電子式電能表故障黑屏的研究分析及解決方法

黃家寶

摘 要：在電力行業現代營銷系統中，電能表計量承擔著重要的作用，不僅是電能需求結算的重要依據，而且也是電力企業實現效益的有效途徑。但是電能表在運行使用過程中，也非常容易出現黑屏的現象。文章通過對某供電公司變電站10 kV中性點非有效接地系統的電能計量進行分析，揭示了三相四線電子式電能表故障黑屏產生的原因，并且有針對性地提出了解決建議。

關鍵詞：電子式電能表；故障黑屏；解決措施

中圖分類號：TM933.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）32-0118-02

在電能數值的計量中，電子式電能表主要是利用自身的專用集成電路，對使用電能資源的用戶消耗的電壓、電流進行采樣、處理、轉換，形成一定的脈沖數據。和傳統的機械式的電能表和感應式的電能表相比較，通過電子數據計量的電子式電能表一般具有很好的優勢，比如功能強、能耗小、體積小、精準度高、重量輕，而且對于改善手工抄表方式、提升工作效率和減少線路損耗等方面效果也非常明顯，因而推廣應用率特別高。但是隨著電子式電能表使用的不斷增多，也非常容易出現一些故障問題，比如故障黑屏等，需要電力企業的經營管理者和技術人員深入研究，努力加以解決。

1 電子式電能表容易出現的故障

近年來，電子式電能表使用越來越多，由于電子式電能表一般都是應用電子技術和計算機系統，受到運行環境、自身元件質量因素、遭受污染的影響，經常會出現一些故障問題，比較常見的比如計度器和出現故障、死機、黑屏、存儲器損壞、電子元件老化等，或者有的電能表電源消耗數據計量不是太快就是太慢，導致出現誤差超差的現象，特別是電子式電能表出現的故障黑屏問題，不僅影響了電網系統的安全、穩定運行，而且也影響用戶對電力企業的信任度和滿意度。因此，為了確保電力行業健康協調發展，確保用戶對電能資源的科學合理利用，就有必要研究分析電子式電能表故障黑屏的主要原因，并積極主動地采取有效措施加以解決。

2 電子式電能表故障黑屏的原因分析

2.1 故障黑屏的原因分析

①電源電壓造成了黑屏現象。電力系統運行的時候，如果電子式電能表接入的電壓出現了很大的波動，也就是電網系統承擔的電壓因為荷載能力過大而發生了變化，就會容易影響電能表的科學計量，雖然變化一般都是瞬間發生的事情，但是也能夠對電能表的電源系統進行沖擊而導致出現故障黑屏的現象。

②電源回路異常造成黑屏現象。電能表供電系統一般是通過變壓器進行變壓、整流和穩壓來實現的。電能表正常運行的時候需要的是額定的電壓，但是一旦由于高壓的瞬時影響而導致電源供電回路出現異常的時候，比如元件瞬間燒壞、雷擊破壞，當外來的電壓高于壓敏電壓時，壓敏電阻也會瞬時降低電阻值，電能表的工作電流也會瞬間增加數量級，經由壓敏電阻進行回流，使保險絲燒斷，也就容易使電子式電能表失去工作電壓，同時出現故障黑屏的現象。

2.2 故障黑屏的實例分析

以某供電公司110 kV變電站為例，該變電站投入運營以后，最初僅僅供應10 kVA線（晨鳴Ⅰ線）和10 kVB線（晨鳴Ⅱ線）兩條線路的電能需要，而且變電設備是安全、穩定、正常的運行狀態，電能表也沒有出現計量異常的情況。后來進行了電能擴容，該變電站又增加了10 kVC線（藝達線）、10 kVD線（仿山線）和10 kVE線（游集線）這三條線路的電力供應，期初尚未出現電能計量異常的現象，電能表和儀表的指示液沒有出現問題。但是，運行了一周左右的時間以后，專業技術人員在對變電站設備進行巡視的時候，就發現了10 kV線路的所有電能表和10 kV的電能總表都發生了故障黑屏的現象，導致無法進行電能消耗數據的計量，不過110 kV的側計量卻沒有發生異常。專業技術人員立即將情況進行了反映，電力企業管理者及時組織設備檢修和計量測試人員進行了技術處理。同時對電能表故障黑屏進行了分析，在對三相電壓和線電壓進行測量的基礎上，排除了電源回路失壓因素，然后對10 kV側二次計量的電壓回路進行了斷電和送點恢復，電能表又可以正常計量了。這樣的情況每年反復了很多次。通過技術人員的分析檢驗，觀察到每次10 kV的母線絕緣監測系統一旦出現了報警情況，電子式電能表就會發生故障黑屏。后來通過專業技術人員與電能表生產廠商進行聯系和詳細研究電能表使用說明書，得出結論，電子式電能表由于使用的是額定電壓，有過電壓保護設施，當接入電能表的電壓超過額定電壓一倍以上的時候，電能表自動出現保護動作引起斷電黑屏。

通過對比變電站10 kV側電子式電能表單相線路正常運行和發生接地故障相位和電壓幅值，可以得知過電壓能夠造成電能表故障黑屏，電能表正常運行和發生接地故障相位如圖1所示，電壓回路如圖2所示。

由圖2可以看出，如果發生A相單項接地，電子式電能表的電壓A相Uan等于0V，B相Ubn和C相Ucn均等于100 V。B相和C相電壓遠遠超過了額定電壓，因而導致電能表發生了過電壓保護動作形成了黑屏。而且電子式電能表的電壓測量值已經達到了Un±30% Un的比例，不出現故障黑屏，造成電能表電能數據計量的不準確。所以，無論是線路還是母線在中性點非有效接地系統出現了單相接地的故障，都會造成電能表計量的異常。同時，在供電公司的110 kV的變電站運行初始階段，由于只給10 kVA線和10kVB線輸送電能，線路不長，而且沒有出現接地故障，變電站和電子式電能表均能夠正常運行，但是增加了10 kVC線、10 kVD線和10 kVE線的供電以后，由于輻射范圍廣、線路輸送長，而且還經過了比較差的線路運行環境，一旦出現線路接地的故障，就很容易導致電能表黑屏。

3 解決電子式電能表故障黑屏的主要措施

為了有效解決電子式電能表運行中的故障黑屏問題，可以從以下幾個方面進行考慮。

①運用三相三線的有功、無功電子式電能表計量10 kV中性點非有效接地的電力系統，改變原有的三相四線電子式電能表計量設施，如果出現線路或者母線單相接地故障，三相三線電子式電能表的電壓也不會由于過電壓的影響而發生變化，出現故障黑屏問題，而且也不會影響電能表計量數據的科學性和精確度。同時，運用三相三線電子式電能表，線路的絕緣監測報警裝置和計量設施可以使用相同的電壓互感設備，減少了費用支出。

②可以依舊運用如圖2所示的10 kV側電能表電壓回路示意圖和以往的三相四線電子式電能表，但是需要對電子式電能表的技術參數做出適當改變，增加電壓測量值適用的范圍，這樣即使10 kV線路或者母線出現了單相接地的故障，三相四線電子式電能表的相電壓也能夠在電壓測量值應有的范疇內，而不會導致電能表發生故障黑屏或者電能數據計量不準確的情況，確保電子式電能表的正常運行和電能的科學計量。

總而言之，解決電子式電能表故障黑屏必須要從原理結構上對故障原因進行深入的分析，這對于評價電能表的整體性能非常重要。不僅如此，供電企業還可以通過監控月用電量的方式來對電能表運行情況進行檢測，一旦發現問題及時采取措施加以處理，確保為廣大用電客戶提供計量精準、可靠、穩定的電能表使用市場。

4 結 語

近年來，隨著電力行業的持續快速發展和人們生活水平的不斷提高，電能需求得到了明顯增強，客觀上也帶動了電子式電能表的廣泛使用和推廣，但同時也對電能表的科學、準確計量提出了新的更高的要求。希望本文的分析論述能夠對解決電子式電能表的故障黑屏問題，確保電能資源數據計量的科學、準確、安全、高效，確保電力行業不斷沿著科學化、規范化、現代化的軌道健康協調快速發展，提供一定的借鑒參考。

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