智能電能表常見故障原因及處理分析

摘 要：智能電能表在電網的廣泛應用及關鍵作用，決定了其穩定運行的重要性，但由于智能電能表是由多個元件構成的，加上外部復雜環境的影響，時常會出現各種故障，進而影響智能電能表的工作狀態。智能電能表故障的產生將直接降低電能計量的準確度，給電力企業帶來經濟損失，嚴重情況下還會造成電力事故的產生。因此，本文對智能電能表的常見故障進行統計與歸納，并從中找出故障產生的原因及相應的處理措施，實現智能電能表故障的快速解決，保證其在最佳狀態下持續運行。

關鍵詞：智能電能表；故障；顯示；通訊；計量

中圖分類號：TM933.4 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2018）07-0048-03

Abstract：The wide application and key role of intelligent electric energy meter in power grid determines the importance of its stable operation. However，because the intelligent electric energy meter is composed of many components，combined with the influence of the external complex environment，various faults often occur，and then affect the working state of the intelligent electric energy meter. The failure of the intelligent electric energy meter will directly reduce the accuracy of electric energy measurement，bring economic losses to the electric power enterprises，and will cause the generation of electric power accidents in serious circumstances. Therefore，this paper makes statistics and induction on the common faults of the intelligent electric energy meter，and finds out the causes of the fault and the corresponding treatment measures，so as to realize the quick solution of the fault of the intelligent electric energy meter and ensure its continuous operation under the best state.

Keywords：intelligent energy meter；fault；display；communication；measurement

0 引 言

為了實現用電信息的全覆蓋采集，智能電能表成為了電網建設不可或缺的基礎設備之一。智能電能表以功能豐富、擴展靈活、接口多樣等諸多優點，在電網的穩定、安全運行中發揮著重要的作用。雖然智能電能表經過更新換代，在可靠性方面已經大幅度提升了，但由于其內部電子元件較多，加上運行環境的復雜性，導致故障率仍然高居不下，且故障種類繁多，故障產生的原因也越來越多樣化，時常會影響電網的正常運行，并帶來一定的經濟損失。因此，本文對智能電能表常見的故障原因及處理方法進行研究，這對電網運行狀態的穩定及經濟效益的提高具有重要意義。另外，國家電網公司要求對智能電能表實施全過程的質量管理，跟蹤監控智能電能表的運行狀態及故障問題。因此，本文通過對智能電能表各類故障問題及產生原因的統計與歸納，有利于提高故障分析及處理能力，進而反饋到日常運行管理及智能電能表的設計制造環節，便于后續的日常管理及綜合性能的提高，進而從設計、生產、安裝、運行、管理等多個環節實現智能電能表故障的預防與處理。

1 智能電能表的結構

智能電能表雖然是新的產物，但其電能計量的本質屬性沒有改變，在物理構造、工作原理等方面仍以傳統的電子式電能表為基礎的，只是在功能方面做了完善和擴展，以適應智能電網建設的需求，主要是通過電子、通訊、智能化等先進技術來實現的。因此，智能電能表初了具備傳統電子式電能表的基礎功能外，還增加了費控、零線計量、雙向計量、凍結等功能，同時對通訊規約和安全論證進行了完善。智能電能表主要構成如圖1所示，可以看出其由多個模塊和元件組成，任一部分故障及問題的出現都會對智能電能表的運行狀態產生影響，其元器件的增多在一定程度上也增加了故障產生的幾率。結合本人所在單位智能電能表運行的實際情況，調研相關故障統計數據，將智能電能表主要故障問題歸納匯總，如表1所示。其中表燒、電流開路、停走、時鐘故障所占的比例相對較高，這些具體的故障現象可以歸類為表燒故障、計量故障、顯示故障、通訊故障、電源故障等幾大類別，并對這幾類故障的產生原因與處理方法進行分析。

2 智能電能表常見故障原因及處理

2.1 表燒故障

如表1所示，表燒故障在智能電能表的故障類別中所占比例的最高，而且此類故障產生后直接導致智能電能表無法運行，因此，此類故障需引起高度重視。根據調查統計，表燒故障的產生主要有以下幾個方面的原因：重負荷，由于表內采樣回路端子接觸不良，過熱燒表；未擰緊接線端鈕盒螺絲而增大接觸電阻，過熱燒表；線路板本身存在質量問題，短路燒表；智能電能表的長期超負荷運行，發熱燒壞繼電器；繼電器輸出端子零線端接線錯誤，短路燒表。由此可以看出，表燒故障的產生主要是由智能電能表本身質量問題、安裝工藝不標準、超負荷運行環境等因素導致的，這就要求在監督智能電能表生產質量和保證智能電能表安裝工藝的同時，加強對客戶用電性質的管理。

2.2 計量故障

智能電能表的計量模塊由多個部分組成，主要元器件為電壓、電流采樣元件及計量芯片，計量故障的主要表現是不計量、無脈沖輸出及指示、誤差出錯、誤差超差等。不計量故障產生的原因主要有兩個方面：一是計量芯片及外圍電路存在故障；二是校表寄存器設置值不正確。無脈沖輸出及指示一般是由接觸不良或輸出電路故障導致的。誤差出錯是大多數智能電能表普遍存在的故障，產生的原因較為復雜，校表時常數不一致、接線錯誤、采樣回路短路等都有可能引發誤差出錯。誤差超差也是出現幾率較高的故障，主要是由采樣回路參數漂移、線路板質量問題、計量芯片質量問題等因素造成的，對于該故障的查找與排除，可以通過更換相應的元件來實現。從表1可以看出，計量故障所占比重是比較高的，需要格外重視。

2.3 顯示故障

智能電能表的顯示模塊主要包括字段式LCD液晶屏和驅動芯片兩部分，相應故障的產生也主要是由這兩個元器件所引發的。顯示故障較容易發現和排除，主要故障現象表現為：LCD黑屏、LCD缺劃、LCD花屏、LCD數據顯示混亂、LCD輪顯項及鍵顯項內容不符、LCD輪顯速度異常等，這些故障產生的原因如表2所示。一般情況下，顯示故障較容易處理，主要是由LCD液晶屏及驅動芯片的質量或故障問題所導致的，只需更換液晶屏或驅動芯片即可。

2.4 電源故障

電源故障的產生會衍生出其它故障，因此，該故障也是關注的重點。電源故障多由電池質量問題引發，具體表現為三種故障現象：上電、表計無法正常工作，抄表電池欠壓，時鐘電池欠壓。電源線路故障、看門狗或上電復位電路故障、MCU故障等會影響上電、表計的正常運行。抄表電池欠壓一般是由電池故障所導致的，除了電池本身的質量問題外，電池相關線路問題也會引發抄表電池欠壓。時鐘電池欠壓故障產生的原因與抄表電池欠壓故障類似，主要是由時鐘電池質量問題及線路問題所造成的。需要注意的是，電池鈍化現象一旦產生，會引發出一系列其它部件的故障，例如MCU不能正常工作、存儲器數據丟失、數據突變等，因此，需格外重視電池鈍化現象。

2.5 主控故障

智能電能表的主控體系由單片機、晶振、外圍電路等元器件構成。其主要的故障表現為：時鐘故障、MCU死機、多功能輸出出錯等。時鐘故障主要是由時鐘電池、時鐘芯片等時鐘元器件問題所導致。MCU及晶振故障、軟件損壞均會引發MCU死機，由于MCU芯片引腳密集，若表內出現金屬片異物，有可能會對MCU芯片的正常工作產生影響。多功能輸出出錯主要是由接觸不良、光耦及相關線路故障、多功能參數出錯等原因造成的。

2.6 存儲故障

智能電能表作為計量設備，需要儲存大量的數據，因此，存儲器的正常運行尤為關鍵。存儲器的故障現象主要有電量出錯、LCD顯示數據出錯、電表抄表數據出錯、計量誤差出錯等。此故障的出現很大一部分原因是由于存儲器本身的質量造成的，當然受環境及人為誤操作的影響，選擇高性能的存儲器是避免存儲故障的關鍵。

2.7 通訊故障

通訊功能是智能電能表的基礎功能之一，智能電能表的通訊系統的主要元器件是RS-485通訊芯片，其故障現象比較單一，即不通信、單向通信、通信不穩定等。除了人為的操作、參數設置等原因外，通信配合、硬件質量、MCU故障、程序問題等都有可能導致通訊故障出現。當然，外界信號的干擾也有可能造成通訊的不穩定。

2.8 費控故障

智能電能表的費控系統主要是為了實現對電力用戶用電的遠程控制，主要故障表現為認證失敗及遠程費控不合格。由于該部分的主要構成元器件是繼電器，因此，大部分故障的產生都是由繼電器本身的故障所導致的，處理該故障時一般首先考慮的是繼電器是否出現了故障。

3 結 論

本文主要論述了智能電能表各類故障產生的原因，并將其歸結于元器件質量、運行環境、軟件故障、安裝工藝這四大類，這為故障的預防提供切入點。為了提高智能電能表整體性能，使其處于最佳的工作狀態，建議應該做到以下幾點：首先加強智能電能表設計、生產、制造質量的監督和管理；其次應選擇高性能的元器件；最后提高安裝工藝水平。

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作者簡介：張建（1984.04-），女，遼寧錦州人，工程師，本科。研究方向：智能電能表和資產管理。