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(fēng)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(dǎo)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(dān)的責(zé)任風(fēng)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(dāng)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(dāng)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