電子式電能表電量異常原因分析與檢測方法探究

黃旭

梧州市計量測試所 廣西梧州 543000

對用電量的準確計量是電能表的基本功能。在實際應用中，產生異常電量的原因包含：電壓異常、電流異常、結果不正確或脈沖頻率異常所導致的靜態、反轉、輸出和快速運動等[1]。因此，我們需要對電能異常原因進行有效分析，并找出檢測方法，以此提高排除故障的效率。

1 電子式電能表電量異常的原因分析

1.1 電壓異常

此異常可能發生在以下方面：第一，應力引線異常，這是由引線打斷、連接錯誤或引線直接打斷引起的；第二，采樣電壓異常，這可能是分壓電阻損壞，無法正常工作，也可能為濾波電容器損壞，采樣電路直接接地，最終使得所測電量異常；第三，參考電壓異常，這是由濾波電容擊穿所引起的，異常的參考電壓可能會導致出現異常的電流；第四，電能表的信號通道異常，可能是引腳上的虛焊問題，或者是引腳端異物造成的短路；第五，芯片或單片機出現故障，從而使得用電量計算錯誤。

1.2 電流異常

此異常主要發生在電源線有故障時，其產生的可能原因有三：第一，由錳青銅分配器兩端的虛線焊縫引起的，或是電纜未連接且無法工作；第二，采樣電流異常，可能是電壓降低或直接斷電所造成的；第三，在邊界阻力處存在焊接問題，出現連接不良或直接斷裂、分離。這種情況下，對于帶電電路，電阻的關閉間接影響過濾能力的放電過程，對電流采樣信號可能會產生干擾，從而出現間歇性異常電流。

1.3 脈沖異常

此異常集中在脈沖對用電量判斷偏差上，分析時要注意兩點：

一是偏差是否在可接受的范圍內；二是要確認是電磁脈沖偏差還是電子脈沖偏差。

2 電子式電能表電量異常的檢測方法

2.1 電量異常故障分析

例如某臺送檢的DDZY566-Z型單相費控電能表，在電流測量上存在偏差，出現電量異常。經故障分析發現，當選擇負載試驗220V/5A和220V/60A時，智能表格不閃爍，脈沖指示器不閃爍，電流量固定。

2.2 電量異常原因檢測

首先要檢測電量顯示的線路計數器。其標準基于RN8209C，這是單相多功能防竊電計量芯片，能同時提供兩路獨立的有功功率和電流電壓有效值、線頻率、過零中斷等，是將程序中芯片組與單片機隔離開來的測量微通道。

檢測時，輸入電壓220V，測量參考電壓，該表輸出電壓為2.49V，表明參考電壓回路正常。然后檢查測量芯片是否有錯誤，并檢測測量誤差。在檢定裝置上對誤差表的故障性能進行測試，確定電能表故障不是由測量芯片的脈沖輸出電路引起的[2]。

然后檢測單個連接到線路計數器的線路。使用占位符（通用電子測量儀，比如萬用表等），測量連接到單片機電路上的電阻。最終測量結果與設計方案對比沒有偏差，可確定單線裝置和計數回路之間所連接的線路是否異常。最后使用歐安組織檢測端口TEST2、TEST1和CS_CF，以確定光學連接（OP904）和電容器是否異常。

檢測后，如果智能電源模塊正常運行的話，TEST1在TEST2顯示低電平時應當也會顯示低電平。但是，最終的波形結果顯示，TEST1端電流強度異常高。在對回路中絕緣光離合器進行故障排除后，電容器（C910）出現故障，卸下電容器，再測試端口TEST1和CS_CF，波形恢復正常。

綜上可以得出結論：該電能表脈沖燈連接器的C910電容故障，導致出現電量異常。由于C910電容器的主要功能是過濾波形以保護脈沖連接器不受外部干擾信號的影響，當C910電容器不起作用時，TEST1受到CS-CFCPU控制噪聲的影響，LED閃爍，脈沖寬度檢測不正確，導致電流測量無法正常工作。

2.3 檢測方法的針對性選擇

事實上，電子式電能表電量異常的原因還有很多，除上文已提及的，還有用電反向測量、用電異常增加、電能表停電等等。若排除了這些原因，電能表仍未能正常測量，那么，這很可能是電能表的軟件設計錯誤。通常smartslices的異常原因和表現形式很復雜，可能是由不同的錯誤原因在相同的錯誤點造成的。為此，有必要根據異常現象的不同組合歸納出一套有針對性的檢測方法。但是，不同的電能表在設計上會存在差異，使得在不同的位置出現相同的問題。

因此，在實際的檢測和分析中，首先要確定智能計費的軟硬件設計方案。對于參考電壓值，應先檢查測量芯片的規格或直接由制造商提供；第二，有必要根據采樣輸入范圍檢查測量芯片的規格；第三，對于電壓采樣，必須確定采樣方法是否具有電壓電阻或電壓互感器；第四，電流采樣必須用錳銅或電流互感器明確進行；第五，根據通信通道的類型，必須確定哪些通用異步收發器、SCI等；第六，脈沖源必須確定是測量芯片還是單片機。根據電源的不同，必須確定它是由單個源單片機計算的脈沖數字，還是由單芯片+測量芯片傳輸的電流值。確定設計方案和故障組合后，再結合不同原因來確定故障優先級[3]。

3 結語

概括地說，在電子式電能表實際確定用電量時，需要對相應電量異常現象進行綜合分析，以確定其出現的確切原因，并選擇有針對性的檢測方法來確定原因。這有助于解決問題并提高電能表的故障排除效率。