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(jì)量測試所 廣西梧州 543000

對用電量的準(zhǔn)確計(jì)量是電能表的基本功能。在實(shí)際應(yīng)用中，產(chǎn)生異常電量的原因包含：電壓異常、電流異常、結(jié)果不正確或脈沖頻率異常所導(dǎo)致的靜態(tài)、反轉(zhuǎn)、輸出和快速運(yùn)動(dòng)等[1]。因此，我們需要對電能異常原因進(jìn)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(fā)生在以下方面：第一，應(yīng)力引線異常，這是由引線打斷、連接錯(cuò)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(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)異常的電流；第四，電能表的信號(hào)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(jī)出現(xiàn)故障，從而使得用電量計(jì)算錯(cuò)誤。

1.2 電流異常

此異常主要發(fā)生在電源線有故障時(shí)，其產(chǎn)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(xiàn)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(guān)閉間接影響過濾能力的放電過程，對電流采樣信號(hào)可能會(huì)產(chǎn)生干擾，從而出現(xiàn)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(shí)要注意兩點(diǎn)：

一是偏差是否在可接受的范圍內(nèi)；二是要確認(rèn)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(tái)送檢的DDZY566-Z型單相費(fèi)控電能表，在電流測量上存在偏差，出現(xiàn)電量異常。經(jīng)故障分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)選擇負(fù)載試驗(yàn)220V/5A和220V/60A時(shí)，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(jì)數(shù)器。其標(biāo)準(zhǔn)基于RN8209C，這是單相多功能防竊電計(jì)量芯片，能同時(shí)提供兩路獨(dú)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(jī)隔離開來的測量微通道。

檢測時(shí)，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(cuò)誤，并檢測測量誤差。在檢定裝置上對誤差表的故障性能進(jìn)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(gè)連接到線路計(jì)數(shù)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(jī)電路上的電阻。最終測量結(jié)果與設(shè)計(jì)方案對比沒有偏差，可確定單線裝置和計(jì)數(shù)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(xué)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(yùn)行的話，TEST1在TEST2顯示低電平時(shí)應(yīng)當(dāng)也會(huì)顯示低電平。但是，最終的波形結(jié)果顯示，TEST1端電流強(qiáng)度異常高。在對回路中絕緣光離合器進(jìn)行故障排除后，電容器（C910）出現(xiàn)故障，卸下電容器，再測試端口TEST1和CS_CF，波形恢復(fù)正常。

綜上可以得出結(jié)論：該電能表脈沖燈連接器的C910電容故障，導(dǎo)致出現(xiàn)電量異常。由于C910電容器的主要功能是過濾波形以保護(hù)脈沖連接器不受外部干擾信號(hào)的影響，當(dāng)C910電容器不起作用時(shí)，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(dǎo)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(shí)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(shè)計(jì)錯(cuò)誤。通常smartslices的異常原因和表現(xiàn)形式很復(fù)雜，可能是由不同的錯(cuò)誤原因在相同的錯(cuò)誤點(diǎn)造成的。為此，有必要根據(jù)異常現(xiàn)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(shè)計(jì)上會(huì)存在差異，使得在不同的位置出現(xiàn)相同的問題。

因此，在實(shí)際的檢測和分析中，首先要確定智能計(jì)費(fèi)的軟硬件設(shè)計(jì)方案。對于參考電壓值，應(yīng)先檢查測量芯片的規(guī)格或直接由制造商提供；第二，有必要根據(jù)采樣輸入范圍檢查測量芯片的規(guī)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(jìn)行；第五，根據(jù)通信通道的類型，必須確定哪些通用異步收發(fā)器、SCI等；第六，脈沖源必須確定是測量芯片還是單片機(jī)。根據(jù)電源的不同，必須確定它是由單個(gè)源單片機(jī)計(jì)算的脈沖數(shù)字，還是由單芯片+測量芯片傳輸?shù)碾娏髦?。確定設(shè)計(jì)方案和故障組合后，再結(jié)合不同原因來確定故障優(yōu)先級(jí)[3]。

3 結(jié)語

概括地說，在電子式電能表實(shí)際確定用電量時(shí)，需要對相應(yīng)電量異?，F(xiàn)象進(jìn)行綜合分析，以確定其出現(xiàn)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。