提高電子式電能表的可靠性措施分析

郝韓鵬 儀孝光 趙培哲

國網菏澤供電公司

提高電子式電能表的可靠性措施分析

郝韓鵬 儀孝光 趙培哲

國網菏澤供電公司

雖然電子式電能表與機械式電能表相比，技術含量和綜合性能要優越很多，但計量精準性的影響因素且多了很多。因為電子式電能表的組成部分包含了大量集成電路及電子元件，這些構件性能的變化都有可能對電能表的精準計量產生影響，進而產生計算誤差，導致各種電能計量糾紛的出現。因此，基于電力用戶及供電企業經濟利益考慮，保證電子式電能表計量的可靠性尤為關鍵。電子式電能表主要由軟件系統和硬件設施構成，因此其可靠性也相應包括這兩個組成部分。

電子式電能表；可靠性；抗干擾

引言

分中心管轄范圍內農村以及城鄉結合部較多，恰恰這些地方是竊電集中區域，某些臺區線損極為高，導致計量裝置少計量部分電能，造成公司直接的經濟損失。雖然高壓戶(10kV客戶)、低壓非居民戶(380V客戶)亦存在竊電現象，而且竊電量比較大，但是低壓居民戶(220V)相對于前兩者而言存在著基數大，線路布局亂，客戶分布較為分散，居民法律意識淡薄等特點，所以在低壓居民戶中竊電比例是遠遠高于高壓戶及低壓非居民戶的。因此經過小組討論，抽取某供電所進行實地測試設備，進一步推廣至整個分中心。

1 電子式電能表可靠性設計、預測、改進與提高

考核電能表的可靠性有以下幾個方面：高溫試驗(室溫一85℃)、低溫試驗(-30-85℃)、誤差限試驗、起動試驗、潛動試驗、儀表常數試驗、介質強度試驗、功率消耗試驗。按照《1級和2級交流有功功率電能表》國際標準1Ec6一036和國家標準GB廳一72x5一1998的技術性能指標設計的單相電子式電能表.其可靠性設計過程與可靠性預計及通過預計發現可靠性薄弱環節、采取改進措施來提高其可靠性是我們設計單相電子式電能表的總則和思路，貫穿于設計整個過程。

2 電子式電能表的可靠性措施

2.1 單片機和芯片的選擇

單片機及芯片是電子式電能表的核心構成元件，其性能好壞直接對電能表的計量可靠性產生影響，因此，必須注重單片機及芯片的選擇。首先是單片機的選擇。單片機的選擇過程中，要綜合考慮性能及性價比，優先選擇知名度較高的品牌產品，特別是一些全球性的單片機廠商，不僅種類齊全，而且性能優越、噪音小、抗干擾能力強。其次是芯片的選擇。電子式電能表單相計量芯片有商業級、工業級、軍用級之分，大量實踐表明，選用商業級芯片容易出現故障。而工業級芯片與商業級芯片相比，雖然構成器件大致相同，但組合方式、生產工藝方面會有所區別，各項性能指標要高于商業級芯片，但在使用成本方面與商業級芯片相差不大，因此，因此基于經濟性、實用性及可靠性考慮，推薦選擇工業級的芯片。另外，芯片的選擇還要考慮實際情況，例如電源輸入管腳電壓工作范圍、其IO口的正常工作電壓和電流范圍等。

2.2 采用合理的預熱時間，提高檢定結果的準確度

按照JJG596-1999《電子式電能表》檢定規程和相關制造標準的規定，在確定電能表測量基本誤差之前應對電能表進行充分的通電預熱，預熱時間應滿足生產廠家的規定。而恰恰生產廠家大都沒有在產品說明書中具體注明通電預熱的時間要求，使得計量檢定人員無法明確執行，以致預熱時間長短不一、檢定結果產生偏差。筆者通過對幾種類型電子式電能表在不同預熱時間下的誤差情況進行了試驗，收集了大量數據，并選取了其中較為典型的一組數據，如表1所示。

表1 幾種典型安裝型電子式電能表在不同預熱時間下的測量誤差情況表

從表1可以看出，電子式電能表完全沒有進行通電預熱時的電能測量誤差與充分預熱(60min)后的電能測量誤差相差較大，這說明了對電子式電能表進行充分預熱的必要性。另外，還可發現不同類型電子式電能表達到熱穩定的時間也有所不同，而且與電能表電流采樣方式相關。如：采用錳銅分流器采樣的電能表，因錳銅材料電阻溫度系數很小(約為0·2×10-4/℃)，電阻值幾乎不隨溫度變化，且錳銅片電阻阻值很小(僅幾百微歐)，所以熱穩定所需的時間很短；采用電流互感器采樣的電能表，因電流互感器為電磁元件，功率消耗較錳銅分流器大，且線圈所用銅材料的電阻溫度系數為0·0043/℃，電阻隨溫度的變化比錳銅材料大得多，其特性受溫度影響也較大，所以達到熱穩定所需的時間相對較長。而霍爾傳感器型電能表，因霍爾元件受溫度影響較大的特性，達到熱穩定所需的時間也較長。

3 軟件措施

有效的電能表計量檢定也是提高電子式電能表可靠性的重要舉措之一，而電能表計量檢定主要通過軟件措施來實現。目前主要依據《電子式電能表》標準來實施電子式電能表的可靠性檢定，并結合檢測方法、檢測參數提高其可靠性。在檢驗過程中，一般依據tQ=60*1000(C·K·PQ)公式做啟動試驗，通過tQ與啟動時限的比較得出檢驗結果。而依據文獻所述，在檢測過程中應考慮電能表的測量誤差，但上述方法未考慮進去。因此，為了保證測量結果的精準性，測驗過程中應考慮正負測量誤差。同時，還可通過余熱的方式提高檢測結果的準確度，檢測前以預熱的方式使電能表達到穩定狀態，這樣的檢測結果會更可靠。另外，可通過增加標準表的累計脈沖數來提高標準偏差估計值的測量可靠性，采用n次試驗的結果進行累加然后求平均值可減小實驗誤差。

綜上所述，可以看出，電子式電能表可靠性的影響因素是多方面的，從源頭提高電子式電能表的性能是關鍵，除此之外，還應加強電子式電能表的管理與維護，發現問題及時解決，從而保證電子式電能表可靠工作的持續性。

[1] 危阜勝，肖勇，黨三磊，劉健. 電能計量表計及終端可靠性研究與探索[J]. 電測與儀表，2013(s1).

[2] 齊錢. 電能計量表計和終端的抗沖擊電流設計[J]. 科技信息，2010，(10)：125.