מד חום מים, אינטראקציה עם משתמשים ופונקציות נוספות.מערכות מדידה חכמות המבוססות על מונים חכמים יכולות לתמוך בדרישות רשת חכמה לניהול עומסים, גישה להספק מבוזר, יעילות אנרגטית, שיגור רשת, סחר בשוק החשמל והפחתת פליטות.

עריכת עקרונות עבודה

מד חשמל חכם הוא מכשיר מדידה מתקדם האוסף, מנתח ומנהל נתוני מידע על אנרגיה חשמלית המבוססים על טכנולוגיית תקשורת מודרנית, טכנולוגיית מחשב וטכנולוגיית מדידה.העיקרון הבסיסי של מד חשמל חכם הוא: להסתמך על ממיר A/D או שבב מדידה כדי לבצע איסוף בזמן אמת של הזרם והמתח של המשתמש, לבצע ניתוח ועיבוד באמצעות CPU, לממש את חישוב הכיוון החיובי והשלילי, עמק שיא. או אנרגיה חשמלית בארבעה רביעיות, ועוד פלט את תכולת החשמל באמצעות תקשורת, תצוגה ואמצעים אחרים.

המבנה ועקרון העבודה של מד חשמל אינטליגנטי אלקטרוני שונים מאוד ממד החשמל האינדוקציה המסורתי.

הרכב מדי חשמל חכמים

מד זרם מסוג אינדוקציה מורכב בעיקר מלוח אלומיניום, סליל מתח זרם, מגנט קבוע ואלמנטים אחרים.עקרון העבודה שלו נמדד בעיקר על ידי האינטראקציה של זרם המערבולת המושרה על ידי סליל זרם ולוח עופרת נע.ומד חכם אלקטרוני מורכב בעיקר מרכיבים אלקטרוניים ועקרון העבודה שלו מבוסס על מתח אספקת החשמל של המשתמש ודגימת זרם בזמן אמת, שוב משתמש במעגל המשולב הייעודי של מד וואט-שעה, עיבוד אותות המתח והזרם הנדגמים, מתורגם ל- פלט דופק, לבסוף נשלט על ידי מיקרו-מחשב שבב יחיד לעיבוד, תצוגת הדופק לצריכת חשמל ופלט.

בדרך כלל, אנו קוראים למספר הפולסים הנפלטים מממיר A/D כקבוע הפולס בעת מדידת דרגת חשמל אחת במונה חכם.עבור מד חכם, זהו קבוע חשוב יחסית, מכיוון שמספר הפולסים הנפלטים מממיר A/D ליחידת זמן יקבע ישירות את דיוק המדידה של המונה.

סיווג מד חשמל

מבחינת מבנה, ניתן לחלק באופן גס את מד הוואט-שעה החכם לשתי קטגוריות: מד משולב אלקטרו-מכני ומד-אלקטרוני.

אינטגרציה אלקטרומכנית

אלקטרומכני הכל באחד, כלומר במונה המכאני המקורי המחובר לחלקים מסוימים של כבר להשלים את הפונקציות הנדרשות, ולהפחית את העלות וקל להתקנה.ערכת התכנון שלו היא בדרך כלל מבלי להרוס את המבנה הפיזי של מד הנוכחי, מבלי לשנות את המקור על בסיס תקן המדידה הלאומי שלו, על ידי הוספת מכשיר חישה שיהפוך למד מכני עם פלט דופק חשמלי, סנכרון המספר האלקטרוני והמספר המכני.דיוק המדידה שלו אינו נמוך ממד מכני כללי.ערכת עיצוב זו מאמצת את הטכנולוגיה הבוגרת של מד החישה המקורי, המשמשת בעיקר לשחזור השולחן הישן.

אלקטרוני מלא

כל הסוג האלקטרוני משתמש במעגל המשולב של המכשיר האלקטרוני בתור הליבה מהמדידה ועד לעיבוד הנתונים, להיפטר מחלקים מכניים ויש לו תכונות של נפח מופחת, אמינות מוגברת, יותר מדויק, הפחתת צריכת החשמל ושיפור משמעותי בתהליך הייצור .

מאפיינים

(1) אמינות

הדיוק אינו משתנה לאורך זמן, ללא יישור גלגלים, ללא השפעות התקנה והובלה וכו'.

(2) דיוק

טווח רחב, מקדם כוח רחב, רגישות להתנעה וכו'.

(3) פונקציה

הוא יכול ליישם את הפונקציות של קריאת מונים מרכזית, ריבוי תעריפים, תשלום מראש, מניעת גניבת חשמל ועמידה בדרישות של שירותי גישה לאינטרנט.

(4) ביצועי עלות

ביצועים בעלות גבוהה, ניתן לשמור לפונקציות הרחבה, המושפעות ממחיר חומרי גלם, כגון קטנים.

(5) הודעת אזעקה: כאשר כמות החשמל הנותרת קטנה מכמות החשמל של האזעקה, המונה מציג לעתים קרובות את כמות החשמל שנותרה כדי להזכיר למשתמש לרכוש חשמל;כאשר הכוח הנותר במונה שווה להספק האזעקה, עוצמת ההפעלה מנותקת פעם אחת, המשתמש צריך להכניס כרטיס IC כדי לשחזר את אספקת החשמל, המשתמש צריך לרכוש חשמל בזמן זה.

(6) הגנת מידע

טכנולוגיית מעגלים משולבים במצב מוצק מאומצת להגנה על נתונים, וניתן לשמור את הנתונים במשך יותר מ-10 שנים לאחר הפסקת החשמל.

(7) כיבוי אוטומטי

כאשר כמות החשמל הנותרת במונה החשמל היא אפסית, המונה יפעל אוטומטית ויקטע את אספקת החשמל.בשלב זה, על המשתמש לרכוש חשמל בזמן.

(8) פונקציית כתיבה חזרה

כרטיס החשמל יכול לכתוב את צריכת החשמל המצטברת, הספק שיורי והספק אפס מעבר חזרה למערכת מכירת החשמל לנוחות הניהול הסטטיסטי של מחלקת הניהול.

(9) פונקציית בדיקת דגימת משתמשים

תוכנת מכירת חשמל יכולה לספק בדיקת דגימת נתונים של צריכת החשמל ולספק דגימה עדיפות של רצפי משתמשים לפי הצורך.

(10) שאילתת חשמל

הכנס כרטיס IC כדי להציג את סך ההספק שנרכש, מספר הכוח שנרכש, ההספק האחרון שנרכש, צריכת החשמל המצטברת ושאר ההספק.

(11) הגנת מתח יתר

כאשר העומס בפועל חורג מהערך שנקבע, המונה ינתק אוטומטית את החשמל, יכניס את כרטיס הלקוח ויחזיר את אספקת החשמל.

יישומים עיקריים

(1) הסדר וחשבונאות

מד החשמל החכם יכול לממש עיבוד מידע מדוייק ובזמן אמת של הסדרת עלויות, מה שמפשט את התהליך המורכב של עיבוד חשבונות בעבר.בסביבת שוק החשמל, שולחים יכולים להחליף קמעונאי אנרגיה בזמן ובנוחות רבה יותר, ואף לממש מיתוג אוטומטי בעתיד.במקביל, המשתמשים יכולים לקבל מידע מדויק יותר על צריכת אנרגיה ומידע חשבונאי.

(2) הערכת מצב של רשת הפצה

מידע חלוקת זרימת הכוח בצד רשת ההפצה אינו מדויק, בעיקר מכיוון שהמידע מתקבל על ידי עיבוד מקיף של מודל הרשת, ערך הערכת העומס ומידע המדידה בצד המתח הגבוה של תחנת המשנה.על ידי הוספת צמתי מדידה בצד המשתמש, יתקבל מידע מדויק יותר על עומס ואובדן רשת, ובכך תמנע עומס יתר והידרדרות באיכות החשמל של ציוד החשמל.על ידי שילוב של מספר רב של נתוני מדידה, ניתן לממש את הערכת מצב לא ידוע ולבדוק את דיוק נתוני המדידה.

(3) ניטור איכות חשמל ואמינות אספקת החשמל

מדי חשמל חכמים יכולים לנטר את איכות החשמל ומצב אספקת החשמל בזמן אמת, על מנת להגיב לתלונות המשתמשים בזמן ובדיוק, ולנקוט אמצעים מראש כדי למנוע בעיות באיכות החשמל.לשיטת ניתוח איכות החשמל המסורתית יש פער בזמן אמת וביעילות.

(4) ניתוח עומסים, מידול וחיזוי

ניתן להשתמש בנתוני צריכת אנרגיית המים, הגז והחום הנאספים על ידי מדי חשמל חכמים לניתוח עומס וחיזוי.על ידי ניתוח מקיף של המידע לעיל עם מאפייני עומס ושינויי זמן, ניתן להעריך ולחזות את צריכת האנרגיה הכוללת ושיא הביקוש.מידע זה יקל על משתמשים, קמעונאי אנרגיה ומפעילי רשתות החלוקה לקדם שימוש רציונלי בחשמל, לחסוך באנרגיה ולהפחית את הצריכה, ולייעל תכנון ותזמון רשתות.

(5) תגובה בצד דרישת החשמל

מענה מצד הביקוש פירושו שליטה בעומסי משתמשים וייצור מבוזר באמצעות מחירי החשמל.זה כולל בקרת מחיר ובקרת עומס ישירה.בקרת המחירים כוללת בדרך כלל תעריפי שיא בזמן שימוש, בזמן אמת ושיא חירום כדי לענות על ביקוש קבוע, לטווח קצר ושיא, בהתאמה.בקרת עומס ישירה מושגת בדרך כלל על ידי שולח הרשת בהתאם למצב הרשת באמצעות פקודה מרחוק לגישה ולניתוק העומס.

(6) ניטור וניהול יעילות אנרגטית

על ידי הזנת מידע על שימוש באנרגיה ממונים חכמים, ניתן לעודד משתמשים להפחית את צריכת האנרגיה שלהם או לשנות את אופן השימוש בה.עבור משקי בית המצוידים בציוד ייצור מבוזר, הוא יכול גם לספק למשתמשים תוכניות ייצור חשמל וצריכת חשמל סבירות כדי למקסם את היתרונות של המשתמשים.

(7) ניהול אנרגיה למשתמש

על ידי אספקת מידע, ניתן לבנות מונים חכמים על מערכת ניהול האנרגיה של המשתמש, עבור משתמשים שונים (משתמשים תושבים, משתמשים מסחריים ותעשייתיים וכו') כדי לספק שירותי ניהול אנרגיה, בבקרת הסביבה הפנימית (טמפרטורה, לחות, תאורה וכו') במקביל, ככל האפשר כדי להפחית את צריכת האנרגיה, לממש את היעדים להפחתת פליטות.

(8) חיסכון באנרגיה

ספק למשתמשים נתוני צריכת אנרגיה בזמן אמת, קדם את המשתמשים להתאים את הרגלי צריכת החשמל שלהם, ומצא בזמן צריכת אנרגיה חריגה הנגרמת כתוצאה מכשל בציוד.בהתבסס על הטכנולוגיה המסופקת על ידי מונים חכמים, חברות חשמל, ספקי ציוד ומשתתפי שוק אחרים יכולים לספק למשתמשים מוצרים ושירותים חדשים, כגון סוגים שונים של מחירי חשמל ברשת שיתוף זמן, חוזי חשמל עם קנייה חזרה, חוזי חשמל במחיר ספוט. , וכו.

(9) משפחה אינטליגנטית

הבית החכם

בית חכם הוא בית שבו מכשירים שונים, מכונות וציוד אחר שצורך אנרגיה מחוברים ברשת ונשלטים בהתאם לצרכי והתנהגות הדיירים, טמפרטורה חיצונית ופרמטרים נוספים.זה יכול לממש את החיבור בין מערכות חימום, אזעקה, תאורה, אוורור ומערכות אחרות, כדי לממש את השלט הרחוק של אוטומציה ביתית ומכשירי חשמל וציוד אחר.

(10) תחזוקה מונעת וניתוח תקלות

פונקציית המדידה של מדי חשמל חכמים עוזרת לממש את המניעה והתחזוקה של רכיבי רשת החלוקה, מדי החשמל וציוד המשתמש, כגון זיהוי עיוות צורת גל מתח, הרמוני, חוסר איזון ותופעות אחרות הנגרמות על ידי תקלות בציוד אלקטרוני ותקלות הארקה.נתוני המדידה יכולים גם לעזור לרשת ולמשתמשים לנתח כשלים והפסדים של רכיבי הרשת.

(11) תשלום מראש

מונים חכמים מציעים עלות נמוכה יותר, שיטת תשלום מראש גמישה וידידותית יותר משיטות תשלום מראש מסורתיות.

(12) ניהול מוני חשמל

ניהול מונה כולל: ניהול נכסים של מד התקנה;תחזוקת מאגר מידע מדדים;גישה תקופתית למונה;להבטיח את ההתקנה והתפעול הנכונים של המונה;בדוק את מיקום המונים ואת נכונות פרטי המשתמש וכו'.