智能電能表時鐘異常原因分析

李景華 師文慧

【摘 要】在智能電能表使用的過程中，確保時鐘準(zhǔn)確具有一定的重要性?；诖?，本文對智能電能表時鐘異常故障進行了敘述，并對時鐘異常原因進行了探究，提出了時鐘異常故障的預(yù)防方法。

【關(guān)鍵詞】智能電能表;時鐘異常;原因

1.智能電能表時鐘異常原因分析

1.1智能電能表質(zhì)量問題

個別廠家智能電能表內(nèi)部電路自身耗電高或是時鐘電池質(zhì)量不過關(guān)，導(dǎo)致智能電能表在長時間或頻繁失壓情況下，電池能量耗盡，造成智能電能表時鐘異常。此異常在智能電能表時鐘異常的誤差中數(shù)據(jù)差值最大，并有可能產(chǎn)生智能電能表時鐘回歸出廠時間狀態(tài)的嚴(yán)重后果。

1.2時鐘電池問題

智能電能表時鐘正常運行的基礎(chǔ)是建立在電池運行的基礎(chǔ)之上，所以，確保電池的安全運行是對于智能電表時鐘運行的保障。電池是保證在突然停電時保證電表不受停電的干擾能夠正常的運行。由于智能電表的特殊性質(zhì)，所以在對電池進行選擇時也具有一定的要求。

電池本身的質(zhì)量不過關(guān)導(dǎo)致電池內(nèi)部短路，引起了電池周圍相關(guān)零件的損害是智能電能表電池故障的主要原因。同時，電能表在外部環(huán)境濕度過高及溫度過高的情況下都有可能造成電能表內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定失去平衡，從而加大了對電能表內(nèi)電池的消耗。其次，在電能表的設(shè)計過程中要考慮到，電能表在停電后要迅速進入低耗能的狀態(tài)，否則將會對電能表內(nèi)的電池造成不必要的消耗，從而減少了電池的使用壽命。最后，在電能表內(nèi)部電池進行安裝的過程中，要注意電池的密封性是否良好、電池內(nèi)部是否有灰塵等問題，如果發(fā)現(xiàn)上述情況要及時的進行處理，確保電能表內(nèi)電池的安全運行[1]。

1.3時鐘軟件設(shè)計問題

在智能電能表時鐘PCB板的可靠性設(shè)計過程中，如果存在軟件設(shè)計缺陷，也會導(dǎo)致時鐘異常。比如在采用SOC模式的情況下，未能做好外部電容頻率曲線、晶振負(fù)載電容參數(shù)等內(nèi)容的分析計算，就會導(dǎo)致時鐘出現(xiàn)異常。如果選用的計算補償數(shù)據(jù)算法不科學(xué)，也會導(dǎo)致時鐘異常。此外，智能電表時鐘電路本身功耗較低，抗干擾性相對較差。比如在SOC模式下，負(fù)載電容和石英晶體就在外圍電路中，較難進行外部干擾的抵抗。如果未能做好抗干擾設(shè)計，就會出現(xiàn)時鐘跑飛的情況。而在MCU與時鐘芯片進行通信的過程中，發(fā)生波形失真或外部干擾等問題，也將導(dǎo)致時鐘異常。

1.4采集終端對時問題

對于智能電能表來講，采集終端為其主要的通訊設(shè)備之一。而在采集終端進行抄表運行的過程中，會自動對電能表進行校時。如果采集終端本身時鐘存在異常，就會導(dǎo)致電能表出現(xiàn)時鐘異常[2]。所以，如果發(fā)現(xiàn)某個采集終端下屬不同批次電能表出現(xiàn)時鐘異常問題，還要對采集終端是否存在時鐘異常情況進行檢查。具體來講，就是要對采集終端的集中器參數(shù)F33進行檢查，確認(rèn)其自動校時功能是否開啟。確認(rèn)其處于開啟狀態(tài)后，要檢查集中器是否出現(xiàn)時鐘異常。比如在集中器存在時鐘超差問題時，其每隔15天將進行一次自動對時，從而導(dǎo)致下屬電能表出現(xiàn)時鐘超差問題。此外，如果某個用戶出現(xiàn)有規(guī)律的電能表時鐘異常問題，也有可能與采集終端時鐘異常有關(guān)。

1.5檢定過程中存在的問題

檢定過程中存在時鐘偏差，未及時送檢時基源或?qū)r基源的應(yīng)用不足，導(dǎo)致安裝前智能電能表存在一定的時差。

2.電能表時鐘的異常

由于電能表的主要功能是對于電量的消耗進行測量，所以對于電能表內(nèi)時鐘的精確度具有很高的要求，一旦時鐘出現(xiàn)了計時不準(zhǔn)確的情況，將會嚴(yán)重影響到電能表的工作質(zhì)量。其中，造成電能表時鐘出現(xiàn)故障的原因有以下幾個方面。

（1）電能表時鐘的電池設(shè)計不合理或是電池的電壓不夠，都會導(dǎo)致電能表內(nèi)的時鐘斷電，無法正常工作。（2）在使用智能電能表時，對于電容參數(shù)、溫度曲線的頻率及電容頻率等數(shù)據(jù)的計算不夠準(zhǔn)確，造成了時鐘準(zhǔn)確性下降。（3）在時鐘芯片與電能表顯示屏進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，由于外界的原因造成了傳輸數(shù)據(jù)混亂，也是時鐘發(fā)生故障的原因之一。在時鐘制造過程中，由于施工不夠規(guī)范，造成了焊接物質(zhì)殘留在電路板的表面，在環(huán)境中的濕度升高時，對于晶振的頻率造成一定的影響，導(dǎo)致了電能表時鐘失去準(zhǔn)確性。

3.智能電能表時鐘異常故障的預(yù)防

3.1時鐘軟件設(shè)計問題處理

針對時鐘軟件設(shè)計問題，還要加強軟件的可靠性設(shè)計，即加強對電容頻率曲線等曲線的擬合，并加強對電路有關(guān)參數(shù)及數(shù)據(jù)算法的計算和驗證，然后進行電路可靠性測試，以預(yù)防時鐘異常問題的出現(xiàn)。此外，還要盡量降低外部干擾對時鐘電路和MCU的影響。具體來講，就是使電路遠離電能表外殼，并將負(fù)載電容和石英晶體放置在芯片附近，然后利用地線將電容與晶體包圍起來，中間不進行其他線路的布設(shè)，以減少電路所受干擾。

3.2避免時鐘異常情況的發(fā)生

（1）在對電能表及電路進行設(shè)計時，應(yīng)充分的考慮到電流表內(nèi)部的穩(wěn)定性，避免由于電路問題導(dǎo)致時鐘出現(xiàn)斷電的情況。并且對時鐘的生產(chǎn)過程進程規(guī)范處理，減少因為生產(chǎn)不規(guī)范造成時鐘失準(zhǔn)。

（2）進一步完善對于電容參數(shù)、溫度曲線的頻率及電容頻率等數(shù)據(jù)的計算方法，提高計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，并且對于計算結(jié)果進行驗證，避免因為數(shù)據(jù)誤差產(chǎn)生的時鐘異常。

（3）利用電能表的信息收集系統(tǒng)對時鐘的運行狀態(tài)進行檢測，發(fā)現(xiàn)問題及時的解決，并對時鐘進行階段性的校準(zhǔn)，確保時鐘的正常運行[2]。

3.3采集終端對時問題處理

針對采集終端時鐘異常引起的電能表時鐘異常，可以要求終端供應(yīng)商在出廠前將時鐘設(shè)置為自動校時功能關(guān)閉狀態(tài)。在實際進行終端安裝和使用時，則可以結(jié)合實際需求在主站進行對時參數(shù)F33的召測，從而完成時鐘自動校時功能的開關(guān)狀態(tài)控制。而將自動校時功能開啟后，還要進行時鐘召測，并在成功后進行集中器校時命令的開啟[4]。完成校時，則要將校時功能關(guān)閉。如果操作人員未及時關(guān)閉該功能，系統(tǒng)則會在15分鐘后自動關(guān)閉該功能。

4.智能電能表時鐘異常的處理辦法

4.1 現(xiàn)場檢查

對時鐘偏差在±5 min 以內(nèi)的智能電能表，使用廣播校時或人工校時，如遠程對時操作失敗可安排相關(guān)人員進行現(xiàn)場檢查處理。

4.2 加密修改

對時鐘偏差在±5 min 以外的智能電能表，若該智能電能表采用2013版規(guī)約，因其編程鍵封印為一次封印，需要用加密的掌機進行修改;對 2013 版規(guī)約以外的智能電能表，可以采用普通掌機或者筆記本專用程序?qū)r，對時時需打開編程鍵，密級與密碼要正確。

4.3 加強管控

對于智能電能表內(nèi)置部件損壞及時鐘電池耗盡的電能表可在現(xiàn)場更換損壞部件或電池，避免再次產(chǎn)生時鐘異常。同時加強表計運輸及安裝工藝管控，避

免智能電能表在運輸安裝過程中出現(xiàn)部件損壞。

4.4 批量更換

對出現(xiàn)大批量時鐘內(nèi)置芯片故障的智能電能表，要做好記錄并及時向生產(chǎn)廠家反映。為保證客戶正常用電和電費準(zhǔn)確，可以先行批量更換。

4.5 定期監(jiān)測

建立智能電能表時鐘異常定期監(jiān)測制度，及時發(fā)現(xiàn)智能電能表時鐘異常問題，加強對問題的分析處理，提高智能電能表健康運行水平。

5 結(jié)語

通過分析可以發(fā)現(xiàn)，智能電能表出現(xiàn)時鐘異?，F(xiàn)象，可能與電池電路故障、軟件設(shè)計問題和采集終端對時問題有關(guān)。所以，想要預(yù)防時鐘異常故障的出現(xiàn)，還要加強電池電路設(shè)計、軟件設(shè)計和采集終端對時功能管理。本文對智能電能表時鐘異常原因展開的分析，能夠為相關(guān)工作的開展提供指導(dǎo)。

參考文獻：

[1] 錢立軍.智能電表時鐘問題分析與對策.電測與儀表，2014.51（13）：29-32.

[2]劉穎，蔡海波.采集終端自動對時異常引發(fā)電能表時鐘問題的分析[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016，03：131.

（作者單位：國網(wǎng)山東省電力公司臨邑縣供電公司）