電能計量裝置典型故障分析與處理

劉潤民，劉亞濤，張 秦，張 靜

（1.國網河北省電力公司電力科學研究院，石家莊 050021；2.國網河北省電力公司石家莊供電分公司，石家莊 050051）

電能計量裝置主要是指電能表檢定裝置，它包括臺式和便攜式兩種，是用來檢定等級較低的標準式電能表或安裝式電能表。一旦出現故障就會使測試誤差增大，從而會影響被測表誤差的準確性和整個量傳的準確性，更無法保證電網計量的準確性。

1 臺式電能表檢定裝置問題分析與處理

1.1 故障現象

在使用一臺DZ603－Ⅲ臺式0.01級三相標準電能表檢定裝置測試三相標準電能表時，U相三相四線220 V、5 A的0.5（L）誤差均超差（被測表的等級為0.05級，而所測的誤差為0.065%，誤差相對比較穩定），經過多臺測試的MDP2000三相標準電能表，其測試結果均相同不合格。但測試不同型號的三相標準電能表時（如BD－3A1G），其該點誤差均合格，但偏大。為證明該標準設備是否有問題，用同等級的相同標準的三相電能表檢定裝置，測試MDP2000的三相標準電能表，其結果均合格。

1.2 原因分析

首先用三相標準裝置的U相測試被測的三相標準電能表的U相（注意：此時只升U相電壓和U相電流）誤差，其誤差均合格。而當升起三相電壓和U相電流時，所測的U相220 V、5 A（感性）誤差均不合格，通過試驗表明，問題出在電壓回路上。

此三相標準裝置的三相電壓的穩壓和放大等線路板，均設置在一個箱體內，然后，將三相標準裝置的三相電壓升起，分別用V相和W相的電流測試被檢的標準電能表U相220 V、5 A（感性）誤差，其結果同上仍是不合格，通過此現象表明三相標準源是相互影響的，同時更加確定問題也一定出在電源部分。然后，將電壓箱體從臺子上拆下，對有關線路板進行檢查。

當檢查到U相電壓前置放大器線路板時，發現一個電容的腳脫焊（此電容參數為：最高耐壓為500 V，容量為200 Pa），通過萬用表測試證明，該電容已和線路板電路斷開，然后，將其電容一腳焊牢，將電源箱裝好，再開機測試一切恢復正常，被測的標準三相電能表誤差符合規程要求。

電壓前置放大器的主要功能是將所選擇的電源信號放大到額定電平，然后，通過功率放大器將這一交流信號進行放大，從而得到一個所需要而且不失真的電壓和電流。因此，當電壓前置放大器的故障電容與電路斷開后，使功放所得到的是一個失真交流電壓信號，經過功率放大器放大后的工作電壓也就失真，從而導致測試誤差增大。

1.3 處理措施

在檢查故障時，首先要檢查有關線路板上電子元件是否有松動、脫焊和損壞的現象出現，這樣可避免走彎路，從而提高工作效率。

2 便攜式電能表檢定裝置的問題與處理

2.1 故障現象

一臺BY2082C1便攜式單相電能表檢驗裝置，脈沖輸出端有低頻脈沖輸出，但觸發不了PS42A誤差計算器。

2.2 原因分析

首先，用指針式多用表的直流10 V電壓檔位測量被測裝置的低頻脈沖輸出端，指針左右擺動，證明此裝置是有低頻脈沖輸出的。然后，用示波器進行脈沖波形顯示，觀察其波形幅值的變化情況，結果發現所測量的波形幅值不大，近1 V左右。一般誤差計算器的觸發脈沖幅值在2～4.5 V，此時，誤差計算器自然就不能正常的接受到此脈沖信號。而決定被測裝置脈沖幅值的關鍵元件是光電耦合器。此裝置采用的是型號為4N25（有的設備采用的是TIL113）光電耦合集成電路。如果它的靈敏度不好或放大倍數不夠，都會導致此故障的發生。

2.3 處理方法及建議

首先將此裝置的上蓋打開，再將標準表的表蓋打開，在脈沖輸出部分找到光電耦合集成電路2個4N25，然后將其換上同型號的集成電路，再用示波器進行測試，其波形的幅值明顯增大，最后接上誤差計算器，脈沖顯示一切正常。

為了增大被校裝置所輸出的低頻脈沖的幅值，將CL311三相標準表低頻脈沖輸入電路中的一個＋5 V電源和一個5 kΩ的電阻R串聯后接到低頻脈沖輸入的正端，如圖1所示。此圖只改第一通道為例，其它通道如需改動以此類推。如需調節所輸入的低頻脈沖幅值，可通過改變5 kΩ的電阻值來達到，該電阻值一般的取值范圍在2.5～5 kΩ）。然后將被測裝置的電壓和電流升到額定值（220 V、5 A），再用示波器測量低頻脈沖的幅值，其幅值增加到2 V左右，觀察CL311三相標準表的測量誤差，顯示工作正常。

另外，還需要說明的是，經過改變后的線路，通過試驗和測試證明，對其他標準儀器、儀表所輸入的低頻脈沖毫無影響。從而使CL311三相多功能標準表在原來使用的基礎上擴大了測量范圍，特別是為現場測試提供了方便。

圖1 CL311脈沖輸入電路

當一臺裝置發生此類故障后，有時也不完全是由于光電耦合器質量的低劣所造成的。如：用一臺CL311三相多功能標準表作標準，來測一臺ST－9020單相電能表檢定裝置，結果標準表無接受脈沖顯示，但利用PS42A誤差計算器作為誤差顯示卻工作一切正常。

為了弄清故障原因，首先用示波器測量被測裝置的低頻脈沖輸出，其脈沖幅值為2.5 V。然后將被測裝置的低頻脈沖輸出端與標準表的脈沖輸入端連接后，其被測脈沖幅值由2.5 V下降到1 V左右，從而大大衰減了波形的幅值。通過以上的前后測試數據表明由于被測裝置的光電耦合器負載能力差，從而造成了CL311標準表無法正常采樣。

3 結束語

以上介紹了電能計量裝置典型故障，通過理論分析可縮小故障范圍，實際可快速排出故障，即從簡單的觸摸各個元件可發現是否有斷路和脫焊現象，到復雜的電路測試可發現各測試點的參數是否正確，這樣就可少走彎路，提高工作效率。由于設備的原理及結構基本相同，所以，同類設備可用此方法進行分析和判斷，使電氣設備更好的服務于電網，使電網安全、可靠、準確、穩定的運行。