淺析單相智能電能表故障模式及影響

哈瑋 葛云芳

（國網(wǎng)安徽省電力公司宣城供電公司 安徽宣城 242000）

淺析單相智能電能表故障模式及影響

哈瑋 葛云芳

（國網(wǎng)安徽省電力公司宣城供電公司 安徽宣城 242000）

隨著近年來經(jīng)濟的快速增長和城市化水平的迅猛提升，人們生產(chǎn)生活對電力資源可靠性和安全性的要求越來越高，國家電網(wǎng)公司為滿足市場需求，不斷加大電網(wǎng)智能化質量監(jiān)督、信息采集和管理的研究力度，單相智能電能表作為為其深入發(fā)展提供技術支持的設備受到廣泛的關注，但現(xiàn)階段單相智能電能表在應用的過程中故障模式發(fā)生較頻繁，對電力系統(tǒng)的運行構成嚴重影響，本文針對單相智能電能表的故障模式及影響展開分析，通過燒表故障模式、電池故障模式、超差故障模式、通訊故障模式、費控故障模式五種常見的單相智能電能表故障模式的分析，對其產(chǎn)生更加全面的認識，為電力系統(tǒng)的可靠性能提升作出努力。

單相智能電能表；故障模式；影響

前言

單相智能電能表除具備傳統(tǒng)電能表基本用電量的計量功能外，為了適應智能電網(wǎng)和新能源的使用，還具有雙向多種費率計量功能、用戶端控制功能、多種數(shù)據(jù)傳輸模式的雙向數(shù)據(jù)通信功能、防竊電功能等智能化的功能，如果其可靠性得不到保證將直接對電力系統(tǒng)的信息采集、安全管理、正常運行等構成嚴重影響，甚至威脅電力用戶的用電安全，所以針對單相智能電能表故障模式及影響展開研究具有重要的現(xiàn)實意義。

1 燒表故障模式及影響

現(xiàn)階段單相智能電表故障發(fā)生中近30％是由于燒表導致，所以對燒表故障的研究一直受到社會的廣泛關注，此故障模式的發(fā)生不僅會使單相智能電能表的正常運行受到嚴重的影響，甚至使其使用性能喪失，燒表故障模式出現(xiàn)的原因較多，例如單相智能電能表內(nèi)部RC供電電源被燒毀；單相智能電能表被長時間超負荷連續(xù)應用，致使其內(nèi)置繼電器或電流取樣線路被燒損；單相智能電能表接地端線路接觸不良；電能表內(nèi)部變壓器的初級線圈被燒損；脈沖輸出端子處被接入強電，致使光耦受損；繼電器輸出端子零線位置的接線發(fā)生錯誤，致使安裝過程遺留智能表短路風險等，結合單相智能電能表燒表故障模式的出險原因可以發(fā)現(xiàn)，有針對性的預防是控制其影響的有效途徑，例如嚴格按照裝表接電的規(guī)范安裝、對其計量配置進行有效的改裝更換等[1]。

2 電池故障模式及影響

電池模塊是單相智能電能表模塊的重要組成部分，如圖1所示，由于鋰電池電量不能滿足正常使用將會導致單相智能電能表程序缺失、數(shù)據(jù)不全，遠程召測為空值，所以鋰電池的運行狀況對單相智能電能表的功能發(fā)揮產(chǎn)生重要的影響，由于鋰電池質量不達標或電路板存在漏電問題導致的電池無電；或電池儲存時間過長且儲存環(huán)境溫度不斷升高，導致原本質量存在一定缺陷的電池出現(xiàn)電壓不穩(wěn)；或電池接頭接觸不良、跨接器開路等情況是現(xiàn)階段電池故障模式發(fā)生的主要原因，其都可能導致單相智能電能表程序或數(shù)據(jù)缺失，影響電力系統(tǒng)經(jīng)濟穩(wěn)定運行，所以在生產(chǎn)的過程中選擇高質量電池，日常中對電池有效檢查必不可少[2]。

圖1 單相智能電能表的功能模塊構成簡圖

3 超差故障故障模式及影響

計量精度超差和多功能口故障都屬于單相智能電能表超差故障模式，前者主要通過四方面體現(xiàn)：①單相智能電能表在脈沖燈閃爍的同時不顯示加電流、電壓和誤差值，這主要是因為脈沖線夾連接不穩(wěn)、元器件功能不全、脈沖輸出部分焊接不合理或表內(nèi)計量部分存在運行缺陷，逐個檢查修復即可；②在脈沖燈不閃、誤差不顯示的同時加電壓和電流，此現(xiàn)象主要是因為單相智能電能表的電壓或電流采樣結構發(fā)生損壞，檢查修復即可；③出現(xiàn)超差和誤差，這主要是因為計量部分的電容在焊接過程中出現(xiàn)質量不達標造成，但不排除采樣電阻因環(huán)境影響或長時間運行而老化的可能；④在大部分功能正常運行的過程中加電壓電流并不計電量，這主要是因為有功功率脈沖信號并未全面有效的通過計量芯片CF傳送到MCU進行處理。后者也通過不同的形式體現(xiàn)，一種是無日計時脈沖，其發(fā)生時需要對鐘晶體、多功能口螺絲、電路等進行檢測，對表計、時鐘、日計時輸出電路等進行詳細的檢查，逐個排除；一種是日計時脈沖輸出，其發(fā)生時主要對時鐘結構、外部時鐘芯片進行檢測；還有一種是時段投切不合格，主要是因為內(nèi)部元器件連接不達標或多功能硬件電路、RS485通訊故障引起，逐個排除即可，以上超差故障模式的出現(xiàn)都會導致單相智能電能表的計量不準確，侵害電力公司或電力用戶的經(jīng)濟利益，影響電力市場的公平性，所以應及時控制。

4 通信故障模式及影響

RS485通信和紅外通信是現(xiàn)階段單相智能電能表通信故障的主要種類，當其發(fā)生時將會直接導致通信終端，智能電能表的抄表功能喪失，電力企業(yè)不能實時、準確的獲取電力用戶的用電量，影響智能電網(wǎng)的實際功能發(fā)揮，RS485通信故障發(fā)生主要是因為RS485的元器件中存在焊接不達標、安裝失誤的現(xiàn)象，單相智能電能表的地址輸入存在錯誤，通信波特率的設置與實際需求不符，一般情況下單相智能電能表的通信波特率為2400bps，RS485輔助端子的線路連接出現(xiàn)錯誤、接口松動等，在修復的過程中要逐一排除。紅外通信故障主要表現(xiàn)在掌機抄表時存在通信符號但抄表行為失敗和紅外抄表時電能表沒有反應兩種情況；前者發(fā)生時主要對紅外發(fā)射管的完整性和安裝效果進行檢測，對元器件的焊接程度進行判定，必要時可更換紅外發(fā)射管；后者發(fā)生時主要針對紅外接收結構電路檢測，并更換紅外接收管，如果通信公約存在錯誤、示波器對波形測量結果存在問題也可能會導致其發(fā)生，所以在檢修的過程中都不能忽視。通信功能是智能電能表與傳統(tǒng)一般電能表在功能上的主要差別之一，其有利于電力公司準確獲取電力用戶的用電量，并結合其一段時間內(nèi)的用電變化進行用電統(tǒng)計分析，進而為電力計價提供依據(jù)，所以當通信故障發(fā)生時要及時的修復，判斷故障發(fā)生的原因，進行有效的預防。

5 費控故障模式及影響

單相智能電能表的應用費控故障模式的發(fā)生頻率大幅度降低，如圖2為華北同一階段預付費表（前者）和規(guī)約預付費表（后者）充值不成功故障數(shù)目，但現(xiàn)階段以身份認證不合格和遠程費控不合格為主要表現(xiàn)的費控故障模式仍然存在，前者發(fā)生主要是因為ESAM芯片安裝出現(xiàn)問題，要對其及時的糾正，另外在安裝密鑰的過程中如果單相智能電能表的運行被迫中斷，其安裝過程也會受到限制，所以在安裝的過程中必須對電能表的運行狀態(tài)進行有效的控制；后者發(fā)生主要是因為控制電路或繼電器發(fā)生故障導致，其中繼電器觸點接觸情況、瞬間大電流出現(xiàn)頻率、運行過程中產(chǎn)生的熱量等方面是檢測的重點，當費控故障發(fā)生時單相智能電能表的基本的智能控制功能將無法正常使用，進而限制了其其他功能的發(fā)揮，所以對電力網(wǎng)絡的正常運行將直接構成沖擊，所以當費控故障模式發(fā)生時應及時的進行修復。

圖2 華北同一階段預付費表（前者）和規(guī)約預付費表（后者）充值不成功故障數(shù)目

除上述故障模塊外，單相智能電能表不讀卡、讀卡錯誤，液晶屏黑屏、顯示亂碼，發(fā)生死機，時鐘不準，插卡不響，外殼損壞等故障也較常見，也會對單相智能電能表的正常運行構成一定的影響，甚至造成其全部功能的喪失，導致更加嚴重的后果，同樣不能忽視[3]。

6 結論

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，單相智能電能表在電力網(wǎng)絡智能化發(fā)展過程中起到了重要的基礎和推動作用，其可靠性直接對電力系統(tǒng)的信息采集安全、經(jīng)濟運行穩(wěn)定，電力用戶用電安全、可靠等各方面產(chǎn)生重要的影響，所以針對其故障模式及影響展開研究是電力系統(tǒng)發(fā)展、社會進步等多方面的共同需求，對其進行的相關研究應持續(xù)進行。

[1]李玨煊．單相智能電能表故障模式及影響分析[D]．北京：華北電力大學，2012．

[2]羅冉冉．單相智能電能表可靠性加速壽命試驗研究[D]．北京：華北電力大學，2012．

[3]陳雄武，胡暉，朱曉光．智能電能表常見故障模式及影響探析[J]．中國高新技術企業(yè)，2015，08：152～153．

TM933.4

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1004-7344（2016）02-0033-02

2015-12-25