智能電能表采集電流異常及原因分析

摘""要：隨著科學技術的持續進步，供電行業逐漸進步與發展。在用電信息采集系統中，采集的電流、電壓等數據，反映著智能電能表的運行狀態。為保障供電穩定和用電安全，智能電能表運行穩定的重要性日益凸顯，受到社會各界廣泛關注。基于此，通過分類對各種數據異常現象的原因進行深入探析，具體涉及單相智能電能表電流異常、三相智能電能表電流異常等內容。

關鍵詞：智能電表""數據異常""原因分析""電流異常

中圖分類號："TM645

Analysis"of"Abnormal"Current"Collection"by"Intelligent"Energy"Meter"and"Its"Causes

SHA"Rina""DAI"Wenhai""WANG"YiboIBO""SUO"Ni""ZHANG"Xinyu

Energy"Measurement"Branch，"Inner"Mongolia"Electric"Power"（Group）"Co.，"Ltd.，"Energy"Measurement"Branch，"Hohhot，"Inner"Mongolia"Autonomous"Region，"010000"China

Abstract："With"the"continuous"progress"of"science"and"technology，"the"power"supply"industry"has"gradually"progressed"and"developed."In"the"power"consumption"information"acquisition"system，"the"collected"data"such"as"currentnbsp;and"voltage"reflect"the"running"state"of"the"intelligent"energywatt-hour"meter."In"order"to"ensure"the"stability"of"power"supply"and"the"safety"of"electricity"use，"the"importance"of"the"stable"operation"of"intelligent"energy"smart"watt-hour"meters"is"are"increasingly"prominent，"which"has"attracted"wide"attention"from"all"walks"of"societylife."Based"on"this，"the"causes"of"various"data"anomalies"are"deeply"analyzed"through"classification，"which"specifically"involve"the"current"anomalies"of"single-phase"intelligent"energysmart"watt-hour"meters"and"three-phase"intelligent"energysmart"watt-hour"meters"current"anomalies，"and"other"related"content.

Key"Wwords："Intelligent"energySmart"meter;""Data"abnormal;ity""Cause"analysis;""Abnormal"current

隨著用電信息采集系統不斷優化升級，對數量極為龐大的低壓用戶智能電能表實時數據信息實現了高頻度采集、傳輸和存儲。目前智能電能表按用戶類型可分為單相表和三相表兩種。在海量的數據信息中，智能電能表的電流、電壓和電量等數據異常問題監測相對復雜。由此可見，進行相關研究具有較強的現實意義。

1""單相智能電能表電流異常

1.1""中性線電流大于相線電流

在單相智能電能表的運行中，若出現中性線電流大于相線電流的現象，則表明存在電路故障或不當的用電行為。具體原因如下。

1.1.1""不平衡負載

在非線性負載中，電子設備在運行時，會產生諧波電流，此類電流不會流經相線返回，而是通過中性線返回，導致中性線電流高于相線電流。其次，若原本應該均勻分布在三相上的負載集中在某一相，當該相轉換為單相供電時，額外的電流就會出現在中性線上。

1.1.2""接地不良

當電路系統中存在較多接地不良的設備時，部分本應通過相線返回的電流會尋求最低阻抗路徑，即通過中性線返回，從而造成中性線電流偏高的現象。

1.1.3""中性線斷路

若中性線因老化斷裂、接觸不良等原因發生局部斷開，但仍有部分通路存在，則該部分電流只能被迫從中性線或其他路徑返回，進而造成其電流大于相線電流。

1.1.4""竊電行為

若存在人為非法篡改線路，將使部分電流繞過電能表直接通過中性線返回，進而造成的電流異常。

1.1.5""電能表存在問題

如電能表RS485通信接口數據異常[1]。為保證使用安全，可以在電路中安裝帶有過載保護功能的剩余電流動作斷路器（Residual"Current"Device，RCBO）。這不僅能夠有效切斷故障電流，還能夠減少中性線電流異常的風險。

1.2""相線電流大于中性線電流

在單相智能電能表的運行中，相線電流大于中性線電流的主要原因敘述如下。

（1）外部漏電流或接地故障，若存在線路絕緣性能下降，導致部分電流流傳至地表或其他非預期路徑，而未能正常通過中性線返回，則會造成相線電流相對較大。同時，若電路中的某點與地之間形成短路，導致電流不經中性線而是通過接地途徑返回，從而增加了相線的電流負擔。

（2）電路斷路或接觸不良，如果中性線在電路某處斷開，此時，斷開處不應有電流通過。但在實際中，部分電流會通過電器外殼、金屬管道等間接路徑回流，導致相線電流異常升高。

（3）設備故障，當電動機繞組短路、加熱元件損壞時，都會造成相線電流的大幅增加[2]。

（4）當電能表內部的電流互感器或測量電路出現問題，誤報相線電流（相線電流大于中性線電流）。

針對電能表“相線電流大于中性線電流”的問題，首先，應確保相線與中性線按照標準要求正確接線，并且不存在交叉或接錯的情況。再核實電表的配置參數，確保其與實際電路條件相符，避免因配置錯誤引起的讀數異常。接著，應逐一檢查電路中連接的所有電器設備，尋找有無漏電、短路或內部接線錯誤等問題。然后，使用測試筆或萬用表測試各插座，確認無裸露導體或絕緣層破損造成的間接接觸。在此過程中，應將電路分段，關閉部分電氣設備，分別測量各段的電流，定位問題區域。對于埋墻或天花板內的電線，應考慮磨損或腐蝕問題導致的局部電阻增加。最后，根據檢查結果，采取重新布線或更新電路元件等措施。

1.3""相線電流為負

若存在電流反向流動，如太陽能光伏系統與電網相連時，當光伏發電量超出本地負載需求，多余的電量會被倒灌回電網。此時，相線電流就會表現為負值。其次，若存在連接錯誤，如在安裝或維修過程中，相線和中性線連接錯誤（如進出線接反），會造成電能表誤判電流方向，顯示負電流。也可能是因為電流互感器極性反接，如用于大電流測量的智能電能表配備電流互感器，若極性接反，即使電流正向流動，電能表仍會顯示負電流值。在此基礎上，若電能表的內部硬件或軟件存在故障，如微處理器錯誤計算、存儲器故障、傳感器漂移等，也將導致讀數異常。此外，在特定條件下，感應電機在停止后反轉會在短時間內產生反向電流，造成相線電流為負[3]。

在面對相線電流為負的情況時，首先，應核實相線與中性線的位置關系、電流互感器的極性是否正確等。然后，排查逆功率源。如果有分布式發電或儲能系統接入電網，應檢查其運行狀態，確認是否存在逆功率情況。最后，重啟電能表，觀察讀數是否恢復正常。

2""三相智能電能表電流異常

2.1""三相電流一相為負兩相為正

在三相智能電能表運行中，若出現“一相電流為負，兩相電流為正”的現象時，表明電能系統中存在異常狀況，原因敘述具體如下。

2.1.1""相序錯誤

若三相電的相位順序被顛倒，電能表會誤測電流的方向，導致其中一相電流顯示為負。在實際應用中，發電機、電動機等旋轉設備的場合，相序的正確與否直接影響設備的正常運轉。

2.1.2""逆功率或反饋能量

類似于上述單相電能表的情況，當三相系統中包含可再生能源設備（如風力發電機、太陽能光伏板）或儲能系統時，在發電量過剩的情況下，多余的能量會被反饋給電網，造成一相電流反向流動，即顯示為負值。

2.1.3""電流互感器極性接反

三相智能電能表常采用電流互感器測量大電流，若其中一個電流互感器的極性接反，即使電流正向流動，電能表也會將其識別為反向電流，從而顯示為負值。例如：直接式電能表一相電流線進出線接反，或電流互感器一次進出線L1、L2方向接反，或電流互感器二次電流出線S1與S2接反。

2.1.4""電氣設備故障

部分電氣設備在運行過程中可能會出現諸如電動機堵轉、變壓器短路等故障，進而導致電流異常，其中一相電流反向，表現為負值。

2.1.5""測量誤差

電能表內部的傳感器精度偏差、信號處理邏輯錯誤等，也會造成讀數異常，顯示一相電流為負[4]。

針對上述情況，首先，需確認三相電源的相位順序是否正確，必要時重新調整接線。并核查系統內是否存在逆功率情況，尤其是可再生能源系統和儲能單元，合理規劃能量流向。接著，復查電流互感器接線，確保所有電流互感器極性正確，必要時重新校驗或更換。

2.2""三相電流兩相電流為負一相電流為正

在三相智能電能表運行狀態中，造成“兩相電流為負，一相電流為正”的讀數的原因主要為：（1）逆向功率傳輸，在含有光伏板、小型風電裝置等分布式發電設施的電網中，若發電量超過負荷需求，富余的電能會逆向輸送至主電網，進而導致三相電流中的兩相電流顯示為負。（2）電流互感器接線錯誤。在三相電能表的安裝或維修過程中，如果兩個或以上電流互感器的極性被錯誤接反，電能表將會將這兩相電流識別為反向，顯示為負值。例如，新裝或更換計量裝置時，兩相電流線進出線接反，或電流互感器一次進出線L1、L2方向接反，或電流互感器二次電流出線S1與S2接反，都會造成電能表“兩相為負，一相為正”的顯示。（3）相序混亂，如果三相電的A（紅色）、B（綠色）、C（黃色）任意兩相之間的相序接線錯誤，將會導致電能表誤判電流方向，使得其中兩相電流讀數為負，如A相錯接到B相接口處；B相錯接到C相接口處；或C相錯接至A相。

針對上述問題的應用措施：首先，檢查所有的電流互感器的極性是否正確。然后，確認電能表內部的配置信息，包括相序設置、電流互感器比率，以及電能計算公式是否正確。接著，使用相序表或專業的電力分析儀檢查三相電的相序，確保A、B、C三相的相序與電能表的預期設置匹配。

2.3""三相電流均為負值

在三相智能電能表運行中，若系統采集數據出現電能表三相電流均為負值，則可能存在以下情況。

一是電流互感器極性全部接反。在安裝或維護期間，若三個電流互感器的初級和次級線圈的極性全部接反，則會造成電能表記錄為負值。二是接線錯誤。若三相電能表的接線完全顛倒，即將原本應該接到L1的線接到L2或L3，以此類推，那么電能表會錯誤地解釋電流的方向，從而報告所有相的電流為負。三是非常規電流。在極端情況下，太陽能、風能等大量可再生能源產生的電力遠超當地消費量時，會導致大量的電力逆流入電網，在短時間內導致電能表顯示所有相電流為負[5]。

面對以上情況，除了檢查電流互感器接線外，還需仔細復審電能表的內部配置。此外，還需徹底檢查從配電箱到各個負載的整個電路，包括開關、斷路器和電纜，確保沒有任何接線錯誤或磨損。

3""結語

綜上所述，用電信息采集系統采集的電流、電壓等數據，反映著智能電能表的運行狀態，而電流數據異常隱含的問題相對復雜，如何針對不同的電流數據異常變化現象，采取相應的解決措施顯得至關重要。展望未來，隨著科學技術的進步、計算機模擬技術的應用和大數據分析技術的發展，智能電能表采集電流異常原因的檢測方法更加高效、實用。特別是在智能化和自動化技術的加持下，未來的數據異常檢測將更加依賴于管理的精準決策，因此，由此開展的理論研究與實踐必須得到大力支持。

參考文獻

[1]"KHAN"S"，MUKHER"JEE"B"."Design"and"analysis"of"triboelectric"energy"harvester"with"an"application"in"self-powered"smart"mask"[J]."Journal"of"Electrostatics，"2024，"129"103917-.

[2]"朱迪帆.智能電能表健康狀態評估方法研究[D].石家莊：石家莊鐵道大學，2024.

[3]"傅文進.智能電能表在計量管理中的應用[J].集成電路應用，2024，41（9）：412-413.

[4]"劉月驍，楊廣華，李娜，等.基于遷移學習的電能表運行狀態評估方法[J].自動化應用，2024，65（16）：142-146，149.

[5]蔣成永.智能電能表的應用與維護管理[J].農電管理，2022（12）：34-35.