智能電能表常見故障及解決措施分析

【摘要】智能電能表以其諸多優點得到了廣泛的應用，但在應用過程中不可避免會出現各種故障，文章結合筆者工作經驗對智能電能表各部件的常見故障進行了分析，并提出了相應的解決策略，具有一定的實際參考價值。

【關鍵詞】智能電能表；故障

隨著電力用戶的不斷增加，電力系統規模得到了迅速擴大，電力信息化系統建設成為了國家電網公司重要的發展方向。電力用戶用電信息采集系統作為一個重要組成部分，是實現電力用戶“全覆蓋、全采集”目標的關鍵，而智能電能表又是最基礎、最重要環節，智能電能表的推廣和應用不僅提升了電能計量、計費水平，還有效防范了電費拖欠，提高了電力整體工作效率。目前智能電能表以其諸多優點而得到了廣泛的應用，已經成了電力系統不可或缺的部分。可以說智能電能表的可靠性將對電能的采集產生直接影響，也關系著千萬家用戶的安全、穩定用電。因此，對智能電能表常見故障進行研究具有一定的實際意義。文章主要以單相智能電能表為研究對象，分析其在使用過程中常見的故障和解決的措施。單相智能電能表實質還是屬于多功能電能表范疇，只不過在多功能電能表基礎上融入了費控、無線和載波等功能，其主要有測量單元、通信單元、數據處理單元等模塊組成，具體包括CPU、R5485通信接口、紅外通信接口、電源、備用電池、LCD顯示、背光顯示、存儲器、ESAM模塊、計量芯片RN8209、時鐘芯片R8025T、電壓采樣、電流采樣等部分。受環境、人為、設計等因素的影響，各個組件不可避免會各類出現故障，為了保障智能電能表的正常運行，需要針對不同的故障采取有效的解決措施，根據筆者的歸納總結主要包括以下幾類常見故障。

1.燒表故障分析及處理

通過筆者對近年來的智能電能表故障調查統計分析得出，燒表故障占到了智能電能表故障總數的30%以上，居于故障首位，導致智能電能表無法正常使用，直接報廢，因此需要格外關注。智能電能表燒表原因較多，主要有以下幾種：表內RC供電電源燒毀；過負荷使用，造成電流取樣線路或內置繼電器燒壞；接線端子接觸不良；表內變壓器初級線圈燒壞；將強電接在脈沖輸出端子上，燒壞光耦；在安裝過程中將繼電器輸出端子零線端接線錯誤引起表內短路。對于此類故障的處理關鍵在于故障的預防，通過智能電能表的嚴格造型、計量裝置配置的改換、裝表接電的規范以及用電檢查工作的加強來避免燒表故障的產生。

2.超差故障分析及處理

超差故障也是比較常見的，主要可分為計量精度超差、多功能口故障兩類。

（1）計量精度超差。計量精度超差具體表現于以下四個方面：其一，加電壓和電流，誤差值不顯示，但脈沖燈閃爍。此現象與表計計量部分，脈沖線夾連接，脈沖輸出部分的連焊、虛焊，元器件損壞有關，逐個查看即可。其二，加電壓和電流，脈沖燈不閃，誤差不顯示。若計量部分無虛焊、連焊現象且元器件沒有損壞，很大程度上是由于電壓、電流采樣部分的故障所導致的。其三，誤差、超差。計量部分電路故障是主要原因，如阻性誤差正常、感性超差，大多是由計量部分片式電容的虛焊、連焊、錯焊、開裂所引起的；智能電能表運行環境的惡劣也會造成采樣電阻老化，電阻阻值偏移，誤差超差產生。其四，加電壓電流，其它功能正常，但不計電量。這種情況一般是由于計量芯片CF腳未能把有功功率脈沖信號送往MCU處理造成的。

（2）多功能口故障。無日計時脈沖、日計時誤差超差、時段投切不合格是典型的多功能口故障。無日計時脈沖發生時，需要測試時鐘晶體是否起振，查看多功能口螺絲是否松動，電路有無明顯連焊、虛焊現象，觀察表計、時鐘運行是否正常，若都無問題，則主要是日計時輸出電路故障，可通過測試電路找到故障點。當日計時脈沖輸出正常但超差時，時鐘部分電路可能存在虛焊、搭錫現象，32.768kHz晶體頻率值也許未在規定范圍內，若是外部時鐘芯片，當然可直接測量輸出頻率是否超差。對于時段投切的不合格，多功能口硬件電路和RS485通訊是主要原因，需重新測試時段投切功能即可，但也有因內部元器件焊腳脫落引起的故障，重新焊接即可解決故障。

3.電池故障分析及處理

鋰電池電量耗盡時，會造成程序和數據丟失，因此鋰電池的質量對整個智能電能表的安全運行起著至關重要的作用。鋰電池的常見故障是電池無電，原因可能是產品本身質量問題，也可能由電路板漏電產生。電池正常時，用萬用表測兩端電壓應為3.66±0.02V，若小于3.64V則為不合格產品。隨著貯存時間的加長和環境溫度的升高，質量較差的電池在高溫長時間貯存后可能因電壓不足而失效，造成數據丟失。電池接頭接觸不良或連接電池的跨接器開路，也會造成斷電后電池因電源無法供入而失效，因此，選用高質量的鋰電池和日常的定期檢查工作是必不可缺的。

4.顯示故障分析及處理

智能電能表的顯示屏時常會出現不顯示或者顯示亂碼，直接影響著數值的查看，另外，背光顯示也會出現不亮、長亮或者顏色差異等現象，需要及時加以處理。

（1）顯示屏故障。液晶顯示故障表現為接通、斷開電源時電液晶屏不顯示、通電時液晶屏正常而斷電時液晶屏不顯示、液晶屏缺筆畫、液晶屏淡、液晶屏閃爍。可用萬用表測量電池是否欠壓，檢查MCU相關管腳有無虛焊和連焊，MCU是否有程序，晶振是否起振，如果都正常，可能是液晶顯示屏本身的質量問題。液晶顯示屏中的數字缺筆，一般都是因為芯片和液晶管腳虛焊造成的。由于液晶的特殊特性，在表計存放時應避免高溫、高濕，否則會損傷偏光片或蝕斷電極。液晶屏偶爾也會顯示亂碼，如某單相智能電能表通電檢查時，發現該電能表液晶屏顯示的當前總電能量為100000.00kWh，而實際應為000000.00kWh，這種亂碼的出現也是由于液晶管腳虛焊造成的。

（2）背光故障。背光故障多表現為背光不亮、背光長亮、背光顏色差異。大多是因為背光電路虛焊、連焊、錯件以及元器損壞所導致的。長期過負荷會使LED壽命減短，LED亮度輸出與溫度成反比，所以在使用時應盡量減少電路發熱，并做好散熱處理。

5.通信故障分析及處理

智能電能表的通信系統主要分為RS485通信和紅外通信兩部分，故障直接表現為不通信，抄表失敗。

（1）RS485通信故障。通信波特率設置不正確、表地址錯誤、輔助端子RS485線接反、表計485接口松動、RS485部分元器件連焊、虛焊、裝反、485電壓不正確等都會造成RS485通信失敗，需要對這些設置進行逐一查看，特別是波特率參數，一般電能表為1200bps，而智能電能表為2400bps，容易忽視和遺忘。

（2）紅外通信故障。紅外通信故障主要有兩種情況：其一，用掌機抄表時，有通信符號但抄表失敗，即紅外接收正常，主要檢查紅外發射管是否裝反、虛焊或損壞，或者Q2、R80、R78、R79等元器件是否有虛焊、連焊；MCU的18管腳TXHW和其他管腳之間是否虛焊或連焊，MCU的18管腳到R80之間是否斷路。如果這些部分正常，可通過更換紅外發射管來確定其是否損壞。其二，紅外抄表通電，有通信符號但抄表失敗，或者電能表抄表無反應，說明電能表沒有收到紅外信號，應先著重查看紅外接收部分電路，更換紅外接收管。還要考慮通信規約是否正確，若通信規約正確，則可用萬用表測量紅外接收管輸入、輸出管腳電壓。如果電壓及線路均正常，再用示波器測量波形，如果波形正常，可能是紅外接收管到MCU的部分線路有問題；如果波形不正常，則可能是紅外接收管損壞，需要更換。

6.費控故障分析及處理

費控故障具體表現為兩種，一是身份認證不合格，二是遠程費控不合格。身份認證不合格主要是ESAM芯片問題，應檢查其是否插反或插錯，有無折腳。在密鑰下裝時如果中間突然中斷，可能會發生后面的密鑰不能下裝的情況，所以在密鑰下裝時電能表的狀態應相對穩定。遠程費控不合格首先要考慮控制電路和繼電器兩方面，若電路部分無明顯故障，可以用另一個好的繼電器來檢測，以確定是繼電器故障還是電路故障，縮小故障范圍。特別是繼電器由于工作溫度、觸點接觸不良、瞬間大電流等原因極易出現故障，需要選擇質量較好的繼電器。

7.結語

智能電能表在運行過程中會出現各種故障，這就需要工作人員根據工作經驗，利用全面觀察法、現場測試法、橫向比較法、軟件代碼分析法等來判斷故障位置和故障原因，從而有針對性的采取有效的解決策略，以保證智能電能表及時恢復運行。

參考文獻

[1]李玨煊.單相智能電能表故障模式及影響分析[D].北京：華北電力大學，2012.