探討如何有效降低電能表計量故障率

黎碧琪（廣東電網有限責任公司江門供電局,廣東　江門　529000）

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探討如何有效降低電能表計量故障率

黎碧琪
（廣東電網有限責任公司江門供電局,廣東江門529000）

摘 要：電能表是重要的電能計量裝置，其計量精準度直接關系到整個電力企業抄核收工作的開展。本文分析了電能表計量故障原因以及降低計量故障率的措施。

關鍵詞：電能表；計量故障；原因；控制策略

現代科技的進步，推動了電能表設計水平的提高，然而，其實際運行中依然會出現各種計量問題，必須加大對電能表計量維護力度，找到計量故障產生的原因，采取科學有效措施來防范故障問題，維護電能表的正常運轉，確保其計量功能得以有效發揮。

1　電能表計量故障發生原因

1.1用電容量過大

用戶用電量超出常規范圍，使電能表無法承受，最終走向毀壞。此現象多發生在偏遠落后山區，其所采用電能表量程過小，或者非法分子自做手腳，導致電能表計量能力失常，由于缺少科學用電知識，隨意運用超大功率電氣設備，導致電能表超負荷工作，超出其正常的計量范圍，從而引發其中的繼電器觸點變形、燒毀等問題，導致計量故障。

1.2電能表材料質量低下

電能表自身材質、質量如果達不到合格標準，也容易造成內部元件的損毀，計量失常問題。電能表中最為脆弱的設備為：電解電容器，因為其運行易受其所處環境溫度的影響，溫度達到零下6度時，電解電容器的正負極板將無法有效集聚電荷，影響電壓正常形成，造成極板間電壓急劇下降，從而引發電表中的電壓也失常，從而影響計量芯片的常規計量，進而引發了計量故障。

1.3不科學的設計

電能表是一個高精度、高技術的電能計量設備，其由多種元件、設備結構而成，任何一個元件如果未能常規科學地設計，都可能導致計量失誤。例如：最為關鍵的計量芯片，其參數匹配設計，芯片選型等都可能影響計量芯片計量功能的發揮。

1.4惡劣環境的影響

經過長期的科學實踐證明，惡劣的外界環境會對電能表計量帶來一些影響。特別是當電能表所處環境溫度過低時，會導致計量失準，溫度問題是一個原因，其他因素還包括惡劣的自然條件，例如：雷電襲擊、霧霾空氣污染等，惡劣的自然環境會加劇電能表的腐蝕和破壞，影響其精準計量。

1.5人為破壞問題

人為破壞是另一大主要問題，不法分子為了減少電費支出，想法設法在電能表上做手腳，通過破壞電能表內部構造、改變計量等方式，引發人為破壞問題，進而導致了嚴重的電能計量故障。

2　電能表常見的計量故障與解決對策

2.1故障現象

電能表未出現正常的脈沖信號，計量功能暫停，導致原本應該計量的電能無故消失。導致這一故障問題的原因關鍵在于計量芯片，其可能存在破損問題。

當前多數采用電子式單相電能表，其計量功能的發揮在很大程度上取決于計量芯片。由于計量芯片質量低下、不科學的設計、損壞問題等所導致的計量失準、電量消失等問題已成關鍵，實際的電能表工作過程中，由于受到內外因素的干擾，例如：雷擊因素、風力因素等，也會對計量帶來一定威脅，在計量芯片設計參數不合理狀態下，會加劇故障的發生。目前，我國電能表中所采用集成芯片，具有測量精準、科學等優勢，芯片內含兩路模數轉換器，這種集成芯片通常對靜電放電相對敏感，在電氣設備出現大規模的靜電放電問題時，芯片內部器件很容易受損。對此可以看出，必須加大對芯片外圍參數的設計與調整，同時加大防靜電力度，維護器件功能。

解決對策：科學優選芯片外圍的參數匹配，優化設計，實現參數匹配，才能從根本上保護電能表安全，防范外力襲擊。這其中最為關鍵的是電源電路中壓敏電阻的配備。實際的電子電路，受到外界雷擊時，如果其中出現過電壓，則將加劇電路腐化速度，影響電路正常運轉，導致計量失誤、失準等問題。可以將壓敏電阻設置于電源電路，以此控制電路過電壓問題，維護整個電能表系統的安全，然而其中的弱點體現為：當流經壓敏電阻中的電流過大，超出其自身可以吸收的界限時，則可能出現壓敏電阻擊穿短路等問題，從而帶來故障，甚至導致壓敏電阻自身的熔斷故障，對此則要重點優選壓敏電阻，具體體現為：（1）所選壓敏電阻，其峰值電流必須達到一定指標，在8000A以上，保證其安全運行、低成本投入；（2）電子元件。實際裝配過程中，控制壓敏電阻兩側引腳長度，因為通常情況下，引腳和電源進相端之間的距離越小，壓敏電阻自身抵御過電壓的能力也會增強。這是由于如果導線過長，就會出現過大的雜散電感，導致巨規模的電流在電感中產生超大的壓降，導致壓敏電阻限制電壓也對應提高，喪失了其保護功能；（3）科學安排壓敏電阻引線，使其盡量拉開同信號線之間的距離，其方向要垂直于信號線，而絕非平行，這樣才能預防浪涌電流的襲擊；（4）科學布線線路板。實際的線路板設計過程中，一方面需要照顧到計量芯片的功能，分析其對電磁輻射的承受力，另一方面也要照顧到其模擬信號的功能。電能表中的計量芯片承擔較為繁重的任務，需要進行數據的全盤轉換，同時，也要有效處理信息，必須加大科學布線力度，重點圍繞特殊敏感地帶實施隔離處理，發揮對芯片的安全保護功能。對此具體可以采取以下方法：把模擬電源、數字電源二者的回路有效分離，從而控制此回路的阻抗。計量芯片同敏感線路必須被安全有效地隔離開來，防止噪音或電磁的干擾。實際布線過程中，必須把模擬接地回路、數字接地回路二者分離開來，在二者間設置鐵氧體，為了達到抵御電磁干擾，應該把模擬接地隔離開來。

這一過程中重點要做好鐵氧體的選型，為了抵御電磁干擾，可以把分流器同鐵氧體串聯起來，這是由于鐵氧體自身具有一定的阻塞功能，能夠有效抑制靜電電流，控制其上升速度，鐵氧體能夠有效吸收來自于雷電的高頻能量，滯留住這些能量，防止其干擾其他電器元件，發揮保護功能。

2.2故障二：電能表非正常顯示，導致電量損失

現階段，供電企業多采用電子式電能表，采用液晶顯示屏來呈現電量值，實際使用過程中，常出現顯示屏不顯示問題，意味著電能表故障出現，會影響電量的正常計量。

故障原因：可能是計量芯片故障，該故障還可能來自于電源電路、CPU裝置。

防范策略：（1）電源電路故障防范方法：加大對電能表內部元件的優選力度，優選安全穩定、性能優質、易于長期使用的電解電容；（2）CPU故障防范：安裝看門狗電路，防范中央處理器的程序滯阻問題，一旦出現此問題，則將出現一個信號，其負責讓CPU復位，以此來激活CPU,使其再次進入初始化狀態，高速運行。或者想法設法優化CPU抵御電磁干擾性能，具體的策略：優化接地模式，對電源線、電氣元件、設備等實施科學地安裝、設計、布局。

2.3故障三：電子表通訊失常

實際的接口編程或抄表操作無法正常進行，因為看不到正常顯示的數據。

引發此故障的原因為：中央處理器芯片自身遭到損壞，通訊接口芯片也受到一定程度的破損。

防范策略：（1）把握好電能表配置環境，重點關注其中的光線度，明確其是否會影響紅外光的接收，特殊情況下除去電能表所處環境中的光源，保持環境整潔，減少灰塵對接口的不良干擾；（2）優選芯片型號，通常RS485為首選，而且其要同數字電路部分進行光電隔離，加大對RS485輸出端口的選擇力度，具體把握以下幾點：第一，RS485輸出端口同強電端子之間要保證一定的耐壓承擔能力，達到4kV的標準；第二，A端子與B端子二者中間可以承受一定的電壓，最大標準達到380V。

2.4故障四：電子表出現嚴重的誤差，超越了正常范圍，電能表計量速度失常，該故障相對常見

故障原因：元件連接出現質量問題，例如：錳銅間焊接不牢，引發電流采樣值失真。電壓調整回路，其采樣電阻發生了焊接斷裂等問題。

解決對策：（1）加強輸入變換電路的電阻型號選擇。必須達到一定的精度、功率溫度系數必須合格，保證其性能的長時間、安全發揮；（2）嚴格生產加工監管，重點鎖定裝配環節，控制電路插腳等部位出現虛焊、斷焊、短路等現象；（3）提高晶振元件的質量，檢查其精度合格與否，延長其使用周期，維持其功能的安全、穩定，確保其功能長期發揮；（4）加大溫度管理，控制好溫度的不良影響，為晶振器件創造一個良好的溫度環境，確保它們功能的穩定發揮，同時，也要注意躲避強光照射，反正運轉環境溫度過高。

此外，必須想方設法提高電能表自身的抗干擾性能，這樣才能真正控制故障的出現，具體方法就是加強數據保護，優選高質量的電能表元件，提高各項元件的質量，延長其使用周期，確保電費能夠被有效地回收，同時，要定期做好電能表巡檢工作，確保其計量功能的有效發揮。

3　總結

電能表計量故障問題會影響電能表正常計量功能的發揮，必須加大對電能表的管理，從其設計到元件的選配再到裝配都必須按照科學的規則展開，優化電能表，發揮其使用功能，提高其計量質量，才能維持供電系統抄核收工作的正常開展，維護供電企業經濟效益。

參考文獻：

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DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.182