الزمان: 2 سبتمبر 2023 |المصدر: اكرل
شركة جيانغسو أكريل للصناعات الكهربائية المحدودة
الملخص: تشرح هذه المقالة الوظائف الرئيسية لمقياس الطاقة التقليدي المدفوع مسبقًا ببطاقة IC، وتحلل مزايا وعيوب تطبيقه؛يقدم بالتفصيل توسيع وظيفة عداد الطاقة المدفوع مسبقًا بعد دمج تكنولوجيا الاتصالات وتكنولوجيا التحكم الذكي وتعزيز القيمة العملية، لوصف اتجاه التطوير الفني المحتمل لعداد الطاقة المدفوع مسبقًا.
الكلمات المفتاحية: عداد الطاقة المدفوع مقدما، تطبيق، تحليل
تعتبر رسوم الكهرباء المصدر الرئيسي للأموال لشركات إمداد الطاقة للحفاظ على الإنتاج والتطوير، وما إذا كان من الممكن شحنها في الوقت المناسب، فإنها تلعب دورًا مهمًا في تداول رأس المال لمؤسسات إمداد الطاقة.بسبب نموذج استهلاك الكهرباء "استخدم الكهرباء أولاً، ادفع لاحقًا" لسنوات عديدة، وقاعدة مستخدمي الكهرباء واسعة النطاق والوسائل التقنية لانقطاع التيار الكهربائي في الموقع وترشيد الطاقة، فضلاً عن عدم توافق اللوائح الداعمة مع السوق الاقتصاد، فهو يؤدي بشكل مباشر إلى مخاطر كبيرة لمؤسسات إمدادات الطاقة في فرض رسوم الكهرباء والقوى العاملة والموارد المالية والضغوط التشغيلية التي تم ضخها فيها على مر السنين.وفي هذا السياق، ومن أجل التكيف بشكل أفضل مع إصلاح نظام الطاقة، تم استخدام عدادات الكهرباء المدفوعة مسبقًا على نطاق واسع.
نظرًا للتطبيق غير الناضج لتكنولوجيا الاتصالات الأساسية ذات الصلة المبكرة، أصبح توافق النظام عقبة مهمة تؤثر على تعميم وتطبيق نظام قراءة العدادات التلقائي عن بعد لإدارة قياس الطاقة الكهربائية، وخاصة توافق بروتوكول الاتصالات و عدم اتساق معايير التصنيع.في ظل البيئة في ذلك الوقت، لم يكن أمام عداد الطاقة المدفوع مسبقًا من نوع بطاقة IC أي خيار سوى تجنب اختناق تطبيق تكنولوجيا الاتصالات.
1.I نوع البطاقة عداد الطاقة المدفوعة مسبقا
1.1 الوظيفة الرئيسية
1.1.1 وظيفة القياس: قياس الطاقة النشطة على مرحلة واحدة؛حفظ القوة التاريخية، وله وظيفة تجميد الطاقة.
1.1.2 وظيفة التعريفات المتعددة: فترة زمنية قابلة للبرمجة، تعريفات متعددة.تحتوي ساعة التوقيت على وظيفة تعويض درجة الحرارة.
1.1.3 وظيفة الاتصال: مع واجهة RS485 وواجهة اتصال بالأشعة تحت الحمراء.واجهة RS485 معزولة كهربائيًا بشكل عام من داخل العداد ولها تصميم حماية وصول مضاد للتيار المتردد 220 فولت
1.1.4.وظيفة العرض: شاشة LCD، يمكن للزر أن يقوم بدورة العرض تلقائيًا، وتظهر الواجهة مثل الكمية المتبقية والطاقة الإجمالية وسعر الكهرباء الحالي وما إلى ذلك.
1.1.5.وظيفة شراء الطاقة لنسخ المعلومات: بطاقة واحدة بطول متر واحد، أي أن متر واحد يمكن أن يتوافق فقط مع بطاقة IC واحدة.عندما يتم إدخال البطاقة لنقل الطاقة، يتم نسخ معلومات استهلاك الكهرباء الموجودة في جهاز القياس تلقائيًا مرة أخرى إلى بطاقة IC؛عند شراء الكهرباء مرة أخرى، يتم كتابة المعلومات الموجودة في البطاقة تلقائيًا على الكمبيوتر للأرشفة والتحقق من البيانات.
1.1.6.وظيفة التذكير بإعادة شحن العداد: بشكل عام، يوجد إنذار للعرض وإنذار لانقطاع التيار الكهربائي، كما يزيد من وظيفة قطع الحمل.
1.1.7.وظيفة التحكم في التحميل الزائد: من خلال تحديد عتبة الطاقة، يمكنها تحقيق التحكم في انقطاع التيار الكهربائي للحمل الزائد عند جانب التحميل.يمكن ضبط وقت إيقاف التشغيل بطريقتين: إيقاف التشغيل الفوري وإيقاف التشغيل المؤجل.يمكن استعادة الطاقة بالضغط على الزر أو إدخال البطاقة.
1.1.8.وظيفة التحكم المدفوعة مسبقًا: يدرك العداد طريقة الإدارة لشراء الكهرباء أولاً ثم استخدام الكهرباء.عندما لا يكون هناك شحن كهرباء في العداد، فإن مفتاح الحمل في العداد سوف يقطع مصدر طاقة الحمل تلقائيًا.بعد شحن جهاز القياس، سيتم إعادة إغلاق جهاز القياس لاستعادة وظيفة إمداد طاقة التحميل.مع التحسين المستمر، تمت إضافة وظيفة السحب على المكشوف، والتي يمكن أن تسمح بالسحب على المكشوف بشكل معتدل وفقًا للحالة الفعلية.يمكن تعيين السحب على المكشوف.بعد الانتهاء من السحب على المكشوف، سيتم إيقاف تشغيل العداد، وسيتم شحن جزء السحب على المكشوف تلقائيًا وطرحه عند إعادة شحن العداد في المرة القادمة.
1.1.9.وظيفة مكافحة اكتناز الطاقة: نظرًا للتحكم الكلي في سياسة أسعار الكهرباء، ومن أجل منع شحن الطاقة الزائدة (الكمية) إلى العداد، يُمنع العميل من شحن الكثير من الطاقة (الكمية) في وقت واحد عن طريق تحديد عتبة قوة الاكتناز في العداد.
10. وظيفة الحماية الأمنية: بشكل عام، يتم استخدام تقنية بطاقة وحدة المعالجة المركزية لتصميم أمان النظام.يتم إكمال المصادقة الأمنية لمقياس الطاقة الكهربائية لبطاقة وحدة المعالجة المركزية وبطاقة وحدة المعالجة المركزية من خلال وحدة ESAM في عداد الطاقة.تلعب وحدة MCU الخاصة بمقياس طاقة بطاقة وحدة المعالجة المركزية فقط دور نقل البيانات أثناء عملية المصادقة، ولا تشارك في تشفير البيانات وفك تشفيرها.عند بيع الكهرباء، من خلال سلسلة من اختبارات المصادقة الرئيسية، يمكن تنفيذ عمليات مثل تأكيد بطاقة شراء الطاقة، والإذن بكتابة المعلومات على بطاقة شراء الطاقة، والإذن بإعادة كتابة محو الملف الثنائي.
1.2 الميزة الرئيسية
1.2.1 تحسين كفاءة ودقة قراءة العدادات.من خلال واجهة RS485 وواجهة الاتصال بالأشعة تحت الحمراء، يمكن استخدام جهاز قراءة العداد المحمول المقابل لنسخ الدفعة في الموقع.وهذا له تأثير مهم للغاية على الوضع الحالي حيث زاد عدد عدادات الطاقة التي تديرها مؤسسات إمدادات الطاقة بشكل حاد.
1.2.2 حل مشكلة المتأخرات بشكل فعال.خفض تكاليف التشغيل لتحصيل فواتير الكهرباء بشكل كبير، وتعزيز أمن تحصيل رسوم الكهرباء
1.2.3 التخفيف من تناقض صعوبات الدفع.مع الزيادة الكبيرة في عدد العملاء والفترات الزمنية للدفع المركزة نسبيًا، من السهل جدًا أن يتسبب نموذج الشحن التقليدي في ازدحام الدفع.أدى تطبيق عدادات الطاقة المدفوعة مسبقًا إلى تقليل الضغط على الرسوم المضادة ومخاطر الخدمة بشكل كبير.
1.3 مشاكل في التطبيق
1.3.1 ضعف القدرة على مقاومة الهجوم.فقدان وتلف بطاقة IC، وخاصة منافذ القراءة والكتابة لبطاقة IC المفتوحة، تكون عرضة للهجمات الخارجية.من الصعب الحصول على الأدلة بعد التعرض للهجوم والتسبب في فشل نظام الرقابة الداخلية، ومن السهل جدًا حدوث خلافات على الكهرباء.
1.3.2 الإدارة صعبة.بسبب المفاجأة والعشوائية في شراء الطاقة ببطاقة IC، قام قسم إمداد الطاقة بزيادة ضغط بيع الطاقة.وفي الوقت نفسه، من أجل ضمان أمن البيانات، يتم استخدام بطاقات وحدة المعالجة المركزية الذكية على نطاق واسع في الوقت الحاضر.يضمن نظام COS الخاص به والمصادقة الرئيسية الديناميكية أمان البيانات، ولكنهما يزيدان أيضًا من عبء العمل الإداري لقسم إدارة الطاقة في نفس الوقت.علاوة على ذلك، فإن العرض التوضيحي متعدد الارتباطات يزيد من حدوث حالات فشل غير متوقعة.
1.3.3 القدرة على التكيف في تعديل سياسة أسعار الكهرباء ليست قوية.تم تحديد سعر الكهرباء وكتابته في عداد الطاقة المدفوع مقدمًا عند شراء الكهرباء.نظرًا لأن سعر الكهرباء المخزن في عداد الطاقة المدفوع مسبقًا ببطاقة IC لا يمكن تعديله في الوقت الفعلي، فإن كل تعديل للسعر يضيف الكثير من عبء العمل إلى شركة إمداد الطاقة، كما أن العملاء عرضة للتساؤل.
1.3.4 جمع البيانات لا يتم في الوقت المناسب.ولا يمكن أن يعكس حالة استهلاك الكهرباء للعميل في الوقت الفعلي، ولا يمكنه مراقبة سرقة الكهرباء بشكل فعال، ولا يمكنه تلبية احتياجات الإدارة في الوقت الفعلي لأتمتة إدارة الكهرباء
1.3.5 قابلية التوسع الوظيفي لطريقة شراء الطاقة ليست عالية.ليس من السهل أن يشكل نظام الدفع المسبق الذي يستخدم بطاقات IC كوسيلة لنقل البيانات رابطًا فعالاً مع الخدمات المصرفية الهاتفية والخدمات المصرفية عبر الإنترنت وطرق شراء الكهرباء الأخرى.غالبًا ما يقوم العملاء بشراء الكهرباء من منافذ بيع الكهرباء بالبطاقات، مما يقلل من جودة خدمة تسويق الكهرباء ويزيد من عبء العمل على شركات إمدادات الطاقة.لذلك، من أجل حل المشاكل والعيوب في التطبيق الفعلي لعدادات الطاقة المدفوعة مسبقًا ببطاقة IC، تم حل مشكلة توافق نظام الاتصالات.يوفر اختراق عنق الزجاجة للتكنولوجيا الأساسية ذات الصلة مساحة واسعة قد لا يمكن تصورها للتطبيق عن بعد لعدادات الطاقة المدفوعة مسبقًا.
2 دمج عداد الطاقة المدفوع مسبقًا ونظام قراءة العداد عن بعد
2.1 تشمل طرق الاتصال الأساسية في نظام قراءة العدادات عن بعد بشكل أساسي اتصالات الألياف الضوئية، واتصالات خط الهاتف، وحافلة RS485، وكابل التلفزيون، والإنترنت، واتصالات حاملات خطوط الطاقة، وحافلات الأجهزة، والاتصالات عبر الأقمار الصناعية، وGPRS وCDMA، وما إلى ذلك. جميع أنواع الاتصالات الأساليب لها مزاياها وعيوبها وجوانبها القابلة للتطبيق.جنبًا إلى جنب مع خصائص الصناعة لمؤسسات إمداد الطاقة والتطبيق العملي لطيف انتشار حامل خط الطاقة منخفض الجهد، وقفز التردد، وإعادة التوجيه والترحيل (يمكن ضبط مقياس الناقل ديناميكيًا كجهاز توجيه أو مرسل مستجيب بواسطة المكثف المحلي من خلال خط الطاقة ) التكنولوجيا والتطبيق العملي للرقائق الخاصة. في الوقت الحاضر، الجهد المنخفض لقراءة العدادات التلقائية عن بعد يعتمد النظام في الغالب على طريقة قراءة العدادات المركزية لحامل خط الطاقة + ناقل الحركة عن بعد GPRS + سلسلة عدادات الطاقة المدفوعة مسبقًا من الحلول التقنية.
2.2 يتكون نظام قراءة العدادات المركزي لخط الطاقة الحامل لهيكل النظام من محطات قراءة رئيسية مركزية وجامعات ومكثفات وعدادات ومعدات أخرى.وفقاً لظروف الموقع، يتم إنشاء شبكة مخصصة، ويتم إجراء قراءة العدادات والتحكم وإدارة استهلاك الكهرباء من خلال البرنامج.يتكون النظام من ثلاث طبقات مادية وطبقتين رابطتين.يعتمد جمع البيانات للمحطة الرئيسية على هيكل نجمي، أي أن مركزًا واحدًا لإدارة استهلاك الطاقة هو طبقة الإدارة لمكثفات متعددة؛المحطة الرئيسية متصلة بمركز البيانات من خلال شبكة GPRS؛يتم توصيل المجمعات من خلال خطوط كهرباء ذات جهد منخفض، ويتم تثبيت المجمعات في صندوق العدادات، ويتم توصيل المجمعات وعدادات طاقة العميل بالتوازي من خلال واجهة RS485 لتشكيل طبقة العميل.
2.3 ميزات النظام
2.3.1 اعتماد طريقة الاتصال PLC (حامل خط الطاقة): الاستخدام الفعال لهيكل طوبولوجيا شبكة الطاقة، والبناء السهل.
2.3.2 مجموعة البيانات الأساسية: يمكن اختيار جميع العملاء المتضمنين في نظام النسخ المركزي للنسخ (نسخ النقاط، النسخ الكامل)، والنسخ متعدد النقاط لتشكيل مجموعة بيانات أساسية، والتحليلات المختلفة (فقد الخط، المعدل المتعدد، التحميل ، وما إلى ذلك)، لتلبية احتياجات الإدارة الذكية المختلفة للعملاء.
2.3.3 الجمع بين البرامج والأجهزة: يراعي تصميم النظام بشكل كامل احتياجات المستخدمين وراحتهم.على أساس الأجهزة الثابتة، يتم إكمال جميع تعويضات وظائف النظام وتعديل الإدارة وإضافة التشغيل (طاقة التحكم عن بعد) بواسطة برنامج الخلفية.
2.3.4 تتميز بمزايا التركيب المريح والموثوقية العالية والسلامة الجيدة وقابلية الصيانة القوية.وفي الوقت نفسه، تكلفة المشروع منخفضة، وصيانة النظام بسيطة، وتكلفة التشغيل منخفضة.
2.4 تطبيق الوظائف الرئيسية
يتعاون عداد الطاقة بالدفع المسبق عن بعد مع نظام إدارة استهلاك الطاقة لتحقيق وظائف مثل قراءة العداد عن بعد، والدفع المسبق عن بعد، ومنع سرقة الكهرباء، وإدارة الأحمال.
2.4.1 قراءة العداد عن بعد
يمكن للمحطة الرئيسية إجراء قراءة عشوائية للعدادات، والحكم على ما إذا كان عداد الطاقة الموجود في الموقع معيبًا أو ما إذا كان استهلاك الكهرباء للعميل غير طبيعي وفقًا لبيانات القراءة الخلفية.يمكن للمحطة الرئيسية أيضًا قراءة العداد وفقًا لروتين قراءة العداد، وإرسال بيانات القراءة إلى نظام معلومات إدارة تسويق الطاقة لحساب تكلفة الكهرباء.في نفس الوقت، يمكن للمحطة الرئيسية أيضًا أن تجعل عداد الطاقة الكهربائية يقوم بالإبلاغ بانتظام عن معلومات البيانات الميدانية من خلال الإعداد عن بعد.
2.4.2 الدفع المسبق عن بعد
يمكن للعملاء شراء الكهرباء بأشكال مختلفة لتجنب فترات الذروة في الدفع بشكل فعال.عندما يكون المبلغ المتبقي في عداد العميل هو 0، يقوم العداد بإخراج إشارة رحلة لجعل المرحل الداخلي أو مفتاح التحكم في الحمل الخارجي يعمل على قطع الطاقة، وتجنب سلوك المتأخرات.طريقة الدفع المسبق عن بعد آمنة وموثوقة، وتتجنب الأعطال مثل عدم قراءة البطاقة وأخطاء المعلومات بسبب نقل المعلومات من خلال بطاقة IC.في الوقت نفسه، عندما يتم تعديل سعر الكهرباء، يمكن تعديل معلمات سعر الكهرباء في عداد الطاقة الموجود في الموقع على دفعات في الوقت المناسب من خلال المحطة الرئيسية، وذلك لضمان أن معلمات سعر الكهرباء في الموقع تتم مزامنة عداد الطاقة في الموقع مع تعديل السعر.
2.4.3 مكافحة السرقة
عندما تتغير معلمات عداد الطاقة الكهربائية في الموقع أو تكون هناك أعطال مثل فقدان الجهد، وفقدان التيار، والأسلاك الخاطئة، يمكن إبلاغ عداد الطاقة الكهربائية تلقائيًا إلى المحطة الرئيسية.الذهاب إلى الموقع للتفتيش.يمكن لهذه الوظيفة سرقة الكهرباء بشكل فعال ومنع المشاكل قبل حدوثها.
2.4.4 إدارة الأحمال
يمكن للمحطة الرئيسية جمع بيانات الجهد والتيار والطاقة والكهرباء وغيرها من البيانات الخاصة بمقياس الطاقة الموجود في الموقع لتحليل الحمل وإدارته.ووفقا للبيانات الحالية يمكن رسم منحنى الحمل لرصد تغير الحمل الكهربائي.وفقا لبيانات الجهد، يمكن حساب معدل تأهيل الجهد.من خلال ضبط حد الطاقة النشط في عداد الطاقة، يمكنك التحكم في استهلاك الطاقة الزائد لدى العميل.
2.5 تحليل الكسب
2.5.1 بسبب استخدام قراءة العدادات عن بعد، يمكن توفير عدد كبير من تكاليف القوى العاملة لقارئات العدادات.وفي الوقت نفسه، يمكن تجنب الأخطاء في قراءة العدادات اليدوية، ويمكن اكتشاف أخطاء العدادات في الوقت المناسب، وبالتالي تحسين مستويات الخدمة.
2.5.2 بسبب تنفيذ الدفع المسبق، تم تخفيض المتأخرات بشكل كبير، وتم تحسين معدل استرداد رسوم الكهرباء، كما تم تخفيض تكاليف التشغيل لاستعادة الكهرباء في الموقع في إدارة استرداد رسوم الكهرباء .
2.5.3 نظرًا لأنه يمكن إجراء مراقبة عبر الإنترنت لحالة تشغيل عداد الطاقة الكهربائية في الموقع، فيمكن أن يمنع بشكل فعال سرقة الكهرباء ويقلل من فقدان الكهرباء غير المعروف.
2.5.4 بسبب التحكم التلقائي في الحمل، يتم التخلص من حدوث حرق عداد التحميل الزائد، وفي الوقت نفسه، يتم تجنب ظاهرة عدم قيام العملاء بإجراء تقييم لسعر الكهرباء في وقت الاستخدام وتقييم معدل الطاقة بسبب عدم الإبلاغ عن سعة استهلاك الطاقة .
3. سيناريو تطبيق منتجات Acrel مسبقة الدفع
3.1 الوظيفة
تحصيل رسوم الكهرباء من عداد الدفع المسبق، والتحكم فيها، ورحلة المتأخرات؛توفير وحدة إدارة ما بعد الدفع؛وحدة تحليل استهلاك الطاقة؛
تحصيل رسوم الإيجار والممتلكات والمتأخرات؛
رسوم الكهرباء المشتركة في المناطق العامة؛
الوصول إلى قراءة العدادات والقياس في المناطق العامة والمحطات الفرعية؛
الدفع المسبق + استهلاك الطاقة في المبنى، النظام المتكامل لقياس الطاقة المصنفة والفرعية؛
الإدارة المالية المركزية والرقابة على الممتلكات/المجموعات العقارية، وسلطة منفصلة للعقارات الفرعية؛
الحل اللاسلكي سهل التعديل وسهل التصحيح
4. اختيار المنتج
5. الخلاصة
على الرغم من أن العديد من عيوب عدادات الطاقة التقليدية المدفوعة مسبقًا أصبحت أكثر وضوحًا بحيث لا يمكنها تلبية احتياجات إدارة الكهرباء الحديثة، على المدى القصير، خاصة في المناطق التي تكون فيها قاعدة العملاء متناثرة نسبيًا، لا يزال هناك درجة معينة من التطبيق.من ناحية أخرى، مع التطور المستمر للمجتمع، سيتم دمج عدادات الطاقة المدفوعة مسبقًا بشكل أوثق مع تكنولوجيا الاتصالات وتكنولوجيا التحكم الذكي (على سبيل المثال، قد تحل عدادات الطاقة المدفوعة مسبقًا عن بعد المستندة إلى تكنولوجيا الاتصالات المتنقلة محل عدادات الطاقة التقليدية المدفوعة مسبقًا ببطاقة IC بالكامل). نطاق تطبيق عداد الطاقة).بالنسبة لعدادات الطاقة المدفوعة مسبقًا، يعد اتجاه التطور التكنولوجي الحتمي الحصول على وظيفة "التحكم الذكي عن بعد في الوقت الحقيقي" من أجل التوسع في عالم أكبر.بالنسبة لمؤسسات إمدادات الطاقة، فإن تعميم وتطبيق وظيفة "التحكم الذكي عن بعد في الوقت الحقيقي" سيكون قادرًا أيضًا على التحسين المستمر لمستوى الإدارة وجودة الخدمة للاستهلاك اليومي للكهرباء.
مراجع:
[1] دليل تصميم وتطبيق Acrel Enterprise Microgrid.الإصدار 2022.05
وقت النشر: 26 ديسمبر 2023
