อ เครื่องวัดพลังงาน เป็นอุปกรณ์ตรวจวัดที่ติดตั้ง ณ จุดที่ไฟฟ้าเข้าสู่อาคาร สายการผลิต หรือแต่ละวงจร งานของมันตรงไปตรงมาบนพื้นผิว แต่ในทางเทคนิคแล้วเลเยอร์อยู่ใต้ โดยจะสุ่มตัวอย่างแรงดันและกระแสอย่างต่อเนื่อง คูณค่าเหล่านี้เมื่อเวลาผ่านไป และรวมผลลัพธ์เข้ากับหน่วยการใช้พลังงานที่ใช้งานได้ ซึ่งโดยทั่วไปแสดงเป็นกิโลวัตต์-ชั่วโมง
มิเตอร์ที่ออกแบบมาอย่างเหมาะสมจะแตกต่างจากเซนเซอร์วัดกระแสแบบธรรมดาตรงที่คำนึงถึงความสัมพันธ์ระหว่างเฟสระหว่างแรงดันและกระแส ความแตกต่างนี้มีความสำคัญเนื่องจากโหลดต่างๆ เช่น มอเตอร์ หม้อแปลง และอุปกรณ์จ่ายไฟแบบสวิตชิ่งจะดึงกระแสไฟฟ้าที่ไม่สอดคล้องกับแรงดันไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์ ซึ่งส่งผลต่อปริมาณงานจริงที่กำลังทำอยู่เทียบกับปริมาณกระแสไฟฟ้าที่หมุนเวียนเพียงอย่างเดียวโดยไม่สร้างเอาต์พุตที่เป็นประโยชน์
ในทางปฏิบัติ เมื่อมีคนถามว่าเครื่องวัดพลังงานทำงานอย่างไร คำตอบที่ตรงไปตรงมาเกี่ยวข้องกับงาน 3 งานที่แยกจากกันแต่เชื่อมโยงกัน ได้แก่ การตรวจจับสัญญาณไฟฟ้าอย่างแม่นยำ การประมวลผลสัญญาณนั้นให้เป็นค่าพลังงานที่มีความหมาย และการนำเสนอหรือส่งค่านั้นในรูปแบบที่ระบบการเรียกเก็บเงิน ผู้จัดการสิ่งอำนวยความสะดวก หรือแพลตฟอร์มระบบอัตโนมัติสามารถใช้ได้
ที่เป็นหัวใจของทุกๆ เครื่องวัดพลังงานไฟฟ้า อยู่ในกระบวนการสุ่มตัวอย่างและการคำนวณ มิเตอร์สมัยใหม่อาศัยการแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัลมากกว่าวิธีจานหมุนที่ใช้ในการออกแบบกลไกแบบเก่า ลำดับทั่วไปมีลักษณะดังนี้:
กระบวนการนี้ทำงานอย่างต่อเนื่อง ซึ่งเป็นสาเหตุที่มิเตอร์สามารถแสดงทั้งตัวเลขพลังงานแบบเรียลไทม์และพลังงานทั้งหมดที่ทำงานอยู่โดยไม่ต้องรีเซ็ตด้วยตนเอง ความแม่นยำของสายโซ่ทั้งหมดนี้ขึ้นอยู่กับความสามารถในการสอบเทียบส่วนประกอบการตรวจจับได้ดีเพียงใด และแรงดันไฟฟ้าอ้างอิงภายในชิปวัดแสงจะคงอยู่เพียงใดภายใต้การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ
หมายเหตุภาคสนาม: มิเตอร์ที่สุ่มตัวอย่างช้าเกินไปจะคำนวณพลังงานผิดสำหรับโหลดที่มีรูปคลื่นกระแสบิดเบี้ยว เช่น ไดรฟ์ความถี่แปรผันหรือแผงไฟ LED เนื่องจากพลาดองค์ประกอบความถี่ที่สูงกว่าของรูปคลื่น
A เครื่องวัดพลังงานไฟฟ้า สร้างขึ้นจากบล็อกการทำงานชุดเล็กๆ ซึ่งแต่ละบล็อกมีหน้าที่รับผิดชอบในขั้นตอนเดียวของห่วงโซ่การวัด การทำความเข้าใจบล็อกเหล่านี้ช่วยอธิบายได้ว่าเหตุใดมิเตอร์สองเมตรที่มีข้อกำหนดคล้ายกันจึงยังสามารถทำงานแตกต่างออกไปภายใต้สภาวะโหลดจริง
แผนภาพด้านบนแสดงเค้าโครงทั่วไป โดยที่องค์ประกอบการตรวจจับจะอยู่ใกล้กับสายจ่ายที่เข้ามามากที่สุด ตามด้วยการปรับสภาพสัญญาณ จากนั้นจึงประมวลผลและเอาต์พุตดิจิทัล การแยกวงจรการตรวจจับออกจากวงจรสวิตชิ่งดิจิทัลจะช่วยลดสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความเสถียรในการวัดที่ระดับโหลดต่ำ
ขั้นตอนต่อไปนี้แสดงให้เห็นว่าสัญญาณไฟฟ้าดิบกลายเป็นค่าพลังงานที่เก็บไว้ทีละขั้นตอนได้อย่างไร
แต่ละบล็อกในสายโซ่นี้จะแนะนำค่าความคลาดเคลื่อนเล็กน้อย และผลสะสมของค่าความคลาดเคลื่อนเหล่านี้คือสิ่งที่กำหนดระดับความแม่นยำโดยรวมของมิเตอร์ ซึ่งจะกล่าวถึงต่อไปด้านล่าง
ไม่ใช่ทุกเมตรจะถูกสร้างขึ้นในลักษณะเดียวกัน ตารางด้านล่างเปรียบเทียบหมวดหมู่ที่ใช้กันทั่วไปสามประเภทโดยพิจารณาจากลักษณะการรับรู้และประมวลผลสัญญาณไฟฟ้า
| ประเภทมิเตอร์ | วิธีการตรวจจับ | ระดับความแม่นยำทั่วไป | การใช้งานทั่วไป |
|---|---|---|---|
| เครื่องกลไฟฟ้า | จานหมุน หลักการเหนี่ยวนำ | ชั้น 2 | การติดตั้งที่อยู่อาศัยแบบเดิม |
| อิเล็กทรอนิกส์เฟสเดียว | Shunt หรือ CT พร้อม IC วัดแสง | ชั้น 1 | อพาร์ทเมนต์สำนักงานขนาดเล็ก |
| สมาร์ทสามเฟส | CT หรือ Rogowski คอยล์ การสุ่มตัวอย่างแบบดิจิทัล | คลาส 0.5S | ไซต์อุตสาหกรรมและการพาณิชย์ |
การเปลี่ยนจากการออกแบบระบบเครื่องกลไฟฟ้าเป็นแบบอิเล็กทรอนิกส์ไม่ได้เป็นเพียงเรื่องของความแม่นยำเท่านั้น มิเตอร์อิเล็กทรอนิกส์สามารถบันทึกข้อมูลที่ประทับเวลา ตรวจจับเหตุการณ์การงัดแงะ และสื่อสารผ่านเครือข่าย ซึ่งจานหมุนไม่สามารถทำได้ด้วยตัวเอง
เมื่อประเมินมิเตอร์สำหรับการใช้งานเฉพาะ ข้อมูลจำเพาะจำนวนหนึ่งมีความสำคัญมากกว่าส่วนที่เหลือ
มิเตอร์ที่เลือกโดยไม่คำนึงถึงประเภทโหลดเป็นสาเหตุของข้อโต้แย้งในการเรียกเก็บเงินทั่วไป ตัวอย่างเช่น สิ่งอำนวยความสะดวกที่มีส่วนแบ่งขนาดใหญ่ของไดรฟ์ความถี่แปรผันควรจัดลำดับความสำคัญของอัตราการสุ่มตัวอย่างและการจัดการฮาร์โมนิกมากกว่าคุณสมบัติการแสดงผลดิบ
การวัดแสงอัจฉริยะขยายหลักการทำงานพื้นฐานที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้โดยการเพิ่มการบันทึกข้อมูล การสื่อสารระยะไกล และมักจะทำโปรไฟล์โหลด แทนที่จะสะสมพลังงานทั้งหมดเพียงพลังงานเดียว มิเตอร์อัจฉริยะมักจะจัดเก็บข้อมูลช่วงเวลา ซึ่งหมายความว่าจะบันทึกการใช้พลังงานในช่วงเวลาที่กำหนด เช่น ทุกๆ 15 นาที
ข้อมูลช่วงเวลานี้รองรับฟังก์ชันเชิงปฏิบัติหลายประการ:
| ฟังก์ชั่น | ผลประโยชน์ |
|---|---|
| การติดตามเวลาการใช้งาน | อนุญาตโครงสร้างภาษีตามช่วงที่มีการใช้งานสูงสุดและนอกช่วงการใช้งานสูงสุด |
| การอ่านระยะไกล | ขจัดความจำเป็นในการเข้าชมไซต์ด้วยตนเอง |
| โหลดโปรไฟล์ | ระบุรูปแบบการบริโภคเพื่อการวางแผนประสิทธิภาพ |
| การบันทึกเหตุการณ์ | แจ้งการหยุดทำงาน การพยายามงัดแงะ และความผิดปกติของแรงดันไฟฟ้า |
โดยทั่วไปการสื่อสารจะเกิดขึ้นผ่านโปรโตคอลอนุกรมแบบมีสายในการตั้งค่าทางอุตสาหกรรมหรือโปรโตคอลไร้สายในการใช้งานในที่พักอาศัยแบบกระจาย ทางเลือกระหว่างสิ่งเหล่านี้ขึ้นอยู่กับระยะทางในการติดตั้ง ปริมาณข้อมูล และโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายที่มีอยู่ในไซต์งาน
แม้แต่มิเตอร์ที่ออกแบบมาอย่างดีก็สามารถเบี่ยงเบนไปจากความแม่นยำที่กำหนดได้ หากละเลยเงื่อนไขบางประการระหว่างการติดตั้งหรือการใช้งาน
การตรวจสอบเป็นประจำกับมาตรฐานอ้างอิง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานการเรียกเก็บเงินทางอุตสาหกรรม ช่วยให้ตรวจจับความคลาดเคลื่อนได้ก่อนที่จะกลายเป็นความขัดแย้งทางการเงินระหว่างฝ่ายต่างๆ ที่ใช้จุดสูบจ่ายร่วมกัน
นอกเหนือจากการเรียกเก็บเงินค่าสาธารณูปโภคแล้ว มิเตอร์วัดพลังงานยังมีบทบาทในการวัดปริมาณย่อยภายในอาคารที่มีผู้เช่าหลายราย ตรวจสอบสายการผลิตแต่ละสายในการผลิต ติดตามผลผลิตพลังงานหมุนเวียน และสนับสนุนการตรวจสอบพลังงานที่มีจุดมุ่งหมายเพื่อลดต้นทุนการดำเนินงาน ในแต่ละกรณี หลักการทำงานพื้นฐานจะยังคงเหมือนเดิม แต่ข้อกำหนดโดยรอบ เช่น ความละเอียดข้อมูลหรือโปรโตคอลการสื่อสาร จะเปลี่ยนไปตามแอปพลิเคชัน
หมายถึงอุปกรณ์ที่ใช้วัดปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่ไหลผ่านวงจรในช่วงเวลาหนึ่ง โดยแสดงเป็นกิโลวัตต์-ชั่วโมง
เซ็นเซอร์ปัจจุบันจะรายงานกระแสในช่วงเวลาที่กำหนดเท่านั้น ในขณะที่มิเตอร์จะคูณแรงดันและกระแสเข้าด้วยกันเมื่อเวลาผ่านไปเพื่อคำนวณพลังงานที่ใช้จริง
ความแตกต่างเล็กๆ น้อยๆ มักมาจากระดับความคลาดเคลื่อนของความแม่นยำ การสอบเทียบเซ็นเซอร์ หรือสภาพการเดินสาย มากกว่าข้อผิดพลาดในอุปกรณ์ทั้งสอง
ไม่ มิเตอร์อิเล็กทรอนิกส์พื้นฐานอาจมีเฉพาะจอแสดงผลในเครื่องเท่านั้น ในขณะที่รุ่นการวัดอัจฉริยะเพิ่มการสื่อสารแบบมีสายหรือไร้สายสำหรับการรวบรวมข้อมูลระยะไกล
สำหรับการเรียกเก็บเงินที่สำคัญหรือการใช้งานทางอุตสาหกรรม แนะนำให้มีการตรวจสอบความถูกต้องเป็นระยะกับข้อมูลอ้างอิงที่ปรับเทียบแล้ว โดยมีความถี่ขึ้นอยู่กับข้อบังคับท้องถิ่นและสภาพของสถานที่
