淺析運行中智能電表常見故障及診斷意見

摘 要：提高對運行中智能電表的故障診斷能力，是充分保證電能計量的準確性和可靠性，以及供用電雙方利益的重要手段之一。為保證智能電表的正常工作，方便實驗室檢定人員在工作中對故障類型進行準確判斷和處理，本文依托國家計量檢定規程中規定的檢定項目和檢定方法，在分析論證的基礎上總結了智能電表在運行中常出現的故障類型，并歸納了一些可供參考的診斷意見。

關鍵詞：智能電表；故障；診斷意見

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.151

0 引言

智能電網技術不斷發展，智能電表作為電網的重要終端，在智能電網中發揮著舉足輕重的作用，不僅擁有電能計量、檢測功能，還增加了實時自動監測、信息存儲及處理、費用控制、信息交互等功能，可以很大程度上滿足電力監察的信息化和時效性需要。而智能電表在實際運行若干年后陸續出現的各種故障，影響著電能的正確計量和數據的及時采集，因此對智能電表的故障進行全面系統的判斷并形成較為科學有效的處理手段，尤為重要。

1 實驗室常規檢定項目及檢定方法

計量實驗室常規檢定辦法通常以JJG 596-2012《電子式交流電能表》為依據，相應檢定項目含：外觀檢查、交流電壓試驗（首檢需要）、潛動試驗、基本誤差、儀器常數試驗（含有功、無功）、時鐘日計時誤差、起動試驗等[1]。

2 智能電表在運行中的常見故障及其分析

生產運行實際中，常見的智能電表發生故障通?？蓺w結為：工作質量問題，外界環境問題，不可抗力影響，設備質量問題。

工作質量問題指由于計量工作人員對電能表參數的設置不正確或因誤接線導致計量器件開裂，破損，造成計量失準。

外界環境問題是指用電環境異常，如運行電壓超標、諧波、工頻強磁場、環境溫濕度超標、鹽霧等，以及竊電、過負荷、運行中外力損毀等外部因素造成計量失準。

不可抗力影響例如火災、地震、雷擊、冰凍雨雪災害等自然因素導致電表發送質量故障，造成計量失準。

設備質量問題包括：外觀損壞、計量性能故障、顯示單元故障、存儲單元異常、控制單元異常、通信問題、電源單元故障、費控異常、其他質量問題。

現從某地市供電公司2018年全市13717只故障計量表計進行隨機抽樣，從12個月的故障表中抽取36個案例，各類故障案例數量如下表：

其中，由設備質量故障問題引起的案例占80.5%，為主要故障因素；由工作質量問題，外界環境問題，不可抗力影響及其他原因造成的案例分別占5.6%，8.3%，5.6%，故本文將主要針對設備質量問題作簡要分析。

2.1 外觀損壞

電能表出現尾該固定不牢，接線柱、螺絲出現銹跡、甚至斷裂等現象，造成表計銘牌字跡不清楚、計度器顯示不清晰、表殼損壞、封印破壞等現象，稱之為電能表外觀損壞。

此外由于接線螺絲未擰緊、雷擊過壓、元器件排布不合理發生短路等發生瞬時過電流造成電能表燒毀，即燒表，也可歸類于外觀損壞。

造成電能表外觀損壞的因素可歸結為：（1）生產設計不合理，生產質量不達標；（2）電能表長期處于長日照，高濕度或鹽霧等較差工作環境；（3）外部應力破壞，人為操作不當。

2.2 計量性能故障

常見的計量性能故障表現：誤差超差、潛動不合格、不起動、表計停走、無錯接線時屏幕顯示Err-56等。

2.2.1 誤差超差

電能計量誤差代表電能表計量的準確度，是電能表最重要的考核指標之一，實際生產工作中電能表誤差超差的表現為：施加電壓和電流，電能表脈沖指示燈頻閃，但裝置無誤差值顯示；施加電壓和電流，檢定裝置檢測結果為誤差超差，有時表現為明顯負超差。

造成電能表誤差超差的因素可歸結為：（1）電脈沖輸出回路故障，由元器件損壞引起或電脈沖輸出端與PCB電路板脈沖輸出口接觸不良導致；（2）計量用的片式電容存在虛焊、連焊，導致相應芯片基準電壓或采樣電壓失穩，或者因誤接線所造成。

2.2.2 潛動

電能表發生潛動是指當電能表只施加電壓、沒有電流負荷時，表計產生電脈沖并計量。現場具體表現形式為用電客戶家中沒有用電器工作時，電能表有電量累加。

導致電能表無負荷潛動的因素可歸結為：（1）由于電阻短路等原因造成電流采樣回路不正常工作，電流采樣紊亂；（2）由于生產工藝問題造成計量回路電氣元件虛焊，無法正常采樣；（3）受外部影響產生感應電流，如錳銅片在工頻電磁場的影響下產生感應電流，影響采樣。

2.3 顯示單元故障

智能電能表通常采用液晶方式顯示計量信息，可通過輪顯按鍵了解用電狀況[2]。

顯示單元故障指液晶屏幕出現亂碼（如FFFF）、彩虹閃爍、字符缺筆畫、黑屏等現象，但是表計本身仍能正常計量。

造成液晶顯示故障的因素可歸結為：（1）電壓問題，液晶屏電源器短路或燒壞；（2）外界因素的干擾，如紅外干擾，背光燈失控，導致液晶屏出現程序混亂和損壞；（3）顯示模塊元件質量原因，造成液晶驅動片損壞、液晶屏不正常工作。

2.4 存儲單元異常

電能表存儲單元異常通常表現為：電表底自動清零、存儲電量丟失、電量數據出現突變：包括電量數據飛走、倒走，以及總示數≠峰+谷。

造成存儲單元異常的因素可歸結為：（1）電源故障，存儲器電源失壓，造成其工作點偏移；（2）存儲芯片異常，無法進行有效的數據存儲，造成電表數據丟失；（3）外界電磁場、靜電、雷電以及繼電器和接觸器動作瞬間產生強信號干擾，可能導致成存儲器數據被篡改。

2.5 控制單元異常

電能表控制單元故障通常體現在繼電器故障，具體表現為：負荷過載，繼電器沒有按照相關指令動作；當用電客戶電費余額富足，繼電器誤動作發生跳閘動作。

造成繼電器故障因素可歸結為：（1）繼電器的制作工藝不佳、電路欠壓以及載荷能力不足，對繼電器觸點容量的保護裕量設置不合理；（2）繼電器出廠參數配置不當，導致電流負載過大，發生繼電器保護燒毀等情況；（3）電能表程序混亂。

2.6 通信問題

現代智能電能表可通過RS485、電力載波（寬帶、窄帶）、微波等通信方式與采集終端進行信息交互。通信類的故障主要表現為通信異常，即紅外接口損壞、485接口損壞、232接口損壞、脈沖接口損壞、載波模塊損壞等。

造成通信故障的因素可歸結為：（1）通信參數配置不當。波特率、校驗模式不匹配，寄存器看門狗關閉，通信延時，都會引發通信異常；（2）硬件問題。由于硬件電路元件接觸不良，通信模塊負載能力有限，造成通信連接不穩定；（3）外界強信號影響，如雷電、高頻磁場等強能量信號耦合進入通信線路，使通信紊亂甚至發生芯片爆炸。

2.7 電源單元故障

電能表電源單元故障主要表現有：上電無現象、電表死機、時鐘電源異常等。其中時鐘故障作為電源單元故障的主要表現形式，大致可分為：時間日期不準確；時鐘電池欠壓。

導致時鐘故障的因素可歸結為：（1）時鐘硬件電路排布不合理，導致電源輸出不理想，實時時鐘發生掉電；（2）時鐘程序設計存在缺陷，如斷電仍處于高功耗狀態，可造成時鐘電池欠壓；（3）時鐘生產工藝不高，或則線路板所處環境不佳，直接關系到芯片晶體能否正常運行。

2.8 費控異常

費控故障即指供電企業無法控制負載的通和斷，導致發生電費拖欠的現象。

費控故障的主要表現為：用戶身分認證不合格，即電表內部安全密鑰模塊和安全密碼設置之間缺少穩定的安全信息防護模式；遠程控費紊亂，即在對智能電表下達費控指令之后，智能電表不能迅速跳閘，或者在跳閘之后不能及時合閘。

導致費控故障的因素可歸結為：（1）控制回路故障。控制元器件存在虛焊現象，高溫條件下控制回路結構不穩定，導致繼電器出現故障；（2）由于繼電器內部接觸不良或者繼電器工藝不合格，出現瞬間大電流燒毀繼電器[3]。

2.9 其他質量問題

除上述較為典型的故障類型外，電能表在生產實際中還可能出現斷相、逆相序報警以及表計內有異物等故障。因此類故障數量較少，不具代表性，需要針對不同故障進行一對一分析，此處不做具體描述。

3 運行中智能電表常見故障處理方法

對于遇到現場電能表運行故障時，以不妨礙電力客戶正常用電，將影響降到最小為原則，一般采取以下幾種處置方法：

（1）遇到個別故障無法在現場迅速查明并解決的，選擇直接換裝新表。

（2）遇到少量表計參數設置原因引起的故障，由廠家配合對電能表進行現場參數調整。

（3）遇到整批由于元器件質量、軟件或硬件設計問題，選擇批量換裝新表，并將未安裝的電能表進行退換貨處理。

（4）在實驗室檢測中發現電能表問題，網省電力公司一般要求廠家整改或批量退貨。

對于生產管理側，要從源頭和全過程把控智能電表的質量，建立健全相關質量管理體系和質量監督體系。從采購，到室內檢定，到安裝后故障分析和檢修，每項工作都需嚴格管控，將制度落實到實際工作中；另一方面還需建立供應商評價體系，把控智能電表供貨前后的質量檢測，確保安裝使用的電表性能穩定、安全可靠。

此外，在電表裝出運行時，要注意電表的使用環境，考慮溫濕度、用戶負荷等情況，注意這些外部因素可能導致電表發生何種類型故障。同時，廠家在生產電表時要充分考慮各種環境因素條件，提高元器件的質量、提高生產工藝。

4 結束語

本文綜合分析闡述了運行中智能電表的常見故障并給出對應的分析和診斷意見，對今后電能表檢定人員在判定和處理故障表具有一定的指導意義。由于工作環境的復雜性以及負荷變化的多樣性，在今后生產實際中，電能表的故障分析處理將更加具挑戰性，需要不斷的思考和探索，建立更為科學完善的處理體系，確保電能計量無差錯，保障供用電雙方的利益。

參考文獻：

[1]鄭天.智能電能表檢測方法及檢定裝置的研究[D].西安科技大學，2016.

[2]劉崇偉，李韻.智能電能表故障甄別與防范技術研究[J].計量與測試技術，2017，44（07）：95-96+99.

[3]李帆，王委，郭寒，丁黎.淺談運行中智能電能表的常見故障及解決措施[J].電測與儀表，2016，53（S1）：128-130.

作者簡介：陳偉峰 （1994-），男，福建連城人，碩士在讀，助理工程師，初級資產管理員，研究方向：計量表計檢測、電能表資產管理。