實現電錶精度監測
前言：
作者： Helen Electricity Network電錶經理 Mika Nousiainen、Aidon 技術經理Juha Lohvansuu和ADI應用工程師David Lath
針對電力公司應用的創新，不止侷限於監測消耗電網能源的硬體設備，現在還可提供分析功能，以瞭解以前無法在現場追蹤的電錶精度。ADI與Helen Electricity Network（位於芬蘭赫爾辛基的配電系統營運商）和Aidon（北歐地區知名的智慧電網、智慧電錶技術和服務提供者）合作，運用ADI先進的終端-雲端電錶分析解決方案（採用mSure®技術）Energy Analytics Studio進行了現場測試。該解決方案可監控部署電錶使用壽命內的精度，並可檢測出多種竊電類型。電錶精度監測尤其與芬蘭市場關係密切，這也是本次試驗的重點。
圖1. 部署在現場的試點設備。
精度監測的價值
隨著時間的流逝，部署在工業、市政和住宅環境中的電錶，易受惡劣天氣、不可預知的載荷、雷電等各種條件影響。因此，電錶的測量精度可能偏移或改變，導致超額計費或計費不足， 需要花費大量時間和金錢來解決由此產生的問題，卻無法在出現問題之後立即找出錯誤，或者提前預防出錯。
更糟糕的是，電力公司會因電錶精度問題導致錯誤計費而喪失客戶的信任。目前，大多數電力公司開始定期抽樣檢測，並且定期更換電錶，但這種方法不僅成本高昂，而且會對用電用戶造成干擾。
該解決方案採用一項名為mSure的新技術，可以現場整合到各個新電錶中，並透過基於雲端的分析服務來持續監測和現場報告每個電錶的測量精度。電力公司可以透過該分析服務瞭解部署的所有電錶的精度，及早解決電錶問題，快速更換不符合精度要求的電錶，以及在法規允許的情況下減少和消除電錶抽樣檢測，從而也更好的發揮了AMI網路現存的優勢。
圖2. 透過基於雲端的分析服務查看電錶精度
此外，由於可再生能源、電動汽車充電等因素的影響，能源消費變得更加動態，消費者的電費支出浮動更大，這些都會導致消費者諮詢或投訴。該解決方案支援電力公司快速評估特定電錶的精度，避免了成本高昂的現場查看，因此提高了客戶的滿意度。
現場測試部署
自2018年8月以來，Helen Electricity Network透過基於雲端的分析服務，使用現場部署的mSure技術查看了40多台評估設備的電錶精度資訊。芬蘭的一家獨立測試公司VTT/MIKES對這些設備的精度進行了驗證。第1階段：從現場拆除了19台正常使用的設備進行精度測試，於2018年10月得到測試結果。第2階段：由VTT/MIKES對這19台設備實施加速壽命測試，於2019年11月得到測試結果。使用高精度測試設備進行測試，以在試驗前找到所有設備的基準精度，並驗證設備的精度偏移。VTT/MIKES測試以及第2階段後實施分析服務得出的偏移結果如圖3所示。
圖3. 第2階段設備的偏移範圍。
將基於雲端的分析服務配合與主電錶串聯的本地安裝評估設備一起使用。圖1所示的評估設備採用ADI的ADE9153B電能計量IC，整合mSure技術來實現先進的診斷功能。透過這種方式，電錶將原始診斷資訊發送至分析服務，經過分析後提供警示資訊，觀察發展趨勢，並提供電錶的健康狀況報告。在實際部署中，電力公司可部署基於ADE9153B電能計量晶片的電錶，並使用分析服務無縫利用mSure的技術優勢。
現場試驗結果
在第1階段，將來自基於雲端的分析服務的資料與VTT/MIKES執行的參考測量結果進行比較，結果顯示，對於這19台設備，分析服務可以追蹤優於0.1%的精度偏移。對所有19台設備嚴格分組，近 0%顯示最小偏移。
在第2階段，這些電錶可以在加速環境中老化8個月，用於模擬電錶在30°C平均環境溫度下使用大約10年的情形。第2階段在受控的實驗室環境中進行，而不是在現場進行，以便準確評估分析服務的性能，並加快這些電錶的老化過程。與第1階段類似，追蹤的這19台設備的精度偏移優於0.1%（如圖4所示），精度測試和分析服務均顯示平均負偏移約為–0.05%。
圖4. 在第2階段，分析服務和VTT加速壽命測試偏移結果之間的設備差異。
實驗室中還採用人工方法使一個電錶老化，以顯示分析服務準確追蹤較大偏移的能力。實驗人員將電阻與錳銅分流器並聯來更改阻抗，以實現人工老化。VTT/MIKES測量這種老化引起的偏移，測量值為-1.91%，而分析服務確定電錶的精度偏移為-1.96%，二者之間只有0.05%的差異。
綜上所述，第1階段的現場試驗表明，分析服務能夠非常準確地追蹤現場部署的支援mSure技術電錶的精度，精度誤差在0.1%以內，但這個階段的電錶偏移很小。在第2階段，即模擬電錶在現場使用10年後的狀況時，精度測試和分析服務都顯示電錶按負方向偏移，並持續以0.1%級別誤差進行精度偏移追蹤。現場試驗證明。mSure技術與分析服務相結合，能夠以足夠的精度監測電錶誤差偏移，並取代電錶抽樣測試。
