淺析運行中智能電表常見故障及診斷意見

摘 要：提高對運行中智能電表的故障診斷能力，是充分保證電能計量的準(zhǔn)確性和可靠性，以及供用電雙方利益的重要手段之一。為保證智能電表的正常工作，方便實驗室檢定人員在工作中對故障類型進行準(zhǔn)確判斷和處理，本文依托國家計量檢定規(guī)程中規(guī)定的檢定項目和檢定方法，在分析論證的基礎(chǔ)上總結(jié)了智能電表在運行中常出現(xiàn)的故障類型，并歸納了一些可供參考的診斷意見。

關(guān)鍵詞：智能電表；故障；診斷意見

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.151

0 引言

智能電網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展，智能電表作為電網(wǎng)的重要終端，在智能電網(wǎng)中發(fā)揮著舉足輕重的作用，不僅擁有電能計量、檢測功能，還增加了實時自動監(jiān)測、信息存儲及處理、費用控制、信息交互等功能，可以很大程度上滿足電力監(jiān)察的信息化和時效性需要。而智能電表在實際運行若干年后陸續(xù)出現(xiàn)的各種故障，影響著電能的正確計量和數(shù)據(jù)的及時采集，因此對智能電表的故障進行全面系統(tǒng)的判斷并形成較為科學(xué)有效的處理手段，尤為重要。

1 實驗室常規(guī)檢定項目及檢定方法

計量實驗室常規(guī)檢定辦法通常以JJG 596-2012《電子式交流電能表》為依據(jù)，相應(yīng)檢定項目含：外觀檢查、交流電壓試驗（首檢需要）、潛動試驗、基本誤差、儀器常數(shù)試驗（含有功、無功）、時鐘日計時誤差、起動試驗等[1]。

2 智能電表在運行中的常見故障及其分析

生產(chǎn)運行實際中，常見的智能電表發(fā)生故障通?？蓺w結(jié)為：工作質(zhì)量問題，外界環(huán)境問題，不可抗力影響，設(shè)備質(zhì)量問題。

工作質(zhì)量問題指由于計量工作人員對電能表參數(shù)的設(shè)置不正確或因誤接線導(dǎo)致計量器件開裂，破損，造成計量失準(zhǔn)。

外界環(huán)境問題是指用電環(huán)境異常，如運行電壓超標(biāo)、諧波、工頻強磁場、環(huán)境溫濕度超標(biāo)、鹽霧等，以及竊電、過負(fù)荷、運行中外力損毀等外部因素造成計量失準(zhǔn)。

不可抗力影響例如火災(zāi)、地震、雷擊、冰凍雨雪災(zāi)害等自然因素導(dǎo)致電表發(fā)送質(zhì)量故障，造成計量失準(zhǔn)。

設(shè)備質(zhì)量問題包括：外觀損壞、計量性能故障、顯示單元故障、存儲單元異常、控制單元異常、通信問題、電源單元故障、費控異常、其他質(zhì)量問題。

現(xiàn)從某地市供電公司2018年全市13717只故障計量表計進行隨機抽樣，從12個月的故障表中抽取36個案例，各類故障案例數(shù)量如下表：

其中，由設(shè)備質(zhì)量故障問題引起的案例占80.5%，為主要故障因素；由工作質(zhì)量問題，外界環(huán)境問題，不可抗力影響及其他原因造成的案例分別占5.6%，8.3%，5.6%，故本文將主要針對設(shè)備質(zhì)量問題作簡要分析。

2.1 外觀損壞

電能表出現(xiàn)尾該固定不牢，接線柱、螺絲出現(xiàn)銹跡、甚至斷裂等現(xiàn)象，造成表計銘牌字跡不清楚、計度器顯示不清晰、表殼損壞、封印破壞等現(xiàn)象，稱之為電能表外觀損壞。

此外由于接線螺絲未擰緊、雷擊過壓、元器件排布不合理發(fā)生短路等發(fā)生瞬時過電流造成電能表燒毀，即燒表，也可歸類于外觀損壞。

造成電能表外觀損壞的因素可歸結(jié)為：（1）生產(chǎn)設(shè)計不合理，生產(chǎn)質(zhì)量不達標(biāo)；（2）電能表長期處于長日照，高濕度或鹽霧等較差工作環(huán)境；（3）外部應(yīng)力破壞，人為操作不當(dāng)。

2.2 計量性能故障

常見的計量性能故障表現(xiàn)：誤差超差、潛動不合格、不起動、表計停走、無錯接線時屏幕顯示Err-56等。

2.2.1 誤差超差

電能計量誤差代表電能表計量的準(zhǔn)確度，是電能表最重要的考核指標(biāo)之一，實際生產(chǎn)工作中電能表誤差超差的表現(xiàn)為：施加電壓和電流，電能表脈沖指示燈頻閃，但裝置無誤差值顯示；施加電壓和電流，檢定裝置檢測結(jié)果為誤差超差，有時表現(xiàn)為明顯負(fù)超差。

造成電能表誤差超差的因素可歸結(jié)為：（1）電脈沖輸出回路故障，由元器件損壞引起或電脈沖輸出端與PCB電路板脈沖輸出口接觸不良導(dǎo)致；（2）計量用的片式電容存在虛焊、連焊，導(dǎo)致相應(yīng)芯片基準(zhǔn)電壓或采樣電壓失穩(wěn)，或者因誤接線所造成。

2.2.2 潛動

電能表發(fā)生潛動是指當(dāng)電能表只施加電壓、沒有電流負(fù)荷時，表計產(chǎn)生電脈沖并計量。現(xiàn)場具體表現(xiàn)形式為用電客戶家中沒有用電器工作時，電能表有電量累加。

導(dǎo)致電能表無負(fù)荷潛動的因素可歸結(jié)為：（1）由于電阻短路等原因造成電流采樣回路不正常工作，電流采樣紊亂；（2）由于生產(chǎn)工藝問題造成計量回路電氣元件虛焊，無法正常采樣；（3）受外部影響產(chǎn)生感應(yīng)電流，如錳銅片在工頻電磁場的影響下產(chǎn)生感應(yīng)電流，影響采樣。

2.3 顯示單元故障

智能電能表通常采用液晶方式顯示計量信息，可通過輪顯按鍵了解用電狀況[2]。

顯示單元故障指液晶屏幕出現(xiàn)亂碼（如FFFF）、彩虹閃爍、字符缺筆畫、黑屏等現(xiàn)象，但是表計本身仍能正常計量。

造成液晶顯示故障的因素可歸結(jié)為：（1）電壓問題，液晶屏電源器短路或燒壞；（2）外界因素的干擾，如紅外干擾，背光燈失控，導(dǎo)致液晶屏出現(xiàn)程序混亂和損壞；（3）顯示模塊元件質(zhì)量原因，造成液晶驅(qū)動片損壞、液晶屏不正常工作。

2.4 存儲單元異常

電能表存儲單元異常通常表現(xiàn)為：電表底自動清零、存儲電量丟失、電量數(shù)據(jù)出現(xiàn)突變：包括電量數(shù)據(jù)飛走、倒走，以及總示數(shù)≠峰+谷。

造成存儲單元異常的因素可歸結(jié)為：（1）電源故障，存儲器電源失壓，造成其工作點偏移；（2）存儲芯片異常，無法進行有效的數(shù)據(jù)存儲，造成電表數(shù)據(jù)丟失；（3）外界電磁場、靜電、雷電以及繼電器和接觸器動作瞬間產(chǎn)生強信號干擾，可能導(dǎo)致成存儲器數(shù)據(jù)被篡改。

2.5 控制單元異常

電能表控制單元故障通常體現(xiàn)在繼電器故障，具體表現(xiàn)為：負(fù)荷過載，繼電器沒有按照相關(guān)指令動作；當(dāng)用電客戶電費余額富足，繼電器誤動作發(fā)生跳閘動作。

造成繼電器故障因素可歸結(jié)為：（1）繼電器的制作工藝不佳、電路欠壓以及載荷能力不足，對繼電器觸點容量的保護裕量設(shè)置不合理；（2）繼電器出廠參數(shù)配置不當(dāng)，導(dǎo)致電流負(fù)載過大，發(fā)生繼電器保護燒毀等情況；（3）電能表程序混亂。

2.6 通信問題

現(xiàn)代智能電能表可通過RS485、電力載波（寬帶、窄帶）、微波等通信方式與采集終端進行信息交互。通信類的故障主要表現(xiàn)為通信異常，即紅外接口損壞、485接口損壞、232接口損壞、脈沖接口損壞、載波模塊損壞等。

造成通信故障的因素可歸結(jié)為：（1）通信參數(shù)配置不當(dāng)。波特率、校驗?zāi)Ｊ讲黄ヅ?，寄存器看門狗關(guān)閉，通信延時，都會引發(fā)通信異常；（2）硬件問題。由于硬件電路元件接觸不良，通信模塊負(fù)載能力有限，造成通信連接不穩(wěn)定；（3）外界強信號影響，如雷電、高頻磁場等強能量信號耦合進入通信線路，使通信紊亂甚至發(fā)生芯片爆炸。

2.7 電源單元故障

電能表電源單元故障主要表現(xiàn)有：上電無現(xiàn)象、電表死機、時鐘電源異常等。其中時鐘故障作為電源單元故障的主要表現(xiàn)形式，大致可分為：時間日期不準(zhǔn)確；時鐘電池欠壓。

導(dǎo)致時鐘故障的因素可歸結(jié)為：（1）時鐘硬件電路排布不合理，導(dǎo)致電源輸出不理想，實時時鐘發(fā)生掉電；（2）時鐘程序設(shè)計存在缺陷，如斷電仍處于高功耗狀態(tài)，可造成時鐘電池欠壓；（3）時鐘生產(chǎn)工藝不高，或則線路板所處環(huán)境不佳，直接關(guān)系到芯片晶體能否正常運行。

2.8 費控異常

費控故障即指供電企業(yè)無法控制負(fù)載的通和斷，導(dǎo)致發(fā)生電費拖欠的現(xiàn)象。

費控故障的主要表現(xiàn)為：用戶身分認(rèn)證不合格，即電表內(nèi)部安全密鑰模塊和安全密碼設(shè)置之間缺少穩(wěn)定的安全信息防護模式；遠程控費紊亂，即在對智能電表下達費控指令之后，智能電表不能迅速跳閘，或者在跳閘之后不能及時合閘。

導(dǎo)致費控故障的因素可歸結(jié)為：（1）控制回路故障?？刂圃骷嬖谔摵脯F(xiàn)象，高溫條件下控制回路結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，導(dǎo)致繼電器出現(xiàn)故障；（2）由于繼電器內(nèi)部接觸不良或者繼電器工藝不合格，出現(xiàn)瞬間大電流燒毀繼電器[3]。

2.9 其他質(zhì)量問題

除上述較為典型的故障類型外，電能表在生產(chǎn)實際中還可能出現(xiàn)斷相、逆相序報警以及表計內(nèi)有異物等故障。因此類故障數(shù)量較少，不具代表性，需要針對不同故障進行一對一分析，此處不做具體描述。

3 運行中智能電表常見故障處理方法

對于遇到現(xiàn)場電能表運行故障時，以不妨礙電力客戶正常用電，將影響降到最小為原則，一般采取以下幾種處置方法：

（1）遇到個別故障無法在現(xiàn)場迅速查明并解決的，選擇直接換裝新表。

（2）遇到少量表計參數(shù)設(shè)置原因引起的故障，由廠家配合對電能表進行現(xiàn)場參數(shù)調(diào)整。

（3）遇到整批由于元器件質(zhì)量、軟件或硬件設(shè)計問題，選擇批量換裝新表，并將未安裝的電能表進行退換貨處理。

（4）在實驗室檢測中發(fā)現(xiàn)電能表問題，網(wǎng)省電力公司一般要求廠家整改或批量退貨。

對于生產(chǎn)管理側(cè)，要從源頭和全過程把控智能電表的質(zhì)量，建立健全相關(guān)質(zhì)量管理體系和質(zhì)量監(jiān)督體系。從采購，到室內(nèi)檢定，到安裝后故障分析和檢修，每項工作都需嚴(yán)格管控，將制度落實到實際工作中；另一方面還需建立供應(yīng)商評價體系，把控智能電表供貨前后的質(zhì)量檢測，確保安裝使用的電表性能穩(wěn)定、安全可靠。

此外，在電表裝出運行時，要注意電表的使用環(huán)境，考慮溫濕度、用戶負(fù)荷等情況，注意這些外部因素可能導(dǎo)致電表發(fā)生何種類型故障。同時，廠家在生產(chǎn)電表時要充分考慮各種環(huán)境因素條件，提高元器件的質(zhì)量、提高生產(chǎn)工藝。

4 結(jié)束語

本文綜合分析闡述了運行中智能電表的常見故障并給出對應(yīng)的分析和診斷意見，對今后電能表檢定人員在判定和處理故障表具有一定的指導(dǎo)意義。由于工作環(huán)境的復(fù)雜性以及負(fù)荷變化的多樣性，在今后生產(chǎn)實際中，電能表的故障分析處理將更加具挑戰(zhàn)性，需要不斷的思考和探索，建立更為科學(xué)完善的處理體系，確保電能計量無差錯，保障供用電雙方的利益。

參考文獻：

[1]鄭天.智能電能表檢測方法及檢定裝置的研究[D].西安科技大學(xué)，2016.

[2]劉崇偉，李韻.智能電能表故障甄別與防范技術(shù)研究[J].計量與測試技術(shù)，2017，44（07）：95-96+99.

[3]李帆，王委，郭寒，丁黎.淺談運行中智能電能表的常見故障及解決措施[J].電測與儀表，2016，53（S1）：128-130.

作者簡介：陳偉峰 （1994-），男，福建連城人，碩士在讀，助理工程師，初級資產(chǎn)管理員，研究方向：計量表計檢測、電能表資產(chǎn)管理。