探討如何有效降低電能表計量故障率

費洋

摘要：減少電能表對電流量的錯誤計算、降低電能表計量故障的發(fā)生對于電力企業(yè)來說非常重要。文章對于電能表內(nèi)部造成電流量計算錯誤的不同故障分別進行了處理與分析，并在研究之后針對不同種類的故障進行了不同種類的工藝改革和零件更換，以求降低電能表計量故障的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：電能表;計量故障;分時計量;故障率分析

1 電能表計量故障發(fā)生原因

1.1 用電容量過大

用戶用電量超出常規(guī)范圍，使電能表無法承受，最終走向毀壞。此現(xiàn)象多發(fā)生在偏遠落后山區(qū)，其所采用電能表量程過小，或者非法分子自做手腳，導(dǎo)致電能表計量能力失常，由于缺少科學(xué)用電知識，隨意運用超大功率電氣設(shè)備，導(dǎo)致電能表超負荷工作，超出其正常的計量范圍，從而引發(fā)其中的繼電器觸點變形、燒毀等問題，導(dǎo)致計量故障。

1.2 電能表材料質(zhì)量低下

電能表自身材質(zhì)、質(zhì)量如果達不到合格標(biāo)準(zhǔn)，也容易造成內(nèi)部元件的損毀，計量失常問題。電能表中最為脆弱的設(shè)備為：電解電容器，因為其運行易受其所處環(huán)境溫度的影響，溫度達到零下6度時，電解電容器的正負極板將無法有效集聚電荷，影響電壓正常形成，造成極板間電壓急劇下降，從而引發(fā)電表中的電壓也失常，從而影響計量芯片的常規(guī)計量，進而引發(fā)了計量故障。

1.3 不科學(xué)的設(shè)計

電能表是一個高精度、高技術(shù)的電能計量設(shè)備，其由多種元件、設(shè)備結(jié)構(gòu)而成，任何一個元件如果未能常規(guī)科學(xué)地設(shè)計，都可能導(dǎo)致計量失誤。例如：最為關(guān)鍵的計量芯片，其參數(shù)匹配設(shè)計，芯片選型等都可能影響計量芯片計量功能的發(fā)揮。

1.4 惡劣環(huán)境的影響

經(jīng)過長期的科學(xué)實踐證明，惡劣的外界環(huán)境會對電能表計量帶來一些影響。特別是當(dāng)電能表所處環(huán)境溫度過低時，會導(dǎo)致計量失準(zhǔn)，溫度問題是一個原因，其他因素還包括惡劣的自然條件，例如：雷電襲擊、霧霾空氣污染等，惡劣的自然環(huán)境會加劇電能表的腐蝕和破壞，影響其精準(zhǔn)計量。

1.5 人為破壞問題

人為破壞是另一大主要問題，不法分子為了減少電費支出，想法設(shè)法在電能表上做手腳，通過破壞電能表內(nèi)部構(gòu)造、改變計量等方式，引發(fā)人為破壞問題，進而導(dǎo)致了嚴(yán)重的電能計量故障。

2 電能表常見的計量故障與解決對策

2.1 故障現(xiàn)象

電能表未出現(xiàn)正常的脈沖信號，計量功能暫停，導(dǎo)致原本應(yīng)該計量的電能無故消失。導(dǎo)致這一故障問題的原因關(guān)鍵在于計量芯片，其可能存在破損問題。

當(dāng)前多數(shù)采用電子式單相電能表，其計量功能的發(fā)揮在很大程度上取決于計量芯片。由于計量芯片質(zhì)量低下、不科學(xué)的設(shè)計、損壞問題等所導(dǎo)致的計量失準(zhǔn)、電量消失等問題已成關(guān)鍵，實際的電能表工作過程中，由于受到內(nèi)外因素的干擾，例如：雷擊因素、風(fēng)力因素等，也會對計量帶來一定威脅，在計量芯片設(shè)計參數(shù)不合理狀態(tài)下，會加劇故障的發(fā)生。目前，我國電能表中所采用集成芯片，具有測量精準(zhǔn)、科學(xué)等優(yōu)勢，芯片內(nèi)含兩路模數(shù)轉(zhuǎn)換器，這種集成芯片通常對靜電放電相對敏感，在電氣設(shè)備出現(xiàn)大規(guī)模的靜電放電問題時，芯片內(nèi)部器件很容易受損。對此可以看出，必須加大對芯片外圍參數(shù)的設(shè)計與調(diào)整，同時加大防靜電力度，維護器件功能。

解決對策：科學(xué)優(yōu)選芯片外圍的參數(shù)匹配，優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)參數(shù)匹配，才能從根本上保護電能表安全，防范外力襲擊。這其中最為關(guān)鍵的是電源電路中壓敏電阻的配備。實際的電子電路，受到外界雷擊時，如果其中出現(xiàn)過電壓，則將加劇電路腐化速度，影響電路正常運轉(zhuǎn)，導(dǎo)致計量失誤、失準(zhǔn)等問題。可以將壓敏電阻設(shè)置于電源電路，以此控制電路過電壓問題，維護整個電能表系統(tǒng)的安全，然而其中的弱點體現(xiàn)為：當(dāng)流經(jīng)壓敏電阻中的電流過大，超出其自身可以吸收的界限時，則可能出現(xiàn)壓敏電阻擊穿短路等問題，從而帶來故障，甚至導(dǎo)致壓敏電阻自身的熔斷故障，對此則要重點優(yōu)選壓敏電阻，具體體現(xiàn)為：（1）所選壓敏電阻，其峰值電流必須達到一定指標(biāo)，在8000A以上，保證其安全運行、低成本投入;（2）電子元件。實際裝配過程中，控制壓敏電阻兩側(cè)引腳長度，因為通常情況下，引腳和電源進相端之間的距離越小，壓敏電阻自身抵御過電壓的能力也會增強。這是由于如果導(dǎo)線過長，就會出現(xiàn)過大的雜散電感，導(dǎo)致巨規(guī)模的電流在電感中產(chǎn)生超大的壓降，導(dǎo)致壓敏電阻限制電壓也對應(yīng)提高，喪失了其保護功能;（3）科學(xué)安排壓敏電阻引線，使其盡量拉開同信號線之間的距離，其方向要垂直于信號線，而絕非平行，這樣才能預(yù)防浪涌電流的襲擊;（4）科學(xué)布線線路板。實際的線路板設(shè)計過程中，一方面需要照顧到計量芯片的功能，分析其對電磁輻射的承受力，另一方面也要照顧到其模擬信號的功能。電能表中的計量芯片承擔(dān)較為繁重的任務(wù)，需要進行數(shù)據(jù)的全盤轉(zhuǎn)換，同時，也要有效處理信息，必須加大科學(xué)布線力度，重點圍繞特殊敏感地帶實施隔離處理，發(fā)揮對芯片的安全保護功能。對此具體可以采取以下方法：把模擬電源、數(shù)字電源二者的回路有效分離，從而控制此回路的阻抗。計量芯片同敏感線路必須被安全有效地隔離開來，防止噪音或電磁的干擾。實際布線過程中，必須把模擬接地回路、數(shù)字接地回路二者分離開來，在二者間設(shè)置鐵氧體，為了達到抵御電磁干擾，應(yīng)該把模擬接地隔離開來。

這一過程中重點要做好鐵氧體的選型，為了抵御電磁干擾，可以把分流器同鐵氧體串聯(lián)起來，這是由于鐵氧體自身具有一定的阻塞功能，能夠有效抑制靜電電流，控制其上升速度，鐵氧體能夠有效吸收來自于雷電的高頻能量，滯留住這些能量，防止其干擾其他電器元件，發(fā)揮保護功能。

2.2 故障二：電能表非正常顯示，導(dǎo)致電量損失

現(xiàn)階段，供電企業(yè)多采用電子式電能表，采用液晶顯示屏來呈現(xiàn)電量值，實際使用過程中，常出現(xiàn)顯示屏不顯示問題，意味著電能表故障出現(xiàn)，會影響電量的正常計量。

故障原因：可能是計量芯片故障，該故障還可能來自于電源電路、CPU裝置。

防范策略：（1）電源電路故障防范方法：加大對電能表內(nèi)部元件的優(yōu)選力度，優(yōu)選安全穩(wěn)定、性能優(yōu)質(zhì)、易于長期使用的電解電容;（2）CPU故障防范：安裝看門狗電路，防范中央處理器的程序滯阻問題，一旦出現(xiàn)此問題，則將出現(xiàn)一個信號，其負責(zé)讓CPU復(fù)位，以此來激活CPU，使其再次進入初始化狀態(tài)，高速運行。或者想法設(shè)法優(yōu)化CPU抵御電磁干擾性能，具體的策略：優(yōu)化接地模式，對電源線、電氣元件、設(shè)備等實施科學(xué)地安裝、設(shè)計、布局。

2.3 故障三：電子表通訊失常

實際的接口編程或抄表操作無法正常進行，因為看不到正常顯示的數(shù)據(jù)。

引發(fā)此故障的原因為：中央處理器芯片自身遭到損壞，通訊接口芯片也受到一定程度的破損。

防范策略：（1）把握好電能表配置環(huán)境，重點關(guān)注其中的光線度，明確其是否會影響紅外光的接收，特殊情況下除去電能表所處環(huán)境中的光源，保持環(huán)境整潔，減少灰塵對接口的不良干擾;（2）優(yōu)選芯片型號，通常RS485為首選，而且其要同數(shù)字電路部分進行光電隔離，加大對RS485輸出端口的選擇力度，具體把握以下幾點：第一，RS485輸出端口同強電端子之間要保證一定的耐壓承擔(dān)能力，達到4kV的標(biāo)準(zhǔn);第二，A端子與B端子二者中間可以承受一定的電壓，最大標(biāo)準(zhǔn)達到380V。

3 總結(jié)

電子式電能表的產(chǎn)量正在逐年增長，電能計量裝置準(zhǔn)確與否，直接關(guān)系到供用電雙方的經(jīng)濟利益。普及電能計量裝置誤差檢定方法和穩(wěn)定性測量方法，提高電能計量裝置的穩(wěn)定性、可靠性，已迫在眉睫。加強穩(wěn)定性測量，采取相應(yīng)技術(shù)措施提高電能計量裝置的穩(wěn)定性，降低計量裝置的故障率具有十分重要的意義。

參考文獻：

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