淺析單相智能電能表故障模式及影響

哈瑋 葛云芳

（國網(wǎng)安徽省電力公司宣城供電公司 安徽宣城 242000）

淺析單相智能電能表故障模式及影響

哈瑋 葛云芳

（國網(wǎng)安徽省電力公司宣城供電公司 安徽宣城 242000）

隨著近年來經(jīng)濟(jì)的快速增長和城市化水平的迅猛提升，人們生產(chǎn)生活對電力資源可靠性和安全性的要求越來越高，國家電網(wǎng)公司為滿足市場需求，不斷加大電網(wǎng)智能化質(zhì)量監(jiān)督、信息采集和管理的研究力度，單相智能電能表作為為其深入發(fā)展提供技術(shù)支持的設(shè)備受到廣泛的關(guān)注，但現(xiàn)階段單相智能電能表在應(yīng)用的過程中故障模式發(fā)生較頻繁，對電力系統(tǒng)的運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重影響，本文針對單相智能電能表的故障模式及影響展開分析，通過燒表故障模式、電池故障模式、超差故障模式、通訊故障模式、費(fèi)控故障模式五種常見的單相智能電能表故障模式的分析，對其產(chǎn)生更加全面的認(rèn)識，為電力系統(tǒng)的可靠性能提升作出努力。

單相智能電能表；故障模式；影響

前言

單相智能電能表除具備傳統(tǒng)電能表基本用電量的計量功能外，為了適應(yīng)智能電網(wǎng)和新能源的使用，還具有雙向多種費(fèi)率計量功能、用戶端控制功能、多種數(shù)據(jù)傳輸模式的雙向數(shù)據(jù)通信功能、防竊電功能等智能化的功能，如果其可靠性得不到保證將直接對電力系統(tǒng)的信息采集、安全管理、正常運(yùn)行等構(gòu)成嚴(yán)重影響，甚至威脅電力用戶的用電安全，所以針對單相智能電能表故障模式及影響展開研究具有重要的現(xiàn)實意義。

1 燒表故障模式及影響

現(xiàn)階段單相智能電表故障發(fā)生中近30％是由于燒表導(dǎo)致，所以對燒表故障的研究一直受到社會的廣泛關(guān)注，此故障模式的發(fā)生不僅會使單相智能電能表的正常運(yùn)行受到嚴(yán)重的影響，甚至使其使用性能喪失，燒表故障模式出現(xiàn)的原因較多，例如單相智能電能表內(nèi)部RC供電電源被燒毀；單相智能電能表被長時間超負(fù)荷連續(xù)應(yīng)用，致使其內(nèi)置繼電器或電流取樣線路被燒損；單相智能電能表接地端線路接觸不良；電能表內(nèi)部變壓器的初級線圈被燒損；脈沖輸出端子處被接入強(qiáng)電，致使光耦受損；繼電器輸出端子零線位置的接線發(fā)生錯誤，致使安裝過程遺留智能表短路風(fēng)險等，結(jié)合單相智能電能表燒表故障模式的出險原因可以發(fā)現(xiàn)，有針對性的預(yù)防是控制其影響的有效途徑，例如嚴(yán)格按照裝表接電的規(guī)范安裝、對其計量配置進(jìn)行有效的改裝更換等[1]。

2 電池故障模式及影響

電池模塊是單相智能電能表模塊的重要組成部分，如圖1所示，由于鋰電池電量不能滿足正常使用將會導(dǎo)致單相智能電能表程序缺失、數(shù)據(jù)不全，遠(yuǎn)程召測為空值，所以鋰電池的運(yùn)行狀況對單相智能電能表的功能發(fā)揮產(chǎn)生重要的影響，由于鋰電池質(zhì)量不達(dá)標(biāo)或電路板存在漏電問題導(dǎo)致的電池?zé)o電；或電池儲存時間過長且儲存環(huán)境溫度不斷升高，導(dǎo)致原本質(zhì)量存在一定缺陷的電池出現(xiàn)電壓不穩(wěn)；或電池接頭接觸不良、跨接器開路等情況是現(xiàn)階段電池故障模式發(fā)生的主要原因，其都可能導(dǎo)致單相智能電能表程序或數(shù)據(jù)缺失，影響電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行，所以在生產(chǎn)的過程中選擇高質(zhì)量電池，日常中對電池有效檢查必不可少[2]。

圖1 單相智能電能表的功能模塊構(gòu)成簡圖

3 超差故障故障模式及影響

計量精度超差和多功能口故障都屬于單相智能電能表超差故障模式，前者主要通過四方面體現(xiàn)：①單相智能電能表在脈沖燈閃爍的同時不顯示加電流、電壓和誤差值，這主要是因為脈沖線夾連接不穩(wěn)、元器件功能不全、脈沖輸出部分焊接不合理或表內(nèi)計量部分存在運(yùn)行缺陷，逐個檢查修復(fù)即可；②在脈沖燈不閃、誤差不顯示的同時加電壓和電流，此現(xiàn)象主要是因為單相智能電能表的電壓或電流采樣結(jié)構(gòu)發(fā)生損壞，檢查修復(fù)即可；③出現(xiàn)超差和誤差，這主要是因為計量部分的電容在焊接過程中出現(xiàn)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)造成，但不排除采樣電阻因環(huán)境影響或長時間運(yùn)行而老化的可能；④在大部分功能正常運(yùn)行的過程中加電壓電流并不計電量，這主要是因為有功功率脈沖信號并未全面有效的通過計量芯片CF傳送到MCU進(jìn)行處理。后者也通過不同的形式體現(xiàn)，一種是無日計時脈沖，其發(fā)生時需要對鐘晶體、多功能口螺絲、電路等進(jìn)行檢測，對表計、時鐘、日計時輸出電路等進(jìn)行詳細(xì)的檢查，逐個排除；一種是日計時脈沖輸出，其發(fā)生時主要對時鐘結(jié)構(gòu)、外部時鐘芯片進(jìn)行檢測；還有一種是時段投切不合格，主要是因為內(nèi)部元器件連接不達(dá)標(biāo)或多功能硬件電路、RS485通訊故障引起，逐個排除即可，以上超差故障模式的出現(xiàn)都會導(dǎo)致單相智能電能表的計量不準(zhǔn)確，侵害電力公司或電力用戶的經(jīng)濟(jì)利益，影響電力市場的公平性，所以應(yīng)及時控制。

4 通信故障模式及影響

RS485通信和紅外通信是現(xiàn)階段單相智能電能表通信故障的主要種類，當(dāng)其發(fā)生時將會直接導(dǎo)致通信終端，智能電能表的抄表功能喪失，電力企業(yè)不能實時、準(zhǔn)確的獲取電力用戶的用電量，影響智能電網(wǎng)的實際功能發(fā)揮，RS485通信故障發(fā)生主要是因為RS485的元器件中存在焊接不達(dá)標(biāo)、安裝失誤的現(xiàn)象，單相智能電能表的地址輸入存在錯誤，通信波特率的設(shè)置與實際需求不符，一般情況下單相智能電能表的通信波特率為2400bps，RS485輔助端子的線路連接出現(xiàn)錯誤、接口松動等，在修復(fù)的過程中要逐一排除。紅外通信故障主要表現(xiàn)在掌機(jī)抄表時存在通信符號但抄表行為失敗和紅外抄表時電能表沒有反應(yīng)兩種情況；前者發(fā)生時主要對紅外發(fā)射管的完整性和安裝效果進(jìn)行檢測，對元器件的焊接程度進(jìn)行判定，必要時可更換紅外發(fā)射管；后者發(fā)生時主要針對紅外接收結(jié)構(gòu)電路檢測，并更換紅外接收管，如果通信公約存在錯誤、示波器對波形測量結(jié)果存在問題也可能會導(dǎo)致其發(fā)生，所以在檢修的過程中都不能忽視。通信功能是智能電能表與傳統(tǒng)一般電能表在功能上的主要差別之一，其有利于電力公司準(zhǔn)確獲取電力用戶的用電量，并結(jié)合其一段時間內(nèi)的用電變化進(jìn)行用電統(tǒng)計分析，進(jìn)而為電力計價提供依據(jù)，所以當(dāng)通信故障發(fā)生時要及時的修復(fù)，判斷故障發(fā)生的原因，進(jìn)行有效的預(yù)防。

5 費(fèi)控故障模式及影響

單相智能電能表的應(yīng)用費(fèi)控故障模式的發(fā)生頻率大幅度降低，如圖2為華北同一階段預(yù)付費(fèi)表（前者）和規(guī)約預(yù)付費(fèi)表（后者）充值不成功故障數(shù)目，但現(xiàn)階段以身份認(rèn)證不合格和遠(yuǎn)程費(fèi)控不合格為主要表現(xiàn)的費(fèi)控故障模式仍然存在，前者發(fā)生主要是因為ESAM芯片安裝出現(xiàn)問題，要對其及時的糾正，另外在安裝密鑰的過程中如果單相智能電能表的運(yùn)行被迫中斷，其安裝過程也會受到限制，所以在安裝的過程中必須對電能表的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效的控制；后者發(fā)生主要是因為控制電路或繼電器發(fā)生故障導(dǎo)致，其中繼電器觸點(diǎn)接觸情況、瞬間大電流出現(xiàn)頻率、運(yùn)行過程中產(chǎn)生的熱量等方面是檢測的重點(diǎn)，當(dāng)費(fèi)控故障發(fā)生時單相智能電能表的基本的智能控制功能將無法正常使用，進(jìn)而限制了其其他功能的發(fā)揮，所以對電力網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行將直接構(gòu)成沖擊，所以當(dāng)費(fèi)控故障模式發(fā)生時應(yīng)及時的進(jìn)行修復(fù)。

圖2 華北同一階段預(yù)付費(fèi)表（前者）和規(guī)約預(yù)付費(fèi)表（后者）充值不成功故障數(shù)目

除上述故障模塊外，單相智能電能表不讀卡、讀卡錯誤，液晶屏黑屏、顯示亂碼，發(fā)生死機(jī)，時鐘不準(zhǔn)，插卡不響，外殼損壞等故障也較常見，也會對單相智能電能表的正常運(yùn)行構(gòu)成一定的影響，甚至造成其全部功能的喪失，導(dǎo)致更加嚴(yán)重的后果，同樣不能忽視[3]。

6 結(jié)論

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，單相智能電能表在電力網(wǎng)絡(luò)智能化發(fā)展過程中起到了重要的基礎(chǔ)和推動作用，其可靠性直接對電力系統(tǒng)的信息采集安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行穩(wěn)定，電力用戶用電安全、可靠等各方面產(chǎn)生重要的影響，所以針對其故障模式及影響展開研究是電力系統(tǒng)發(fā)展、社會進(jìn)步等多方面的共同需求，對其進(jìn)行的相關(guān)研究應(yīng)持續(xù)進(jìn)行。

[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(xué)，2012．

[2]羅冉冉．單相智能電能表可靠性加速壽命試驗研究[D]．北京：華北電力大學(xué)，2012．

[3]陳雄武，胡暉，朱曉光．智能電能表常見故障模式及影響探析[J]．中國高新技術(shù)企業(yè)，2015，08：152～153．

TM933.4

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1004-7344（2016）02-0033-02

2015-12-25