西班牙哈恩大学研发低成本电网分析仪实现实时故障定位
2026-07-05 10:27
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维度网讯,哈恩大学(Universidad de Jaén)一个科学家团队设计了一种低成本装置,用于实时定位电流故障。该装置结合了一个直接安装在电箱中的电子电路与一个免费开源的计算机程序,能够全天候自动将累积的数据发送至互联网,检查住宅和工厂设施的状态。与价格昂贵且信息显示滞后的常规电表不同,这种替代方案可连续工作24小时。

该系统由一个安装在配电箱中的紧凑电子设备和开源计算机程序组成。

该模型完全自主运行,即使在偏远地区,没有传统互联网连接或无线电话网络也能工作。系统使用一种高覆盖范围的通信协议,功耗极低,并持续传输参数。技术人员或企业主可以通过计算机检查其供电状态。主要优势在于能在线路问题导致停电或损坏机器之前及时发现小问题,最终实现更高效的能源管理。

如今,汽车充电器、LED灯泡等设备会向电网注入电流谐波,导致能量损失、意外断电以及电缆发热。大品牌为控制这些问题而销售的设备价格高昂,且无法提供即时警报。这种新型电网分析仪以极低的制造成本提供实时数据。其经济节约的秘诀在于使用任何电子商店都能买到的标准电子元件制造。研究人员设计了一个紧凑的设计,包含两个独立部分:一个测量线路电压,另一个测量电流强度。内部程序每秒采集数千个数据,并应用数学软件来滤除噪声信号。所有信息都上传到网络服务器,可以通过移动应用程序实时查看。

实时数据使工厂管理者能够迅速采取行动,在灾难发生前纠正功率问题。当前配电网络需要这种实时性,以避免因消费峰值而过载。开源软件的设计允许任何程序员根据公司需要调整菜单功能。由于无需向跨国公司支付合同或月费,设备维护成本为零。

哈恩大学的研究人员 Francisco Sánchez Sutil(左)和 Antonio Cano Ortefa(右)。

项目作者在其大学内的36个车辆充电点实际环境中测试了该装置。在整整一个月的测试中,该装置记录的电压变化精度与专业电表相同。研究表明,当所有电池充电器同时工作时,它们本身会在线路中引入巨大不平衡。这一实验证实,必须拥有廉价工具来监测这些新消费的影响。

电网

选用的无线技术LoRaWAN通过使用私有数据通道,为企业提供了非常重要的额外安全性。这一优势防止工厂外部人员进入计算机系统或远程操控电表。哈恩大学团队已经在开发程序更新,以检测更高频率和更微小的电噪声。这些快速变化会损坏现代计算机,因此提前预防将拯救成千上万的计算机设备。

该装置有助于设施清洁地接收来自太阳能电池板或风力发电机的能量。由于是可变的发电来源,如果不进行实时控制,可再生能源会严重破坏电流的稳定性。配电公司可以利用这项发明检查其农村线路,而无需派遣操作人员驾车前往山区。此外,小型企业也能负担得起照明控制,而此前它们无力支付这些技术。

这项工作得益于安达卢西亚自治区政府大学、研究与创新部(Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía)的资助。公共管理机构通过一项致力于改善国家电力变压器的卓越计划资助了该项目。充电点测试的成功为这一电路的工业生产打开了大门。实验室将共享硬件图纸,以便安达卢西亚的中小企业可以自由制造和销售。

能源基础设施

任何授权安装人员都可以在几分钟内将此保护装置安装在住宅电箱中。无需更换旧电缆或在家庭或商业建筑的电结构上进行昂贵施工。由于避免了由风暴或电压骤降引起的故障,材料投资在头几个月即可收回。这一安达卢西亚设计的可行性在于用简单和常用的材料解决复杂的技术问题。

云数据库保存了非常有用的历史记录,可用于向大型电力公司索赔经济损失。如果电压骤降损坏了电机,业主拥有一份官方文件,证明是外部供电的过错。这种力量平衡借助开放技术保护了小消费者,对抗能源市场巨头。这一设计证明,大学实验室用极少的预算解决了实际问题。

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