스마트 그리드 개발은 전력 도난 문제에 직면해 긴급 계량기 업그레이드가 필요함
과학기술과 경제의 급속한 발전으로 인해 스마트그리드는 글로벌 에너지 분야의 핵심 발전 방향이 되었습니다. 전력망의 마지막에 있는 핵심 장비인 스마트 미터는 적용 범위가 지속적으로 확장되고 기능이 더욱 정교해지면서 전력 모니터링 및 관리가 크게 향상되고 있습니다. 그러나 이로 인해 전기 절도 빈도가 급증하고 다양한 새로운 방법이 등장했습니다. 이는 정상적인 전력 사용을 심각하게 방해하고 안전 위험을 초래할 뿐만 아니라, 전력회사와 국가에 막대한 경제적 손실을 초래합니다.
연구에 따르면 현재 대부분의 전기 절도 행위는 공통된 특성을 공유하고 있습니다. 즉, 작동하려면 계량기 덮개를 열어야 한다는 것입니다. 이전에는 스마트 계량기가 정상적인 전원 공급 중에 계량기 덮개 열림 이벤트를 기록하고 보고할 수 있었지만 정전 중에는 이 기능이 실패하는 경우가 많았습니다. 스마트 계량기 기업 표준이 개선됨에 따라 업계에서는 정전 시 계량기가 계량기 덮개 개방 이벤트를 기록해야 함을 명확히 했습니다. 여기에는 배터리 교체, 저전압 조건 및 정전 후 2일 이내에 가장 빠른 계량기 덮개 열림 이벤트를 정확하게 캡처하고 기록하는 것이 포함됩니다. 이러한 맥락에서, 정전 시 계량기 덮개가 열리는 이벤트를 기록하는 기능의 개발은 스마트 계량기 기술 업그레이드의 핵심 방향이 되었으며, 전기 도난 방지 노력에 대한 새로운 기술적 돌파구를 제공했습니다.{4}}
수요에 초점: 정전 시 계량기 덮개가 열리는 여러 가지 원인과 기록의 필요성
전력이 정상적으로 흐를 때 스마트 계량기는 계량기 덮개가 열리는 시간 및 총 횟수와 같은 정보를 전력 소비 정보 수집 시스템에 보고할 수 있어 직원이 사용자와 변전소의 전력 사용량을 분석하고 비정상적인 데이터를 선별하는 데 도움이 됩니다. 그러나 정전 후 계량기 덮개가 열리는 원인은 더 복잡하며 정확한 식별 및 기록이 필요합니다.
원인은 네 가지 주요 범주로 분류될 수 있습니다. 첫째, 장비 고장: 내부 계량기 구성 요소의 노후화, 손상 또는 접촉 불량으로 인해 정전 후 계량기 덮개가 제대로 잠기지 않습니다. 둘째, 유지 관리 오류: 절차에 익숙하지 않은 일부 직원이 정전 중에 실수로 계량기 덮개를 열었습니다. 셋째, 사용자 오류: 사용자가 불필요하게 측정기 덮개를 열려고 합니다. 넷째, 불법 작동: 일부 개인은 전기 절도 등의 목적으로 계량기 데이터를 손상시키거나 변조하기 위해 의도적으로 덮개를 엽니다.
이러한 사고는 장비 무결성뿐만 아니라 전기 안전 및 법률 준수에도 영향을 미칩니다. 정전 시 계량기 덮개를 여는 이벤트를 기록하면 전기 도난 가능성을 신속하게 감지하고, 이후의 비정상적인 전기 사용량 분석을 위한 데이터 지원을 제공하며, 사고 원인을 추적하는 데 도움이 됩니다. 이는 스마트 계량기의 전기 도난 방지 기능을 향상시키고 전력 시스템의 안전하고 안정적인 작동을 보장하는 데 매우 중요합니다.
기술적 과제: 소프트웨어와 하드웨어가 협력하여 정전 시 측정기 덮개 개구부를 기록하기 위한 "안전 장벽"을 만듭니다.
정전 시 계량기 덮개 개방을 기록한다는 목표를 달성하려면 기술적 타당성, 기능 안정성 및 실제 적용의 균형을 유지해야 합니다. Zhejiang Reallin Electron 팀은 정전 후에도 계량기가 계속 작동할 수 있도록 하는 완벽한 솔루션을 구축하기 위해 하드웨어 설계와 소프트웨어 최적화에 중점을 두었습니다.
하드웨어 코어: 백업 전원 솔루션으로 중단 없는 전원 공급 보장
정전 후 안정적인 계량기 작동의 핵심은 백업 전원에 있습니다. 팀은 비용이 많이 들고 유지 관리가 어려운-배터리 솔루션을 버리고 긴 전원 공급 장치 수명을 보장하면서 낮은 전력 소비 요구 사항을 충족하는 '시계 배터리 + 슈퍼커패시터' 조합을 선택했습니다.
회로 설계 측면에서 유틸리티 전원이 정상일 때 주 전원 공급 장치(5.3V)는 계량기 시스템에 전원을 공급할 뿐만 아니라 동시에 슈퍼커패시터를 충전하여 약 5.0V의 전압에 도달합니다. 정전 중에는 슈퍼커패시터가 먼저 방전되어 마이크로컨트롤러(MCU)가 저전력으로 작동할 수 있도록 전원을 공급하고, 통신 모듈은 이벤트를 보고하며, 계기 커버가 열릴 때 기록할 수 있도록 합니다. 슈퍼커패시터 전압이 3.6V 아래로 떨어지면 전원이 자동으로 시계 배터리로 전환됩니다. 배터리 전압이 낮더라도 슈퍼커패시터는 차단 전압에 도달할 때까지 계속 작동하여 이틀-일간 정전에 대한 녹화 요구 사항을 보장합니다.
또한 전원 공급 장치 요구 사항을 정확하게 일치시키기 위해 팀은 정전 시 통신 모듈의 80mA 작동 전류, 저전력 작동 중 미터의 22μA 전력 소비, 3.3V 작동 전압 및 2.3V 차단 전압 매개변수를 결합하는 공식을 사용하여 슈퍼커패시터 용량을 계산했으며, 궁극적으로 팀은 슈퍼커패시터가 필요한 정전 용량을 충족해야 한다고 판단했습니다. 요구 사항은 1.9F ~ 5.2F입니다. 이를 통해 용량 부족으로 인한 녹화 중단을 방지하는 동시에 비용과 크기도 제어할 수 있었습니다.
소프트웨어 최적화: 낮은 전력 소비 및 데이터 보안
소프트웨어 설계는 "적시 탐지, 정확한 기록, 데이터 손실 방지"라는 세 가지 주요 목표를 중심으로 이루어졌습니다. 계량기 덮개 열림 감지에는 업계-표준 '키 스위치 감지' 메커니즘이 사용됩니다. 측정기는 덮개가 버튼을 누른 상태로 배송됩니다. 버튼 상태의 변화는 덮개 열기 이벤트로 감지됩니다.
정전 후 측정기는 자동으로 저전력 모드로 전환됩니다.- 백업 전원 공급 장치가 활성화되면 덮개 열림 이벤트 시간 및 횟수와 같은 데이터가 전기적으로 삭제 가능한 프로그래밍 가능 읽기 전용 메모리(E2PROM)에 실시간-저장됩니다. 백업 전원 공급 장치가 고갈되면 데이터는 임시로 레지스터에 저장되고 전원을 다시 켤 때 E2PROM에 동기화되어 데이터 무결성을 보장합니다. 또한 이 소프트웨어는 논리 흐름을 최적화하여 불필요한 에너지 소비를 줄이고, 백업 전원 공급 장치의 수명을 연장하며, 정전 중에도 녹음 기능이 온라인 상태를 유지하도록 보장합니다.
실험적 검증: 여러 시나리오 테스트를 통과했으며 기록 정확도가 1초에 도달했습니다.
솔루션의 타당성을 검증하기 위해 연구팀은 스마트 미터 프로토타입을 제작하고 정상 및 극한 온도 시나리오를 모두 다루는 여러 차례의 테스트를 수행했습니다.
정상 온도 테스트에서 직원은 다양한 기간의 정전을 시뮬레이션하고 여러 미터 덮개 열기 및 닫기 작업을 수행했습니다. 정전 후 작업이 즉시 수행되었는지 지연되었는지 여부에 관계없이 프로토타입은 계량기 덮개 열림 이벤트를 정확하게 기록했으며 각 테스트 결과는 표준 요구 사항을 충족했습니다. 극한 온도 테스트에서는 슈퍼커패시터의 극한 작동 조건을 시뮬레이션하기 위해 고온- 및 저온- 온도 챔버가 사용되었습니다. 온도가 낮으면 전해질 전도도가 감소하고, 온도가 높으면 전해질 분해가 발생하여 전원 공급 장치 안정성에 영향을 미칠 수 있는 것으로 나타났습니다. 그러나 미터의 정상 작동 온도 범위 내에서 프로토타입은 1초 미만의 기록 정확도로 안정적인 기록을 유지했습니다.
극한의 온도에서 발생하는 문제를 해결하기 위해 팀은{0}실제 애플리케이션 환경을 기반으로 구성요소 매개변수를 조정하여 특정 시나리오에서 제품의 신뢰성을 더욱 향상시키고 후속 대량 생산 및 출시를 위한 기반을 마련하는 최적화 전략을 제안했습니다.
애플리케이션 가치: 전력 안전 강화 및 스마트 전력 관리 강화.
정전 기록 및 단상 스마트 미터-개통 이벤트에 대한 이러한 획기적인 발전은 업계의 기술적 격차를 메울 뿐만 아니라 실제 응용 분야에서 여러 가지 이점을 보여줍니다.
전력 회사의 경우 이 기능은 도난 방지 노력을 -소극적인 조사에서 적극적인 추적으로 전환합니다. 정확한 이벤트 기록을 통해 직원은 의심스러운 사용자와 도난을 신속하게 식별하여 재정적 손실을 최소화할 수 있습니다. 이는 불법 도난을 효과적으로 방지하고 규정을 준수하는 사용자의 공정한 사용 권리를 보호합니다. 스마트 그리드 개발을 위해 전력 사용 이상 분석 및 문제 해결을 위한 중요한 데이터 지원을 제공하여 보다 정교하고 지능적인 전력망 관리를 가능하게 합니다.
이 기술이 널리 적용됨에 따라 스마트 계량기는 '그리드 감시자'로서의 역할을 더욱 강화하여 안전하고 효율적이며 신뢰할 수 있는 스마트 에너지 시스템을 구축하는 데 새로운 추진력을 불어넣고 전력 산업을 더 높은 품질의 발전으로 이끌 것입니다.{0}}