仪表数据分析的巨大机遇

在一个已有100多年历史并且注定要运行多个世纪的行业中，智能电表在部署和使用方面相对处于起步阶段。仪表是公用事业的前端收银机，因此，其准确性需要无可辩驳。计量设备和公用事业公司有很多要求、规格和规定，试图确保交付准确性。然而，在实践中，一旦电表设计经过认证、制造和部署，大多数电表的精度只有在最初进行生产测试时才知道。给定的仪表在现场如何运行，直到它退役，只能通过统计样本测试来暗示。

连接是从电子和机械电表到智能电表的主要变化，现在不仅可以远程报告用电量，还可以实现诊断功能，可以报告电表本身的状态、运行状况和性能。这种新的可能性提供了一种在仪表在现场运行时获取一系列信息的方法，而无需人工干预、断开连接或专用设备。

整个信号链的准确性和知识是关键

其他具有关键任务功能的行业，如汽车和工业，已将功能安全的概念整合到其诊断要求中，这本质上是要求在需要之前、期间和之后检查功能是否正常运行。公用事业计量行业的一个此类功能是电表在部署时的精度。虽然该行业目前进行现场样品测试，并依赖于在现场部署时保持校准的仪表内组件的隐含精度，但这种方法存在风险。国际计量协会最近的一篇文章讨论了为什么需要现场精度监测。1重要的是，传感器对精度变化的机制有显著影响，传感器也有效地暴露在高电流和电压事件以及恶劣的环境影响中。因此，重要的是，任何诊断功能都必须包括监测测量电力的整个信号链，例如传感器和电子设备。

大数据分析的机会

对于信息系统架构师来说，一个很好的问题是，“如果您可以定期获得现场部署的每一米的精度，您会怎么做？有可能清除故障和异常值，但有更多的机会收集有关部署的整个人口的信息并进行某种形式的大数据分析。

远程监控整个仪表部署的准确性的概念并不违反任何法规，并且累积的大量数据可能会给您带来优势，具体取决于您管理仪表的方式。每小时或每天收集的数据量并不大，但可能性是无穷无尽的。图 1 显示了一个场景，在该场景中，您可以监视整个总体的准确性，以达到精度分辨率的精细粒度，并且可以提取其整个使用生命周期中的总体差异。这可能会导致有关制造批次、供应商、部署区域或不同电网拓扑的差异的见解。您还可以将季节性、温度、湿度和功耗等其他指标关联起来，以确定是否存在一些趋势，使您能够推动未来仪表的规格，以提供更可重复的现场测量。

图1.对发送到云的仪表精度测量值进行图表数据分析，显示人口和其他参数的相关性如何带来附加值洞察。

此外，了解您的整个人群的表现可以深入了解监管机构仍然需要的样本测试的期望。对整个电表群体实施大数据分析将能够更好地处理公用事业公司承担的责任风险。

解决方案：确定

迄今为止，还没有包括完整信号链、原位操作和自检精度的测试。因此，没有能够识别和报告设备精度变化的机制。然而，ADI公司在15年前率先开发了电子电表的集成计量电路，并在全球部署了近1/2亿个电表，现在已经开发出一种名为mSure的电表新型监控技术。™该系统可以连续原位监测仪表的精度，以提供内置的自检设施，用于检查仪表在其整个生命周期内的性能。

米Sure 测量精度，最重要的是，它在仪表运行时运行，不会影响计量功能，因此无需断开连接。下面的图 2 显示了启用 mSure 的仪表前端的框图。与传统的计量前端非常相似，有一个传感器（橙色）和一些电子设备来数字化电压或电流信号（蓝色），集成电路中包含额外的模块（绿色），包括参考信号发生器，检测器和移除电路，以实现mSure功能。

图2.mSure 概念。

在制造过程中，仪表供应商通过测量通过传感器的已知电流或电压来校准传感器和电子设备的精度，以便整个仪表符合规格。然后，仪表依靠这些组件的精度在其部署的剩余使用寿命内保持仪表精度。使用寿命和环境中的任何误差实际上都是传感器和电子设备中后续误差的函数。

mSure 系统通过将已知的参考信号注入同一传感器路径来持续监控该信号路径的响应。通过叠加，传感器现在可以同时感测参考信号和负载信号。该组合信号是从同一路径获取的，因此在电子设备的末端有该组合信号的数字表示。检测电路从负载信号中提取独特的参考信号分量，一旦实现这一点，mSure系统就会使用从传感器到数字表示的完整信号链的传递函数。通过叠加理论，相同的传递函数适用于负载信号到数字表示，因此我们能够确定精度是否发生变化。为了保存能量数据，mSure 信号从通往计量系统的信号路径中以数字方式移除。

为了使它被普遍接受，mSure 系统被设计为具有成本效益、高能效、在较长的使用寿命内非常稳定，并且对各种负载和干扰都很坚固。它可以配置为与工业中使用的主要类型的传感器配合使用，包括分流器、电流互感器、分电位器和罗氏线圈。监控功能不会干扰计量认证，也不需要任何规律性更改或认证，因为它不会改变校准或精度设置。

收入保护

电表篡改是公用事业公司收入损失的主要来源。虽然在发展中经济体中经常被当作一个更大的问题，但在许多发达地区，这个问题很严重，而且正在上升。总部位于英国的天然气和电力市场办公室最近的一份报告估计，每年有超过2亿英镑的电力被盗，另外2500万英镑用于调查盗窃以及维修或更换现场篡改的设备。2虽然mSure本身并不能阻止所有类型的篡改方法，但其监控传感器和电子设备的独特功能使其能够检测当前防篡改仪表无法识别的多次篡改尝试，例如改变传感器传递功能。即使公用事业公司阻止了所有篡改事件的一小部分，由此产生的收入也可以对底线产生重大好处。

总结

今天的电表是在工厂进行认证、校准和测试后供应和安装的，以确保它们符合不同地区现行的各种标准中规定的一组精度和性能标准。然后，主要是信念问题（组件质量和统计测试），它们都将保持准确。一项名为mSure的新技术适用于利用智能电表的连接性，并允许在现场进行无创原位精度测试。它可以带来诸如大数据分析之类的好处，以了解整个部署的准确性并识别任何篡改尝试，这应该有助于提高公用事业的业务创收。

未来，mSure方法还将用于提供公用事业计量以外的更广泛优势，以监控电网设备，特别是在资产运行状况和故障定位隔离和服务恢复（FLISR）领域。

审核编辑：郭婷