浅谈智能电能表计量故障原因分析及预控措施

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　　摘要：现阶段随着电网规模的扩大，电力行业得到前所未有的发展，社会的不断的发展和进步，科学技术水平有明显的提高，针对现阶段的城市居民用电情况，为了保证居民的安全使用，智能电能表也来越多的应用到现在的居民城市生活当中。本文作者分析了智能电能表计量故障原因及预控措施。
　　关键词：智能电能计量;故障原因;预控措施
　　0、引言
　　2018年以来，国网辰溪县供电公司在辖区推广智能电能表安装全覆盖数据全采集，覆盖率达100%，但在使用中有一部分电能表存在故障问题。智能电能表计量故障原因主要分为电池欠压、时钟异常、接线头烧毁、表计停走、外壳破损、显示故障等类型。
　　1、智能电能表内部原理结构
　　当前电子式电能表对用户用电采样方式主要有两种形式。一种是用互感器采样，另一种为直接采样。采用互感器采样即利用电压互感器和电流互感器分别来采集用户的电压信号和电流信号;直接采样则是用热稳定性高的电阻分压网络来取得电压信号，而用电阻温度系数非常小的锰铜片进 行电流直接采样。采用互感器采样，在起动电流、线性范围、功耗和精度等指标皆不如直接采样，尤其是小电流时更为突出。 例如：额定电流为20A时，直接采样的启动电流为20mA，互感器采样的启动电流为40 mA。又如：采用专用的锰铜片进行直接电流采样的全电子电能表误差可调整到+0.5%，而采用电流互感器采样，由于激磁电存在，若不采取补偿措施，互感器本身误 差就可能超过5%。利用互感器采样的的优点是抗干扰性较强，线路简单，成本低。
　　2、电能计量装置故障状态分析
　　电能计量装置主要包括电能表、互感器，以及由它们组成的二次回路。电能表是完成电能计量的核心设备，用于专门计量负荷在某一时间内所消耗的电能，近来随着电力行业的不断发展，电力生产与广大人民群众利益紧密相连，电能计量装置异常现象越来受到关注。从事电力行业的人员必须了解并且应该熟练地掌握针对计量装置故障的异常的处理方法。
　　2.1电池欠压
　　 智能电能表电池大多为3.6V锂亚电池，由于其特殊的化学特性，其年自放电电流小于1%，使用寿命长，正常使用完全满足智能电能表表计使用周期。但是实际使用中电池欠压，表计故障，说明电池消耗过快。原因分析：一是电池出厂时有一定概率的次品，输出电压不足;二是在使用中电池钝化，所处环境潮湿等原因，电极表面氧化钝化，电阻变大，电池输出电压下降;三是当外部交流电停电，表计由自身电池提供电能，消耗过大，电池电压下降至欠压状态。
　　2.2 时钟异常
　　 智能电能表的实时时钟（RTC）是保证电能表正确计量的重要因素，尤其是对于多时段计费用户。但是实际计量故障中的时钟误差，说明时钟发生器存在误差。 原因分析：一是时钟电路RTC本身存在晶振、三极管等电子元件“零点漂移”的现象;二是电路板内部电池欠压，无法满足时钟正常工作电压导致停止工作;三是电能表在地下室亦或通信信号不好的地方，存在时钟差无法及时与系统对时校正。
　　2.3 接线头烧毁
　　 居民智能电能表核定电流5A，最大负载电流为60 A。农村电能表接线头烧毁，说明导线过热产生高温，引发接线端子的变形烧毁。原因分析：一是农村用户负荷过大，同时段集中使用空调器、热水器、电饭锅;二是表计安装接人线螺丝未完全抵触铜线，加大了本身电阻阻值;三是农村用户违规用铜丝替换熔丝，使进线电流超过正常范围值。
　　2.4停走故障
　　根据长时间的对智能电能表检修和处理工作，发现计量性能故障当中产生的停走现象占故障总数的一半以上，该故障的主要表现形式为电能表不计量，根据不计量产生的不同情况进行分别分析。
　　2.4.1 不计量
　　第一种表现形式就是在液晶显示屏上没有数据显示，脉冲无输出的情况，主要由于内部计量芯片和中央处理器没有正常的运行，产生故障的主要原因由于电源供电电路无法正常供电。并且根据发生供电故障的不同位置，可以分为三种故障情况，第一种，电机匝间短路、变压器在运行时被烧坏以及由变电器在绕组过程中出现的断线情况;第二种，二极管或三极管产生的物理整流现象和稳压器回路造成元器件损坏现象;第三种，负荷开关在运行时断开的情况。
　　2.4.2 不计量，且液晶有显示，脉冲有输出
　　智能电能表主要由两个功能系统组成：计量系统和CPU处理系统。计量部分由电阻分压网络完成电压信号取样，锰铜继电器完成电流信号取样，取样后的电压电流信号送入计量芯片，计量芯片内部通过乘法器转换为功率信号并以脉冲信号输出，CPU处理系统采样脉冲信号并同步输出电能表的校表脉冲，CPU处理系统对采样到的脉冲信号进行累加，将最终处理的数据送存储器保存，并通过LCD显示器进行显示。
　　3、智能电能表计量故障的预控措施
　　3.1采用科学的方式对电能表进行控制
　　 根据智能电能表的计量情况来看，采用哪一种控制方式是否恰当，决定了其控制的有效性。当前，由于每个地区的形式和技术水平都存在一定的差异，因此，智能電能表的开关设置显得尤为重要，需要注重控制方式的合理选择，才能保证其计量可靠性。同时，开关设置具有一定合理姓，不仅能维持智能电能表的正常运行，还能减少计量故障发生的频率和概率，从而提高计量准确性。
　　 比如，根据智能电能表的使用需求，在家庭中可以将开关置于智能电能表的外部，不仅能够实现远程控制，还能保证智能电能表结构的合理性。总的来说，将智能电能表的开关设计成外置开关的优势主要有两点：第一，许多智能电能表不必要安装控制回路，或者在较短的时间内不能使用，在不安装内置继电器的情况下，不但能够降低智能电能表的制造成本，还能够满足不同客户的个性化需求。第二，能够将智能电能表的计量功能充分的体现出来，使其它辅助功能得到简化，在提高智能电能表的稳定性，同时，还能有效延长其使用寿命。 　　3.2保证电能表各软硬件设计的可靠度
　　 根据相关资料的内容来看，在智能电能表的运行过程中，可能会出现内置继电器误动作的问题，也可能因为电压不稳定、触点不灵敏等引起不可靠动作。因此，为了避免此种故障出现，需要对继电器的误动作和不可靠动作进行预控。在实践过程中，应该注意各元件和软硬件设计的合理性、科学性。比如，在设计中应该包含相应的检测机制，还应对不动作机制有所设计。与此同时，智能电能表在运输过程中，可能因为一些不可控的因素，如碰撞、雨水天气等，导致继电器的触点不灵敏，最早出现接触不良的情况。如果是继电器接触不良，就会影响智能电能表的计量功能，导致计量的精准度下降。所以，针对这种情况，相关设计人员在智能电能表的检测和安装上，应设计上用电不动作机制，就能有效的解决这一问题。
　　3.3优化电能表计量芯片
　　 计量芯片的关键是要参数匹配，针对芯片引起的计量故障，应采取现代化的技术对计量芯片进行优化，以保证其参数的匹配强度。只有计量芯片的参数与智能电能表相匹配了，才能保证电能表的安全。而计量芯片中最重要的就压敏电阻的配备，可以从以下方面着手：第一，应保证压敏电阻的峰值电流在8000A以上，还要保证其安全性。此外，还应尽可能的控制压敏电阻的控制成本，使之保持在合理的范围内;第二，压敏电阻的引线设计要合理，压敏电阻的引线应该与信号线保持一定的距离，并且其应该与信号线保持垂直关系，不能与之平行，只有保持垂直关系才能预防浪涌电流带来的袭击。第三，线路板的布线要科学，在对线路板进行布线时，首先是要将计量芯片的功能放在第一位，要充分考虑其在面对电磁辐射时，是否有承受其辐射的能力;其次是要考虑模拟信号的功能，模拟信号的功能是非常关键的，只有模拟信号的功能正常，才能保障计量芯片的功能。在智能电能表中，计量芯片承担的任务是最重的，不仅要将收集到的数据进行转换，还要将这些信息进行处理。因此，线路板必须要科学的布线，要对敏感区域做隔离处理，这样才能既保持计量芯片的功能，又能保证其安全性。
　　3.4参数调整
　　 电能表计量工作的完成，受到许多咎数的控制。这些参数的差异，也会对最终的计量结果产生影响。在实际的计量工作中，我们可以在负荷点以下将电能表可能出现的误差降低到最小。这其中最为重要的就是由于互感器合成过程中形成的误差以及次回路减压形成的误差，这误差与二次回路的运行参数有关，通过这个参数的调整，能够降低电能表的计量误差。电能表计量一般是通过高精度的B/C模式进行数字转化，按照这种高精度的计算方式所产生的误差可以不用考虑，但是如果采用6位的B/C模式进行数字转化计算，所产生的误差就会加大，影响最终的计量结果。
　　4、结束语
　　近年来，我国电力系统得到不断完善，电能表的种类也更加多样化，精准度也更高，这对于我国电力企业的持续发展及为电力用户提供优质的服务奠定了良好的基础。当前电力工作者需要加大研究和开发的力度，努力提高電能表计量的精准度，控制误差的产生，确保电力检测人员检测效率的提升，从面加快推动电力企业的健康发展。
　　参考文献：
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　　[2] 王学伟，温丽丽，袁瑞铭，周丽霞.智能电能表动态误差确定型测试激励信号的讨论[J].电测与仪表.2014，（04）： 1-7.
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