電能計量表計及終端可靠性研究與探索

陸燕+臺德新+周瑞

摘 要：在當前的電力系統發展過程中，電能計量裝置主要是由電能表、計量用二次回路以及互感器等一些部分組成的，主要是用作對電量進行采集的一種裝置，在變電站工作的過程中其作用是十分顯著的，因此電能計量表在實際生活中具有必不可少的作用。很多大型工業在進行結算以及核算時，電能計量表都發揮著不可或缺的作用，因此保證電能計量表更加安全可靠的運行是十分有必要的，這對于發電廠以及一些供電公司來說有著不可或缺的作用，當前的電力系統基本上已經建立起了比較完善的體制，因此這就對電能計量裝置提出了更高的要求，為了能夠確保其在實際工作中發揮出更加重要的價值，本文將對其以及終端的可靠性展開進一步的研究，希望能夠對今后的工作有所幫助。

關鍵詞：電能計量表計；終端產品；運行可靠性

在當前的電能計量裝置應用的過程中，提高自身的準確性以及可靠性具有愈發重要的意義，電力企業能否獲得豐厚的經濟效益很大程度上需要依靠電能計量表計以及終端系統的應用。在我國城市發展建設的過程中，工業化的發展程度不斷加大，越來越多的工廠出現在人們的視野之中，所以一旦電能計量表計裝置出現故障，那么對于可靠性將會造成極大的影響，所以必須要采取有效的手段對這一問題加以控制，保障電費得到順利的回收，減輕線損出現的狀況，并且盡可能的減少維修的次數。實現這一目標并不是簡簡單單的，而是需要從系統性的角度完善這一工作。各個環節的相互配合十分重要。因為其中任何一個環節出現差錯，那么就將會造成十分嚴重的后果。因此本文先對常見的故障進行分析，進而提出有效的解決措施，希望對可靠性的實現帶來一定的幫助。

1 電能計量表計及終端常見故障分析

1.1 電源故障

首先是電源存在失效的故障，在這一故障中，電源的主板已經燒壞，并且電能表也出現了一定程度的損壞，在電能計量表計以及終端的兩項均呈現出不同程度的燒壞現象，電源上的電容與芯片也都燒毀了，外部的開關電源模板存在嚴重的燒壞情形，在限幅二極管還有貼片電感處也存在十分嚴重的燒毀現象，計量電路已經完全不能使用，并且在終端電源位置上，限流電阻以及表面完全變黑，可見燒毀的嚴重性，但是壓敏電阻并沒有發生損壞，這就是電源失效的主要表現。

對失效的原因進行分析可以知道，雷擊可能會對電壓表造成過高的現象，引發能量過大的情形，并且出現過壓燒表。無論是哪一個電路出現了故障，所引發的燒毀現象都能出現能量泄放回路的故障，因此這就造成器件出現嚴重的損傷。在對返回故障表進行分析的過程中，發現高壓竄入時會有兩個回路的出現，一個在表內PT中，一個在電源模板中，但是計量板以及PT完全都燒毀了，電源模板只是有一部分被燒毀了，所以高壓更有可能是從表內PT竄入的，這一情形的概率更大一些。

一旦PT出現損壞，但是發現PT串聯電阻并沒有出現損壞的跡象，針對這一原因進行分析可知，因為鐵損以及銅損的作用，銅損還會對電流造成一定的影響，所以會出現電流增大的現象，電流一旦增大，發熱量也就會隨之增大，這樣就產生了渦流損耗的現象，這一現象與磁感應強度與電源的頻率具有直接的影響，一旦磁感應強度增大，那么就很容易出現PT燒損的現象，電流也會發生不同程度的變化。并且在鐵損的影響下，電阻出現了發熱的狀況，所以說PT燒損并沒有影響到串聯電阻，而是自身出現了燒損的現象。

在燒斷的時候，貼片電感需要承受較大的過壓，在過壓的同時就會對邏輯板上的電容以及芯片造成不利的影響，很容易出現損壞的現象，在終端內部的PT初級與次級線圈的比例大約是1：1，所以線圈具有較為密集的匝數，如果次級出現開路的情況，那么就容易引起反沖過壓現象的出現，與此同時，如果初級輸入的電壓過高，那么也會造成反沖過壓較高的現象，從邏輯板上就可以看出芯片以及電容都存在過過壓的現象，因為曾經有燒壞的痕跡。

改進措施：由于雷電過壓造成的破壞是不可避免的，在安裝調試終端的時候，必須做好相應的防雷手段，確保變壓器接地可靠，裝設性能優良的防雷器；另外終端在線和線中間應該裝設壓敏電阻，建議降低終端內PT的變比。

1.2 遠程通信故障

通訊模塊出現故障也較常見，如CDMA終端中出現了模塊損壞，部分終端在更換損壞模塊正常運行一段時間之后模塊又被損壞。

引起模塊損壞最重要的因素在于模塊終端在不停撥號，使得模塊內部在不停地復位。終端在處理過程中，一個撥號周期由很多環節組成：通訊模塊的初始化，交換聯通數據信息，獲得IP地址。這其中的任何一個環節出現失敗，都是使得通訊模塊復位。

具體的改進措施有以下三點。（1）使用容量更大的路由器，容量應該超過終端數的25%，另外也可以提升驗證服務器的工作效率，強化相關配置使其能夠處理大量終端并且發放認證，提升驗證路由器的工作性能；（2）現場終端使用dormant形式，如果沒有通訊的時候物理鏈路進行釋放；（3）對終端通訊處理流程進行優化，盡力確保模塊的安全，在最大限度上延長模塊的使用周期。

2 電能計量表計及終端可靠性設計

2.1 抵抗雷擊設計

為確保電能計量表計及終端的安全，必須采取一定的防雷保護措施。電源部分可以使用壓敏電阻、限流電阻。抵抗雷擊設計可以看出壓敏電阻可以對電源浪涌起到非常好的保護效果；由于浪涌造成的大電流熱敏電阻可以起到一定的保護作用；2路RS485用到的電源和主電源之間完全被隔離，這樣就確保了在主電源回路中產生的浪涌不會對RS485回路造成任何影響。

2.2 數據冗余設計

在規劃電能存儲的EEPROM資源的時候必須要留出3倍冗余數據空間，在4個完全不相干的EEPROM區域中寫入電能數據。為了使得數據的安全性得到保障，以提升在錯誤操作下相關數據信息留存的機率，應該盡可能的分散分布冗余數據存儲空間。在使用這些數據信息時，認真檢查各組數據，防止發生程序跑飛時的時候將各組備份數據同時寫入。

2.3 抵抗沖擊電流設計

電能計量表計及終端在正常運行的過程經常會出現短路故障，一旦發生斷裂故障在瞬間便會引起幾千安的沖擊電流，現階段在現場已經裝設了斷路器跳閘保護裝置，然后斷路器存在20ms的時間延遲，就在這20ms的時間內，沖擊電流就很有可能將表計及終端破壞。為了避免這種情況的出現，首先需要做的就是提升采樣電阻的功率值，另外就是對其采取一定的保護措施，R113、R101以及R102都是0805封裝，表內CT一次側出現過流的時候不會對其造成影響；表內CT的初級線圈橫截面積非常大，這樣在過大電流的時候可以保護CT不被損壞。

結束語

綜上所述，本文主要對電能計量表計以及終端可靠性的情況進行了研究，分析其在現實生活中常見的一些問題，并且提出了幾點解決措施，希望可以在今后的工作中避免類似問題的出現，能夠更好的穩定電能計量表計以及終端，這樣才能促進我國電力行業更好的發展。

參考文獻

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