智能电能表时钟异常原因分析
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【摘 要】在智能电能表使用的过程中，确保时钟准确具有一定的重要性。基于此，本文对智能电能表时钟异常故障进行了叙述，并对时钟异常原因进行了探究，提出了时钟异常故障的预防方法。
【关键词】智能电能表;时钟异常;原因
1.智能电能表时钟异常原因分析
1.1智能电能表质量问题
个别厂家智能电能表内部电路自身耗电高或是时钟电池质量不过关，导致智能电能表在长时间或频繁失压情况下，电池能量耗尽，造成智能电能表时钟异常。此异常在智能电能表时钟异常的误差中数据差值最大，并有可能产生智能电能表时钟回归出厂时间状态的严重后果。
1.2时钟电池问题
智能电能表时钟正常运行的基础是建立在电池运行的基础之上，所以，确保电池的安全运行是对于智能电表时钟运行的保障。电池是保证在突然停电时保证电表不受停电的干扰能够正常的运行。由于智能电表的特殊性质，所以在对电池进行选择时也具有一定的要求。
电池本身的质量不过关导致电池内部短路，引起了电池周围相关零件的损害是智能电能表电池故障的主要原因。同时，电能表在外部环境湿度过高及温度过高的情况下都有可能造成电能表内部结构的稳定失去平衡，从而加大了对电能表内电池的消耗。其次，在电能表的设计过程中要考虑到，电能表在停电后要迅速进入低耗能的状态，否则将会对电能表内的电池造成不必要的消耗，从而减少了电池的使用寿命。最后，在电能表内部电池进行安装的过程中，要注意电池的密封性是否良好、电池内部是否有灰尘等问题，如果发现上述情况要及时的进行处理，确保电能表内电池的安全运行[1]。
1.3时钟软件设计问题
在智能电能表时钟PCB板的可靠性设计过程中，如果存在软件设计缺陷，也会导致时钟异常。比如在采用SOC模式的情况下，未能做好外部电容频率曲线、晶振负载电容参数等内容的分析计算，就会导致时钟出现异常。如果选用的计算补偿数据算法不科学，也会导致时钟异常。此外，智能电表时钟电路本身功耗较低，抗干扰性相对较差。比如在SOC模式下，负载电容和石英晶体就在外围电路中，较难进行外部干扰的抵抗。如果未能做好抗干扰设计，就会出现时钟跑飞的情况。而在MCU与时钟芯片进行通信的过程中，发生波形失真或外部干扰等问题，也将导致时钟异常。
1.4采集终端对时问题
对于智能电能表来讲，采集终端为其主要的通讯设备之一。而在采集终端进行抄表运行的过程中，会自动对电能表进行校时。如果采集终端本身时钟存在异常，就会导致电能表出现时钟异常[2]。所以，如果发现某个采集终端下属不同批次电能表出现时钟异常问题，还要对采集终端是否存在时钟异常情况进行检查。具体来讲，就是要对采集终端的集中器参数F33进行检查，确认其自动校时功能是否开启。确认其处于开启状态后，要检查集中器是否出现时钟异常。比如在集中器存在时钟超差问题时，其每隔15天将进行一次自动对时，从而导致下属电能表出现时钟超差问题。此外，如果某个用户出现有规律的电能表时钟异常问题，也有可能与采集终端时钟异常有关。
1.5检定过程中存在的问题
检定过程中存在时钟偏差，未及时送检时基源或对时基源的应用不足，导致安装前智能电能表存在一定的时差。
2.电能表时钟的异常
由于电能表的主要功能是对于电量的消耗进行测量，所以对于电能表内时钟的精确度具有很高的要求，一旦时钟出现了计时不准确的情况，将会严重影响到电能表的工作质量。其中，造成电能表时钟出现故障的原因有以下几个方面。
（1）电能表时钟的电池设计不合理或是电池的电压不够，都会导致电能表内的时钟断电，无法正常工作。（2）在使用智能电能表时，对于电容参数、温度曲线的频率及电容频率等数据的计算不够准确，造成了时钟准确性下降。（3）在时钟芯片与电能表显示屏进行数据传输的过程中，由于外界的原因造成了传输数据混乱，也是时钟发生故障的原因之一。在时钟制造过程中，由于施工不够规范，造成了焊接物质残留在电路板的表面，在环境中的湿度升高时，对于晶振的频率造成一定的影响，导致了电能表时钟失去准确性。
3.智能电能表时钟异常故障的预防
3.1时钟软件设计问题处理
针对时钟软件设计问题，还要加强软件的可靠性设计，即加强对电容频率曲线等曲线的拟合，并加强对电路有关参数及数据算法的计算和验证，然后进行电路可靠性测试，以预防时钟异常问题的出现。此外，还要尽量降低外部干扰对时钟电路和MCU的影响。具体来讲，就是使电路远离电能表外壳，并将负载电容和石英晶体放置在芯片附近，然后利用地线将电容与晶体包围起来，中间不进行其他线路的布设，以减少电路所受干扰。
3.2避免时钟异常情况的发生
（1）在对电能表及电路进行设计时，应充分的考虑到电流表内部的稳定性，避免由于电路问题导致时钟出现断电的情况。并且对时钟的生产过程进程规范处理，减少因为生产不规范造成时钟失准。
（2）进一步完善对于电容参数、温度曲线的频率及电容频率等数据的计算方法，提高计算结果的准确性，并且对于计算结果进行验证，避免因为数据误差产生的时钟异常。
（3）利用电能表的信息收集系统对时钟的运行状态进行检测，发现问题及时的解决，并对时钟进行阶段性的校准，确保时钟的正常運行[2]。
3.3采集终端对时问题处理
针对采集终端时钟异常引起的电能表时钟异常，可以要求终端供应商在出厂前将时钟设置为自动校时功能关闭状态。在实际进行终端安装和使用时，则可以结合实际需求在主站进行对时参数F33的召测，从而完成时钟自动校时功能的开关状态控制。而将自动校时功能开启后，还要进行时钟召测，并在成功后进行集中器校时命令的开启[4]。完成校时，则要将校时功能关闭。如果操作人员未及时关闭该功能，系统则会在15分钟后自动关闭该功能。
4.智能电能表时钟异常的处理办法
4.1 现场检查
对时钟偏差在±5 min 以内的智能电能表，使用广播校时或人工校时，如远程对时操作失败可安排相关人员进行现场检查处理。
4.2 加密修改
对时钟偏差在±5 min 以外的智能电能表，若该智能电能表采用2013版规约，因其编程键封印为一次封印，需要用加密的掌机进行修改;对 2013 版规约以外的智能电能表，可以采用普通掌机或者笔记本专用程序对时，对时时需打开编程键，密级与密码要正确。
4.3 加强管控
对于智能电能表内置部件损坏及时钟电池耗尽的电能表可在现场更换损坏部件或电池，避免再次产生时钟异常。同时加强表计运输及安装工艺管控，避
免智能电能表在运输安装过程中出现部件损坏。
4.4 批量更换
对出现大批量时钟内置芯片故障的智能电能表，要做好记录并及时向生产厂家反映。为保证客户正常用电和电费准确，可以先行批量更换。
4.5 定期监测
建立智能电能表时钟异常定期监测制度，及时发现智能电能表时钟异常问题，加强对问题的分析处理，提高智能电能表健康运行水平。
5 结语
通过分析可以发现，智能电能表出现时钟异常现象，可能与电池电路故障、软件设计问题和采集终端对时问题有关。所以，想要预防时钟异常故障的出现，还要加强电池电路设计、软件设计和采集终端对时功能管理。本文对智能电能表时钟异常原因展开的分析，能够为相关工作的开展提供指导。
参考文献：
[1] 钱立军.智能电表时钟问题分析与对策.电测与仪表，2014.51（13）：29-32.
[2]刘颖，蔡海波.采集终端自动对时异常引发电能表时钟问题的分析[J].电子技术与软件工程，2016，03：131.
（作者单位：国网山东省电力公司临邑县供电公司）
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