電能計(jì)量表計(jì)及終端運(yùn)行可靠性研究

摘 要：近幾年來，隨著用電信息采集系統(tǒng)在我國的大力推廣和建設(shè)，運(yùn)行于現(xiàn)場的電能計(jì)量表計(jì)和終端產(chǎn)品的可靠性質(zhì)量問題也越來越被重視，本文首先介紹了電能計(jì)量表計(jì)和終端可靠性研究在我國的應(yīng)用現(xiàn)狀及趨勢，可靠性預(yù)計(jì)方法，分析電能計(jì)量表計(jì)和終端產(chǎn)品的典型故障，總結(jié)出影響產(chǎn)品可靠性的關(guān)鍵因素并提出了保證產(chǎn)品可靠性的方法，為供電企業(yè)電能計(jì)量表計(jì)和終端產(chǎn)品可靠性研究提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：用電信息采集；電能計(jì)量表計(jì)；終端；可靠性

中圖分類號(hào)：TM933.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2014） 16-0000-01

現(xiàn)階段用電信息采集與監(jiān)測的主要設(shè)備是電能計(jì)量表計(jì)和終端，目前它的主要功能有電能計(jì)量、瞬時(shí)值測量、需量計(jì)量與統(tǒng)計(jì)、電能質(zhì)量監(jiān)測、事件記錄與主動(dòng)上報(bào)、遠(yuǎn)程通信、本地通信、下行通信和負(fù)荷控制等，廣泛應(yīng)用于供電企業(yè)與電力用戶之間的電能計(jì)量、電量結(jié)算以及用電管理。現(xiàn)階段國內(nèi)的電能計(jì)量表計(jì)及終端種類繁多，數(shù)量龐大，運(yùn)行環(huán)境又比較復(fù)雜，而且都是持續(xù)運(yùn)行。隨著電子技術(shù)信息技術(shù)和用電管理水平的不斷提高，生產(chǎn)廠家不斷研究和推出性價(jià)比更高、功能更強(qiáng)大的電能表計(jì)和終端。用戶也在根據(jù)自身需要，從過去單純的功能和性能的追求，又增加了對(duì)產(chǎn)品可靠性和產(chǎn)品壽命的追求。本文將針對(duì)其可靠性做如下分析：

一、我國對(duì)電能計(jì)量表計(jì)和終端的研究現(xiàn)狀

我國對(duì)電能計(jì)量表計(jì)和終端的可靠性研究和應(yīng)用還在初級(jí)階段，作為使用方的供電企業(yè)與生產(chǎn)方都沒有對(duì)該產(chǎn)品的使用壽命和質(zhì)量足夠的重視。對(duì)于產(chǎn)品的可靠性生產(chǎn)方還沒有做出理論性依據(jù)，使用方還沒有掌握準(zhǔn)確有效的檢查方法。

二、電能計(jì)量表計(jì)和終端的典型故障分析

電能計(jì)量表計(jì)及終端的典型故障主要有電源故障失效，遠(yuǎn)程通信故障，RS485通信故障、顯示故障、載波故障、軟件故障、電壓電流采樣故障等等。據(jù)統(tǒng)計(jì)其中最主要的三大故障是電源故障和遠(yuǎn)程通訊故障，下面將對(duì)這兩大故障進(jìn)行簡要分析。

（一）電能計(jì)量表計(jì)和終端的電源故障

現(xiàn)場電能計(jì)量表計(jì)和終端在計(jì)量設(shè)備故障統(tǒng)計(jì)中最為常見的一種故障現(xiàn)象是燒表、電源及主板損壞。引起這種現(xiàn)象的原因主要是雷擊，在變壓器接地不良或沒有接地的情況下，零線電壓將很高，高壓會(huì)通過其它相線尋找最薄弱點(diǎn)泄去將能量釋放，這樣在線與線之間就會(huì)有很高的過壓產(chǎn)生，由于終端電源線與線之間是沒有壓敏電阻保護(hù)的，這樣高壓就會(huì)損壞終端。因此我們?cè)诎惭b調(diào)試終端時(shí)一定要注意做好防雷措施，變壓也要可靠接地，并加裝防雷器，并且在終端電源線與線之間加裝壓敏電阻。

（二）電能計(jì)量表計(jì)和終端的遠(yuǎn)程通訊故障

現(xiàn)場終端通訊模塊故障現(xiàn)象在電能計(jì)量表計(jì)終端的故障統(tǒng)計(jì)中較為常見，有些終端由于模塊損壞導(dǎo)致無法遠(yuǎn)程通訊，而更換了新的模塊，運(yùn)行一段時(shí)間后，模塊又出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象。模塊終端不斷的撥號(hào)，模塊內(nèi)部不斷復(fù)位是模塊損壞的直接原因。在終端處理中，一個(gè)撥號(hào)周期包括初始化通訊模塊，聯(lián)通數(shù)據(jù)交換，獲取IP，如果有任何步驟失敗，便會(huì)軟復(fù)位通訊模塊，進(jìn)入下一個(gè)撥號(hào)循環(huán)。針對(duì)這個(gè)問題，首先我們應(yīng)增大路由器的容量或提高驗(yàn)證路由器的工作效率和性能，同時(shí)優(yōu)化電能計(jì)量表計(jì)和終端遠(yuǎn)程通訊的處理過程，以盡量保護(hù)終端模塊，延長其使用壽命。

三、電能計(jì)量表計(jì)和終端的可靠性設(shè)計(jì)研究

通過實(shí)際運(yùn)行中針對(duì)電能計(jì)量表計(jì)及終端出現(xiàn)的故障情況，在針對(duì)故障模塊或者元器件采取改進(jìn)措施的同時(shí)，還應(yīng)該針對(duì)影響電能計(jì)量表計(jì)和終端可靠性的關(guān)鍵因素進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)，比如抗雷擊設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)冗余和抗沖擊電流等可靠性設(shè)計(jì)。

（一）電能計(jì)量表計(jì)和終端的抗雷擊設(shè)計(jì)

當(dāng)電網(wǎng)從一個(gè)狀態(tài)切換到另一個(gè)狀態(tài)時(shí)很可能會(huì)形成浪涌電壓，電網(wǎng)在雷雨季節(jié)很容易受到直接或間接受到雷電襲擊而形成的浪涌電壓，電能計(jì)量表計(jì)和終端的電源部分主要是采用壓敏電阻來釋放浪涌電源形成的能量以起到對(duì)電源的保護(hù)，同時(shí)還可以通過增加限流電阻提高電網(wǎng)內(nèi)阻的方式來增強(qiáng)浪涌過壓保護(hù)效果。

（二）電能計(jì)量表計(jì)和終端的數(shù)據(jù)冗余設(shè)計(jì)

受到干擾時(shí)，電能計(jì)量表計(jì)和終端的微處理器很容易出現(xiàn)跑飛等狀況，以至于整個(gè)系統(tǒng)中的操作都陷入混亂當(dāng)中。如果失控程序執(zhí)行到EEPROM寫入操作代碼區(qū)時(shí)，有可能會(huì)錯(cuò)誤改寫其中的電能數(shù)據(jù)。因此我們?cè)趯?duì)電能存儲(chǔ)的EEPROM資源進(jìn)行規(guī)劃時(shí)應(yīng)保留至少3倍的冗余數(shù)據(jù)空間，在4個(gè)不同的EEPROM區(qū)域內(nèi)將電能數(shù)據(jù)寫入。為了保證數(shù)據(jù)的安全性和正確性，減少錯(cuò)誤操作的發(fā)生概率，應(yīng)分布冗余數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間，當(dāng)需要使用這些數(shù)據(jù)的時(shí)候，首先對(duì)各組數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比檢測，然后選取正確的數(shù)據(jù)進(jìn)行使用，同時(shí)修正錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。

（三）電能計(jì)量表計(jì)和終端的抗沖擊電流設(shè)計(jì)

電能計(jì)量表計(jì)和終端在現(xiàn)場運(yùn)行時(shí)有可能發(fā)生短路，短路的瞬間會(huì)產(chǎn)生幾千安的瞬時(shí)沖擊電流。而現(xiàn)場的斷路器保護(hù)跳閘保護(hù)的反應(yīng)時(shí)間大多為20毫秒，就在這十分短的時(shí)間內(nèi)電能計(jì)量表計(jì)和終端的電流采樣電阻就很可能被燒壞，導(dǎo)致電能計(jì)量表和終端計(jì)量不準(zhǔn)確。所以我們必須加大采樣電阻的功率并且對(duì)它采取一定的保護(hù)措施。

四、結(jié)束語

本文首先介紹了國內(nèi)電能計(jì)量表計(jì)和終端產(chǎn)品可靠性研究的現(xiàn)狀和趨勢，并探索了電能計(jì)量表計(jì)及終端可靠性方法，然后對(duì)電能計(jì)量表計(jì)及終端的幾項(xiàng)典型故障進(jìn)行了分析，并針對(duì)電能計(jì)量表計(jì)和終端產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用中的故障情況提出具有針對(duì)性的改進(jìn)措施，并提出三類保證電能計(jì)量表計(jì)與終端可靠性的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，降低了供電企業(yè)因設(shè)備發(fā)生故障而重復(fù)更換的投資成本，使入網(wǎng)產(chǎn)品可靠性檢測水平得到顯著提高，增加客戶對(duì)產(chǎn)品的滿意度。

參考文獻(xiàn)：

[1]祝耀昌.可靠性試驗(yàn)及其發(fā)展綜述[J].航天器環(huán)境工程，2007（05）.

[2]武宏波，王思彤.考慮間歇工作模式的電子式電能表可靠性預(yù)計(jì)[J].華北電力技術(shù)，2011（09）.

[3]張婧婧，杜磊，包軍林.電子元器件與系統(tǒng)可靠性保障的PHM新方法[J].電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗(yàn)，2009（02）.