新型智能電能表檢測技術的研究及應用

潘 亮，杜啟源

國網內蒙古東部電力有限公司供電服務監管與支持中心，內蒙古 通遼 028000

0 引言

第一塊電能表于1876年面世，隨著科技的發展，電能表逐漸由機械式電能表演變為智能電能表，并在電力物聯網建設進程中得到大力普及和廣泛應用。為了確保電能表在全壽命周期內的可靠運行，需要高度重視智能電能表的檢測工作，提高檢測的標準化水平，通過采用合適的檢測技術對可能存在的故障作出及時分析，進而更好地發揮智能電能表的效能。基于IR46標準的智能電能表，其管理功能和計量功能從硬件方面分別獨立設置智能芯片，以滿足更全面的管理需求和更精準的計量性能。

1 檢測現狀

自IR46標準2012年發布以來，電能表小電流計量檢測技術不斷被研究與發展。雖然已經研發出新的小電流檢測裝置升級方案，但相關檢測技術尚未成熟，主要是由于小電流的產生和測量上未能形成一個科學統一的標準，在實際生產中，廠家大多自行研發相關技術，從而產生了許多問題。同時，未配置齊全且統一的專業檢測裝置，導致現階段所運用的檢測技術，無法滿足IR46標準的電能表檢測的實際需要[1]。

基于IR46標準的智能電能表相比以往的智能電能表，具備全新的功能、技術規范結構和原理，在檢測的方法、項目、流程等方面也存在一定的差別；同時，檢測IR46標準的電能表需運用統一的新型裝置，相關檢測人員未能及時更新檢測知識、提高檢測技能水平，導致難以保證檢測IR46標準的電能表的可靠性。

2 新型智能電能表性能檢測

2.1 管理性能檢測

對智能電能表管理性能的檢測等同于對其軟件功能的檢測[2]，主要檢測內容包括液晶顯示、紅外信號輸出、智能費控、數據存儲等。先分析邊緣計算功能、文檔、數據流及各項參數，再開展模塊完好測試、功能實現測試。

2.2 通信性能檢測

通信性能的主要檢測內容包括數據通信功能、數據傳輸效率。

（1）數據通信功能。遠程通信屬于新型智能電能表最為關鍵的一項功能。采集主站和電能表之間的數據交換均依據該項功能實現。新型電能表提供的高速通信接口可以實現用電信息的實時采集，有效采集用戶電量數據，同時將這些數據傳送給智能電網；正確識別具體用電情況，將信息數據記錄在電表內存；依托局域網以及廣域網，將其分別輸送給采集主站。

（2）數據傳輸效率。對數據傳輸效率的檢測主要分為內部通信接口的測試和外部通信接口的測試。數據傳送時效性的檢測，主要檢測數據庫能否在第一時間接收到上傳的電量等數據；數據反饋時效性的檢測，主要檢測新型智能電能表能否及時把費率變動清晰反饋給用電用戶；遠程控制效果檢測，主要依托通信系統能否對用戶實際用電情況有效檢測，能否及時使用斷電保護舉措。

2.3 計量性能檢測

計量性能檢測與現行標準存在電流參數和準確度等級存在換算關系，標準表比較法的量值溯源關系及檢測方法依然適用，唯一不同的是小電流的檢測精度有所提升。此外，新型智能電能表在諧波、輔助設備影響、耐久性和綜合誤差方面的計量能力有顯著提升[3]。

3 IR46標準下的檢測

3.1 基本誤差測試

根據《電子式交流電能表》（JJG 596—2012）國家計量檢定規程，電能表及裝置的基本誤差用相對誤差表示，其測量結果測量模型為

式中：γ為被檢表的相對誤差；m為實測脈沖數；m0為算定（或預置）的脈沖數。

式中：N為被檢電能表低頻或高頻脈沖數；C0為標準電能表的（脈沖）儀表常數；CL為被檢電能表的（脈沖）儀表常數；KL、KU為標準表外接的電流、電壓互感器變化，當沒有外接電流、電壓互感器時，KL=KU=1。

3.2 通信接口測試

主要對組件間接口進行測試，重點檢測子系統和外部系統彼此間的交互點，對數據交換進行檢查，是一個控制管理及傳遞的過程。

3.3 故障注入測試

該測試方法具有較高的靈活性，依據現有故障模式，形成故障并施加在相應的目標系統，增快發生系統錯誤以及失效的速度，采集回收、分析注入故障的有關反應信息，并提供最終結果。

4 智能電能表的質量控制

4.1 控制生產過程

全面檢測各元件所需材質和開關性能等，確保元件的運用可以符合新型智能電能表的相關標準。相關企業需指定專人親自去廠家展開監督，重點對電能表功能質量和廠家生產能力進行檢測，以便及時發現問題并處理。

4.2 控制繼電器及結構材質

對表殼、端子座等關鍵零部件的材料進行嚴格的質量檢測，防止內部出現損傷且保證其內部的完整性。同時，為了更好地保障電氣安全，延長電能表的使用周期，強化適應周圍環境的性能，需對繼電器有關性能進行檢測，旨在及時找出存在的故障。

4.3 進行抽樣檢測

智能電能表到貨后應進行抽檢，通常會運用抽樣檢測的手段校驗繼電器及其安全性能，確保電能表誤差符合檢定規程的要求，由此為產品合格率提供保障，如合格率沒有達到具體標準，應退貨處理。針對運行狀態下的新型智能電能表，應重視質量跟蹤工作，同時依據電能表實際運行情況。針對存在的運行故障開展模擬測驗，同時制訂更具針對性、可行性的解決方案。全面調查和深入分析收集的異常數據信息，針對異常出現的原因全面了解并妥善處理，保證電能表運行的安全性。

4.4 設定校驗標準

若想讓電能表順利檢測以及穩定運行，必須制定科學的工作標準，提高檢測的規范性。生產廠家有必要將電能表的各種型號樣圖、部件信息等重要資料交付給計量中心，從而避免由于零件難以匹配電能表，對電能表的正常運行造成嚴重影響。同時，廠家需要補充說明電能表的出廠參數、內部設計及功能等，明確部件所用材料的質量，讓元件質量能符合電能表的運行需要。

4.5 進行質量監督

在進行室內檢測時如果發現故障電能表，應將故障產生原因找出且馬上處理，如果無法進行現場處理的應該將其返廠維修。電能表不只是要進行室內檢測，還需要構建并完善整個過程的監督標準，應將重點的計量檢測內容加以明確，針對已投入日常運行的電能表，監督小組需依據抽檢監督計劃進行抽樣檢測，并及時反饋最終的抽檢結果。針對存在故障的新型智能電能表，計量中心需及時進行處理，同批次電能表檢測合格之后需跟蹤后期運行情況。對檢測場地的濕度、溫度、磁場強度等要素嚴格控制，同時需定期評估場地環境，確保和檢測環境實際需求相符合。

5 檢測優化措施

5.1 建立運行穩定的硬件與軟件環境

通過良好的硬件設施及完備的軟件系統為檢測新型智能電能表提供重要保障。深入研究檢測技術、升級優化現有裝置、開發新的檢測設備和技術、研發新型檢測系統等，構建長時間平穩運行的檢測硬件、軟件工作環境，從而為全國的新型智能電能表檢測提供必要的技術保障。

5.2 科學構建與完善有關規程規范

電能表當前的檢定規程，是針對傳統IEC標準框架下的電能表而言的。新型智能電能表檢測內容雖然部分適用，但是當前標準的主要參數變更和限值改變導致以往的檢測規程難以適用。基于此，應該構建以新型智能電能表為基礎的相關使用規程、檢測指導體系，有效指導新型智能電能表的應用，旨在讓我國電能表檢測可以依據統一的規范和標準進行。

5.3 科學構建質量管理及控制體系

質量監管及控制體系屬于重要的質量保障手段。有關該項體系的構建應該關注以下內容：（1）應加大檢驗力度，升級抽樣驗收和全檢驗收工作程序，需要實現全方位變更參數，并通過運用各種新方法構建各層級的質量控制體系；（2）升級系統數據庫，主要囊括全檢及抽樣驗收數據、監督抽檢等相關數據，從而提高質量管理的科學性及有效性。

6 結束語

為了確保電能表功能質量，應針對其軟件性能、計量性能等展開嚴格檢測。從實際檢測情況看，無論是硬（軟）件設施還是檢測人員配備上均存在一定問題，導致傳統檢測技術難以滿足現階段的檢測要求，使新型裝置無法實現批量生產。為了解決上述問題，需從操作規程、裝置環境、控管體系和技能進行完善，以保障新型智能電能表的使用性能。