Ученые из Университета Хаэна разработали недорогой анализатор сети для обнаружения неисправностей в реальном времени

Репортаж от Wedoany，Группа ученых из Университета Хаэна (Universidad de Jaén) разработала недорогое устройство для определения местоположения токовых неисправностей в реальном времени. Устройство объединяет электронную схему, устанавливаемую непосредственно в электрическом щитке, с бесплатной компьютерной программой с открытым исходным кодом, которая круглосуточно автоматически отправляет накопленные данные в интернет, проверяя состояние жилых и промышленных объектов. В отличие от обычных счетчиков, которые дороги и отображают информацию с задержкой, эта альтернатива может работать непрерывно 24 часа в сутки.

Модель полностью автономна и может работать даже в отдаленных районах, где нет традиционного подключения к интернету или сети беспроводной телефонной связи. Система использует протокол связи с большим радиусом действия, потребляет очень мало энергии и непрерывно передает параметры. Техники или владельцы предприятий могут проверять состояние своего электроснабжения через компьютер. Главное преимущество заключается в возможности своевременно обнаруживать мелкие неполадки в линии до того, как они приведут к отключению электроэнергии или поломке оборудования, что в конечном итоге обеспечивает более эффективное управление энергопотреблением.

Сегодня такие устройства, как автомобильные зарядные устройства и светодиодные лампы, вносят в сеть гармоники тока, что приводит к потерям энергии, неожиданным отключениям и нагреву кабелей. Оборудование, продаваемое крупными брендами для контроля этих проблем, стоит дорого и не обеспечивает мгновенных оповещений. Этот новый анализатор сети предоставляет данные в реальном времени при чрезвычайно низкой себестоимости производства. Секрет его экономичности заключается в использовании стандартных электронных компонентов, которые можно купить в любом магазине электроники. Исследователи разработали компактную конструкцию, состоящую из двух независимых частей: одна измеряет напряжение в линии, другая — силу тока. Внутренняя программа собирает тысячи данных в секунду и применяет математическое программное обеспечение для фильтрации шумовых сигналов. Вся информация загружается на веб-сервер, где ее можно просматривать в реальном времени через мобильное приложение.

Данные в реальном времени позволяют руководителям заводов быстро принимать меры и исправлять проблемы с мощностью до того, как произойдет катастрофа. Современные распределительные сети нуждаются в такой оперативности, чтобы избежать перегрузок из-за пиков потребления. Дизайн программного обеспечения с открытым исходным кодом позволяет любому программисту адаптировать функции меню под нужды компании. Поскольку нет необходимости платить контракты или ежемесячную плату транснациональным корпорациям, затраты на обслуживание устройства равны нулю.

Авторы проекта протестировали устройство в реальных условиях на 36 точках зарядки электромобилей на территории своего университета. В течение целого месяца испытаний устройство регистрировало изменения напряжения с той же точностью, что и профессиональные счетчики. Исследование показало, что когда все зарядные устройства для аккумуляторов работают одновременно, они сами вносят значительный дисбаланс в линию. Этот эксперимент подтвердил необходимость наличия недорогих инструментов для мониторинга влияния этих новых потребителей.

Выбранная беспроводная технология LoRaWAN, использующая частные каналы передачи данных, обеспечивает предприятиям дополнительную, очень важную безопасность. Это преимущество предотвращает доступ посторонних лиц к компьютерной системе или дистанционное управление счетчиками. Команда Университета Хаэна уже разрабатывает обновления программы для обнаружения более высоких частот и более мелких электрических шумов. Эти быстрые изменения могут повредить современные компьютеры, поэтому своевременное предотвращение спасет тысячи компьютерных устройств.

Устройство помогает объектам чисто принимать энергию от солнечных батарей или ветрогенераторов. Поскольку это переменные источники генерации, без контроля в реальном времени возобновляемые источники энергии могут серьезно нарушить стабильность тока. Распределительные компании могут использовать это изобретение для проверки своих сельских линий, не отправляя операторов на автомобилях в горы. Кроме того, малые предприятия смогут позволить себе контроль освещения, за который ранее они не могли платить.

Эта работа стала возможной благодаря финансированию Министерства университетов, исследований и инноваций правительства Андалусии (Consejería de Universidad, Investigación e Innovación de la Junta de Andalucía). Государственный орган профинансировал проект в рамках программы передового опыта, направленной на улучшение национальных силовых трансформаторов. Успех испытаний на зарядных станциях открыл путь к промышленному производству этой схемы. Лаборатория предоставит чертежи оборудования в открытый доступ, чтобы малые и средние предприятия Андалусии могли свободно производить и продавать его.

Любой уполномоченный установщик может смонтировать это защитное устройство в жилом электрощитке за несколько минут. Нет необходимости заменять старые кабели или проводить дорогостоящие строительные работы в электрической структуре дома или коммерческого здания. Инвестиции в материалы окупаются в первые же месяцы благодаря предотвращению неисправностей, вызванных штормами или скачками напряжения. Целесообразность этой андалусской конструкции заключается в решении сложных технических проблем с помощью простых и распространенных материалов.

Облачная база данных хранит очень полезную историю, которую можно использовать для предъявления претензий о возмещении экономического ущерба крупным энергетическим компаниям. Если скачок напряжения повредил двигатель, владелец получает официальный документ, доказывающий, что виной тому было внешнее электроснабжение. Этот баланс сил с помощью открытых технологий защищает мелких потребителей от гигантов энергетического рынка. Эта конструкция доказывает, что университетские лаборатории с минимальным бюджетом решают реальные проблемы.