کنتورهای هوشمند انرژی: راهنمای جامع انواع، اصول کار و روش تهیه

کنتورهای هوشمند انرژی، اندازه‌گیری برق را به داده‌های زنده و قابل استفاده تبدیل می‌کنند. یک کنتور هوشمند انرژی، انرژی فعال و راکتیو را اندازه می‌گیرد، مقادیر زمان مصرف را ثبت می‌کند و این مقادیر را از طریق لینک‌های RS485، WiFi، 4G یا LoRa گزارش می‌دهد. به طور خلاصه، این دستگاه، یک وسیله اندازه‌گیری غیرفعال برای صدور صورتحساب را به یک منبع فعال داده تبدیل می‌کند.

این تغییر برای سه گروه اهمیت دارد. شرکت‌های برق باید دقت اندازه‌گیری و قرائت از راه دور را تأیید کنند. صاحبان املاک باید کنتورهای فرعی و اعتبار پیش‌پرداخت را کنترل کنند. توزیع‌کنندگان و پیمانکاران باید خط تولیدی با استانداردهای مشخص، سیستم عامل پایدار و زمان تحویل قابل پیش‌بینی تهیه کنند. بنابراین، خرید کنتورهای هوشمند انرژی یک تصمیم استراتژیک برای تهیه است، نه یک خرید ساده.

این راهنما توضیح می‌دهد که کنتورهای هوشمند انرژی چیستند، چگونه اندازه‌گیری و ارتباط برقرار می‌کنند، کدام انواع وجود دارند و چگونه یک تأمین‌کننده را ارزیابی کنید. همچنین به منابع بیشتر برای مطالعه در مورد کنتورهای خانگی، اصول کار داخلی کنتور و استفاده تجاری اشاره می‌کند.

کنتورهای هوشمند انرژی چیستند و چرا اهمیت دارند؟

کنتور هوشمند انرژی یک دستگاه الکترونیکی است که انرژی الکتریکی را اندازه‌گیری کرده و داده‌ها را با سیستم دیگری مبادله می‌کند. این تبادل داده، آن را از کنتورهای الکترومکانیکی سنتی متمایز می‌کند. اگر یک خریدار در حین بررسی مناقصه بپرسد که کنتور هوشمند چیست، پاسخ عملی به چهار وظیفه اشاره دارد. کنتور انرژی را اندازه‌گیری می‌کند. داده‌ها را ذخیره می‌کند. بار را کنترل می‌کند. ارتباط برقرار می‌کند.

بخش اندازه‌گیری، انرژی فعال را بر حسب کیلووات ساعت ثبت می‌کند. اکثر مدل‌ها همچنین انرژی راکتیو، ولتاژ، جریان، ضریب توان و فرکانس را ثبت می‌کنند. علاوه بر این، آنها مقادیر زمان مصرف را ثبت می‌کنند. در نتیجه، یک شرکت برق یا یک صاحبخانه می‌تواند نرخ‌های مختلفی را در طول روز صورتحساب کند.

ارزش واقعی کنتورهای هوشمند انرژی در داده‌هایی است که تولید می‌کنند. قرائت دستی، نیروی کار می‌گیرد و باعث ایجاد خطا می‌شود. کنتورهای هوشمند در یک برنامه زمان‌بندی شده گزارش می‌دهند و رویدادهایی مانند دستکاری یا قطع برق را اعلام می‌کنند. بنابراین، اپراتورها از مراجعه به محل کاسته، شکاف‌های صدور صورتحساب را برطرف کرده و اتلاف را زودتر تشخیص می‌دهند.

اینکه یک خریدار چگونه به سوال "کنتور هوشمند چیست" پاسخ دهد، دامنه مناقصه را نیز تعیین می‌کند. طرحی که فقط به یک دستگاه نیاز دارد، هزینه‌ای برای یک پلتفرم اختصاص نمی‌دهد. یک پروژه پلتفرم، دستگاهی را بدون پورت داده نمی‌پذیرد. بنابراین، قبل از صدور مشخصات، دامنه کار را با کاربر نهایی نهایی کنید. در عمل، همین یک سوال از اکثر تغییرات بعدی جلوگیری می‌کند و کنتورهای هوشمند انرژی را از شرکت در مناقصه‌های نامناسب باز می‌دارد.

کنتورهای هوشمند انرژی چگونه اندازه‌گیری و ارتباط برقرار می‌کنند؟

زنجیره اندازه‌گیری یک مسیر ثابت را دنبال می‌کند. مدارهای نمونه‌برداری، ولتاژ و جریان را از منبع تغذیه می‌خوانند. یک تراشه اختصاصی کنتور، این سیگنال‌های آنالوگ را به مقادیر دیجیتال تبدیل می‌کند. سپس یک ریزپردازنده انرژی را محاسبه کرده، نرخ‌های تعرفه را اعمال کرده و نتیجه را ذخیره می‌کند.

کلاس دقت، میزان دقت این محاسبات را تعیین می‌کند. یک کنتور کلاس 1، خطای کمتری نسبت به کنتور کلاس 2 دارد. خریداران باید قبل از سفارش، کلاس را با قوانین محلی صدور صورتحساب تطبیق دهند. دقت، ضریب پالس را نیز تعیین می‌کند که در برگه‌های اطلاعاتی به صورت تعداد پالس بر کیلووات ساعت نشان داده می‌شود.

ارتباط، بلافاصله پس از اندازه‌گیری انجام می‌شود. داده‌ها از طریق RS485، مادون قرمز، WiFi، 4G یا LoRa از کنتور خارج می‌شوند. یک گذرگاه محلی RS485 برای کابینت‌ها و اتاق‌های کنترل مناسب است. یک لینک 4G برای مکان‌های دورافتاده بدون شبکه محلی مناسب است. در همین حال، LoRa گروه‌های کامل کنتورها را روی یک شبکه کم‌مصرف نگه می‌دارد. به همین دلیل، محل سایت، لینک ارتباطی را تعیین می‌کند، نه مد.

انواع اصلی کنتورهای هوشمند انرژی در بازار

بازار به چند خانواده اصلی تقسیم می‌شود. کنتورهای تکفاز برای خانه‌ها و بارهای کوچک استفاده می‌شوند. کنتورهای سه‌فاز برای صنعت و ساختمان‌های بزرگ‌تر استفاده می‌شوند. مدل‌های ریل DIN در کابینت‌های توزیع نصب می‌شوند و مدل‌های دیواری در اتاق‌های کنتور.

مدل صدور صورتحساب، تقسیم‌بندی دومی ایجاد می‌کند. کنتورهای پس‌پرداخت، مصرف را برای صدور صورتحساب بعدی ثبت می‌کنند. کنتورهای پیش‌پرداخت و کنترل هزینه، اعتبار را نگه می‌دارند و در پایان اعتبار، بار را قطع می‌کنند. تقسیم‌بندی سوم، سطح هوشمندی است. کنتورهای الکترونیکی پایه فقط اندازه‌گیری می‌کنند. مدل‌های پیشرفته، کنترل بار، ثبت رویدادها و مدیریت کامل از راه دور را اضافه می‌کنند.

ما در هر سه دسته، محصول تولید می‌کنیم. یک نمونه، کنتور هوشمند تکفاز نوع G با کنترل توان ما است. این کنتور مطابق با استانداردهای شرکت برق (State Grid) عمل می‌کند، بنابراین به عنوان یک نقطه مرجع واضح برای پروژه‌های پیش‌پرداخت مسکونی عمل می‌کند. در عمل، این مرجع به خریداران کمک می‌کند تا برگه‌های اطلاعاتی سایر کنتورها را سریع‌تر بخوانند.

تکفاز و سه‌فاز: تطبیق کنتور با بار

یک کنتور هوشمند تکفاز برای منبع تغذیه دو سیم مناسب است. خانه‌ها، مغازه‌های کوچک و آپارتمان‌های جداگانه در این دسته قرار می‌گیرند. یک کنتور هوشمند سه‌فاز برای منبع تغذیه چهار سیم مناسب است و هر سه فاز را به طور همزمان می‌خواند. کارخانه‌ها، اتاق‌های سرور و ساختمان‌های بزرگ‌تر به این پوشش نیاز دارند.

بر اساس بار انتخاب کنید، نه بر اساس قیمت. یک کنتور تکفاز روی یک سرویس سه‌فاز، قادر به متعادل کردن فازها نیست و داده‌ها را در دو فاز از دست می‌دهد. برای سایت‌های بزرگ‌تر، رتبه جریان، نوع اتصال و ضریب پالس را تأیید کنید. برخی از مدل‌های سه‌فاز حتی زمانی که فقط یک فاز برق دارد، به کار خود ادامه می‌دهند. این ویژگی در مناطقی با منبع تغذیه ضعیف اهمیت دارد.

کنتور هوشمند سه‌فاز چهار سیم با کنترل هزینه ما، نشان‌دهنده شکل و مشخصات کامل یک کنتور است. این کنتور دارای اندازه‌گیری زمان مصرف، پورت‌های RS485 و مادون قرمز، و یک ساعت با باتری پشتیبان است. علاوه بر این، بدنه مهر و موم شده و مقاوم در برابر شعله برای نصب دیواری مناسب است، بنابراین نصب کنتور هوشمند در اتاق کنتور نیازی به محفظه اضافی ندارد.

مدل‌های صدور صورتحساب پیش‌پرداخت، کنترل هزینه و پس‌پرداخت

مدل صدور صورتحساب، کنتور را تغییر می‌دهد، نه فقط نرم‌افزار را. کنتورهای هوشمند انرژی مدرن معمولاً از بیش از یک مدل پشتیبانی می‌کنند. یک کنتور پس‌پرداخت، انرژی را ثبت کرده و منتظر چرخه صدور صورتحساب می‌ماند. یک کنتور پیش‌پرداخت، اعتبار را روی کارت یا در یک سرور نگه می‌دارد. یک کنتور کنترل هزینه، اعتبار را نگه می‌دارد و هنگام رسیدن موجودی به صفر، رله را قطع می‌کند.

کنترل هزینه، یک مشکل واقعی را حل می‌کند. جمع‌آوری وجه نقد در ساختمان‌های مشترک، زمان‌بر است و باعث ایجاد اختلاف می‌شود. یک سیستم پیش‌پرداخت یا کنترل هزینه، این مرحله را حذف کرده و پرداخت را قبل از مصرف انجام می‌دهد. با این حال، اپراتور باید کانال شارژ مجدد را برنامه‌ریزی کند. کارتخوان‌ها، صفحه کلیدها و شارژ از راه دور از طریق یک پلتفرم، هر کدام به یک گردش کار روزانه متفاوت نیاز دارند.

خریداران همچنین باید رتبه رله را تأیید کنند. رله داخلی باید کل بار سایت را تحمل کرده و به طور مطمئن آن را برای سال‌ها قطع کند. بنابراین، به جای فقط لیست تعرفه، مشخصات رله را بخواهید. ساختار تعرفه را نیز بررسی کنید، زیرا بسیاری از مدل‌ها از چندین نرخ در طول فواصل زمانی روزانه پشتیبانی می‌کنند.

گزینه‌های ارتباطی برای قرائت و کنترل از راه دور

ارتباط، میزان کارایی سیستم را تعیین می‌کند. کنتوری بدون لینک را فقط می‌توان به صورت دستی خواند. یک کنتور متصل، صدور صورتحساب، نظارت و کنترل را از یک دستگاه انجام می‌دهد.

RS485 همچنان یک راه‌حل اصلی در کابینت‌ها و اتاق‌های کنترل است. این سیستم سیمی، پایدار و کم‌هزینه است. WiFi برای ساختمان‌هایی که قبلاً شبکه بی‌سیم قوی دارند مناسب است و کار کابل‌کشی را حذف می‌کند. با این حال، دیوارها و کابینت‌ها سیگنال را ضعیف می‌کنند. یک لینک 4G، شبکه محلی را کاملاً حذف می‌کند، که برای ایستگاه‌های پمپاژ دورافتاده و کابینت‌های کنار جاده مناسب است. LoRa در فواصل طولانی و با توان کم، به کنتورهای زیادی متصل می‌شود، بنابراین برای مجتمع‌های مسکونی و پارک‌های صنعتی مناسب است.

کنتورها به ندرت به تنهایی کار می‌کنند. یک گیت‌وی، داده‌ها را از گروهی از کنتورها جمع‌آوری کرده و به سمت بالا ارسال می‌کند. ترمینال گیت‌وی داده توان در محدوده محصولات ما، کنتورها را از طریق LoRa می‌خواند و از طریق 4G به سمت بالا گزارش می‌دهد. این ترکیب، تقریباً تمام سیم‌کشی‌های میدانی را حذف می‌کند. علاوه بر این، یک گیت‌وی برای کل کابینت یا طبقه خدمت می‌کند، که هزینه هر نقطه اندازه‌گیری را کاهش می‌دهد.

نرم‌افزارها، پلتفرم‌ها و یکپارچه‌سازی سیستم

سخت‌افزار به تنهایی، پروژه‌ای را که بر روی کنتورهای هوشمند انرژی ساخته شده است، تکمیل نمی‌کند. لایه نرم‌افزار، قرائت‌های خام را به صورتحساب، گزارش و هشدار تبدیل می‌کند. بنابراین، یک سیستم کنتور هوشمند کامل دارای سه لایه است. کنتورها اندازه‌گیری می‌کنند. گیت‌وی‌ها و شبکه‌ها داده‌ها را انتقال می‌دهند. یک پلتفرم آنها را ذخیره، قیمت‌گذاری و نمایش می‌دهد.

خریداران باید یکپارچه‌سازی را در مراحل اولیه بررسی کنند. بپرسید پلتفرم از کدام پروتکل‌ها استفاده می‌کند، آدرس‌های کنتور چگونه نگاشت می‌شوند و وقتی لینک قطع می‌شود چه اتفاقی می‌افتد. کنتوری که در زمان قطع برق، داده‌ها را بافر می‌کند، از صورتحساب محافظت می‌کند. کنتوری که داده‌ها را دور می‌اندازد، باعث ایجاد اختلاف می‌شود.

داده‌های مورد نیاز خود را برنامه‌ریزی کنید. انرژی ساعتی برای هر منطقه، برای اکثر کارهای املاک کافی است. کارخانه‌ها اغلب به ضریب توان، منحنی‌های بار و ثبت رویدادها نیز نیاز دارند. هر کسی که می‌پرسد کنتور هوشمند چیست، باید بپرسد داده‌های آن به کجا می‌رود. به همین دلیل، قبل از سفارش سخت‌افزار، پلتفرم را با وظیفه گزارش‌دهی تطبیق دهید. یک سیستم کنتور هوشمند قوی، هم از گزارش امروز و هم از توسعه فردا پشتیبانی می‌کند.

یک سیستم کنتور هوشمند همچنین به یک سیاست نگهداری داده نیاز دارد. تأیید کنید که پلتفرم تاریخچه را چه مدت نگه می‌دارد، چه کسی می‌تواند آن را صادر کند و اگر اپراتور تأمین‌کننده را تغییر دهد چه اتفاقی می‌افتد. به همین دلیل، قبل از امضا، نمونه‌ای از خروجی داده را بخواهید.

عوامل تعیین‌کننده هزینه یک کنتور هوشمند انرژی

تفاوت قیمت بین دو کنتور مشابه معمولاً از پنج منبع ناشی می‌شود.

• زنجیره اندازه‌گیری: کلاس دقت و تراشه کنتور.

• بدنه: بدنه‌های مهر و موم شده و مقاوم در برابر شعله، گران‌تر از بدنه‌های باز هستند.

• رله: یک رله قطع‌کننده سنگین، گران‌ترین بخش کنتورهای پیش‌پرداخت است.

• ماژول ارتباطی: یک ماژول 4G گران‌تر از یک پورت RS485 است.

• دامنه سیستم عامل: چند تعرفه بودن، ثبت رویدادها و اندازه‌گیری TOU، کار اضافی را تحمیل می‌کند.

خریدارانی که فقط قیمت واحد را مقایسه می‌کنند، اغلب دوباره خرید می‌کنند. یک کنتور ارزان با رله ضعیف، روی بار بزرگ از کار می‌افتد، بنابراین اپراتور مجبور به تعویض زودهنگام آن می‌شود. کنتوری با ثبت رویدادها نمی‌تواند اختلاف صورتحساب را حل کند. بنابراین، به جای مقایسه عدد اصلی، وظیفه کلی کنتور را مقایسه کنید.