智能電能表時(shí)鐘異常原因及預(yù)防

田甜

在智能電能表使用的過(guò)程中，確保時(shí)鐘準(zhǔn)確具有一定的重要性。基于這種認(rèn)識(shí)，本文對(duì)智能電能表時(shí)鐘異常故障進(jìn)行了敘述，然后對(duì)時(shí)鐘異常原因進(jìn)行了探究，并提出了時(shí)鐘異常故障的預(yù)防方法，從而為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

【關(guān)鍵詞】智能電能表 時(shí)鐘異常 原因

在智能電網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中，智能電能表是高級(jí)量測(cè)體系中的重要部分，不僅將對(duì)電能計(jì)量產(chǎn)生影響，同時(shí)也將對(duì)用電信息的采集和傳輸產(chǎn)生影響。但從實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看，智能電能表會(huì)出現(xiàn)時(shí)鐘異常的情況，不僅會(huì)導(dǎo)致用電信息采集受到影響，還會(huì)引發(fā)客戶對(duì)電費(fèi)計(jì)量工作的投訴。因此，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)智能電能表時(shí)鐘異常原因的分析，從而有效進(jìn)行該類故障的預(yù)防。

1 智能電能表時(shí)鐘異常故障分析

智能電表需要對(duì)多時(shí)段的電量進(jìn)行計(jì)量，并對(duì)與用戶用電有關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，所以對(duì)時(shí)鐘有一定的準(zhǔn)確性要求。就目前來(lái)看，智能電表?yè)碛歇?dú)立時(shí)鐘芯片和電表芯片SOC這兩種模式，前一種擁有計(jì)時(shí)功能，芯片可與IC總線連接完成數(shù)據(jù)的讀寫輸入。SOC模式為智能電能表的專用芯片，對(duì)時(shí)鐘電路RTC、MCU和液晶顯示器進(jìn)行了集成應(yīng)用，并采取數(shù)字補(bǔ)償?shù)却胧┨岣邥r(shí)鐘準(zhǔn)確性。出現(xiàn)時(shí)鐘異常，就是智能電能表出現(xiàn)時(shí)間失準(zhǔn)或日期不準(zhǔn)的情況，液晶屏上會(huì)出現(xiàn)“ERR-08”的標(biāo)識(shí)。

2 智能電能表時(shí)鐘異常原因分析

2.1 時(shí)鐘電池電路問(wèn)題

智能電能表時(shí)鐘出現(xiàn)異常，可能與電池電路問(wèn)題有關(guān)。在電池欠壓或電路存在設(shè)計(jì)缺陷的情況下，時(shí)鐘短路就會(huì)出現(xiàn)斷電的情況，繼而出現(xiàn)日期或時(shí)間異常的情況。電池電路設(shè)計(jì)是否合理，關(guān)系到電能表能否準(zhǔn)確計(jì)時(shí)。在電路中，電源會(huì)經(jīng)過(guò)降壓、整流和濾波處理。經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓，并經(jīng)過(guò)二極管D10的處理，則能得到5.7V的電壓。經(jīng)過(guò)二極管D11和D12，電壓則會(huì)被劃分為VDD和ZVCC兩路，并分別為數(shù)據(jù)電路和載波通信這兩路提供電源。正常的情況下，VDD電壓為5V，而時(shí)鐘電池電壓為3.6V，所以D9將對(duì)電池電壓進(jìn)行截止，從而利用電源為時(shí)鐘供電。如果VDD電壓不超過(guò)3V，D9則處于導(dǎo)通狀態(tài)，能夠利用電池供電。如果液晶屏顯示“ERR-04”，表示時(shí)鐘電池故障。該故障產(chǎn)生的原因，可能由電路器件損傷、內(nèi)部雜質(zhì)等硬件短路、內(nèi)部有原因引起。在高溫高濕或震動(dòng)等條件下，電能表內(nèi)部線路板可能出現(xiàn)新回路，繼而導(dǎo)致電池電路出現(xiàn)故障。如果制造工藝不良，導(dǎo)致助焊劑殘留在電路板表面或器件管腳虛焊，也會(huì)引起時(shí)鐘失準(zhǔn)。此外，在電路存在軟件設(shè)計(jì)缺陷的情況下，也會(huì)出現(xiàn)這一故障。比如在停電后MCU無(wú)法進(jìn)入休眠狀態(tài)，就會(huì)導(dǎo)致電池過(guò)度損耗。

2.2 時(shí)鐘軟件設(shè)計(jì)問(wèn)題

在智能電能表時(shí)鐘PCB板的可靠性設(shè)計(jì)過(guò)程中，如果存在軟件設(shè)計(jì)缺陷，也將導(dǎo)致時(shí)鐘異常。比如在采用SOC模式的情況下，未能做好外部電容頻率曲線、晶振負(fù)載電容參數(shù)等內(nèi)容的分析計(jì)算，就會(huì)導(dǎo)致時(shí)鐘出現(xiàn)異常。如果選用的計(jì)算補(bǔ)償數(shù)據(jù)算法并不科學(xué)，也會(huì)導(dǎo)致時(shí)鐘異常。此外，智能電表時(shí)鐘電路本身功耗較低，抗干擾性相對(duì)較差。比如在SOC模式下，負(fù)載電容和石英晶體就在外圍電路中，較難進(jìn)行外部干擾的抵抗。如果未能做好抗干擾設(shè)計(jì)，就會(huì)出現(xiàn)時(shí)鐘跑飛的情況。而在MCU與時(shí)鐘芯片進(jìn)行通信的過(guò)程中，發(fā)生波形失真或外部干擾等問(wèn)題，也將導(dǎo)致時(shí)鐘異常。

2.3 采集終端對(duì)時(shí)問(wèn)題

對(duì)于智能電能表來(lái)講，采集終端為其主要的通訊設(shè)備之一。而在采集終端進(jìn)行抄表運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)自動(dòng)對(duì)電能表進(jìn)行校時(shí)。如果采集終端本身時(shí)鐘存在異常，就會(huì)導(dǎo)致電能表出現(xiàn)時(shí)鐘異常。所以，如果發(fā)現(xiàn)某個(gè)采集終端下屬不同批次電能表出現(xiàn)時(shí)鐘異常問(wèn)題，還要對(duì)采集終端是否存在時(shí)鐘異常情況進(jìn)行檢查。具體來(lái)講，就是要對(duì)采集終端的集中器參數(shù)F33進(jìn)行檢查，確認(rèn)其自動(dòng)校時(shí)功能是否開(kāi)啟。確認(rèn)其處于開(kāi)啟狀態(tài)后，要檢查集中器是否出現(xiàn)時(shí)鐘異常。比如在集中器存在時(shí)鐘超差問(wèn)題時(shí)，其每隔15天將進(jìn)行一次自動(dòng)對(duì)時(shí)，從而導(dǎo)致下屬電能表出現(xiàn)時(shí)鐘超差問(wèn)題。此外，如果某個(gè)用戶出現(xiàn)有規(guī)律的電能表時(shí)鐘異常問(wèn)題，也有可能與采集終端時(shí)鐘異常有關(guān)。

3 智能電能表時(shí)鐘異常故障的預(yù)防

3.1 時(shí)鐘電池電路故障處理

針對(duì)時(shí)鐘電池電路故障，還要加強(qiáng)電路設(shè)計(jì)過(guò)程中的硬件質(zhì)量檢測(cè)，確認(rèn)電路是否存在導(dǎo)致電池產(chǎn)生過(guò)度損耗的缺陷。同時(shí)，需要加強(qiáng)電池有關(guān)元器件的質(zhì)量檢查，并在完成電路設(shè)計(jì)后進(jìn)行安全性能測(cè)試。此外，還應(yīng)利用采集系統(tǒng)和液晶顯示屏進(jìn)行電池欠壓等問(wèn)題的提示，以確保電池故障能夠得到及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理。對(duì)于電池生產(chǎn)廠家來(lái)講，則要做好電池生產(chǎn)和加強(qiáng)電池可靠性檢測(cè)，避免電路出現(xiàn)短路、虛焊等問(wèn)題，進(jìn)而確保時(shí)鐘電路不會(huì)出現(xiàn)斷電等問(wèn)題。

3.2 時(shí)鐘軟件設(shè)計(jì)問(wèn)題處理

針對(duì)時(shí)鐘軟件設(shè)計(jì)問(wèn)題，還要加強(qiáng)軟件的可靠性設(shè)計(jì)，即加強(qiáng)對(duì)電容頻率曲線等曲線的擬合，并加強(qiáng)對(duì)電路有關(guān)參數(shù)及數(shù)據(jù)算法的計(jì)算和驗(yàn)證，然后進(jìn)行電路可靠性測(cè)試，以預(yù)防時(shí)鐘異常問(wèn)題的出現(xiàn)。此外，還要盡量降低外部干擾對(duì)時(shí)鐘電路和MCU的影響。具體來(lái)講，就是使電路遠(yuǎn)離電能表外殼，并將負(fù)載電容和石英晶體放置在芯片附近，然后利用地線將電容與晶體包圍起來(lái)，中間不進(jìn)行其他線路的布設(shè)，以減少電路所受干擾。

3.3 采集終端對(duì)時(shí)問(wèn)題處理

針對(duì)采集終端時(shí)鐘異常引起的電能表時(shí)鐘異常，可以要求終端供應(yīng)商在出廠前將時(shí)鐘設(shè)置為自動(dòng)校時(shí)功能關(guān)閉狀態(tài)。在實(shí)際進(jìn)行終端安裝和使用時(shí)，則可以結(jié)合實(shí)際需求在主站進(jìn)行對(duì)時(shí)參數(shù)F33的召測(cè)，從而完成時(shí)鐘自動(dòng)校時(shí)功能的開(kāi)關(guān)狀態(tài)控制。而將自動(dòng)校時(shí)功能開(kāi)啟后，還要進(jìn)行時(shí)鐘召測(cè)，并在成功后進(jìn)行集中器校時(shí)命令的開(kāi)啟。完成校時(shí)候，則要將廣播校時(shí)功能關(guān)閉。如果操作人員未及時(shí)關(guān)閉該功能，系統(tǒng)則會(huì)在15分鐘后自動(dòng)關(guān)閉該功能。

4 結(jié)論

通過(guò)分析可以發(fā)現(xiàn)，智能電能表出現(xiàn)時(shí)鐘異常現(xiàn)象，可能與電池電路故障、軟件設(shè)計(jì)問(wèn)題和采集終端對(duì)時(shí)問(wèn)題有關(guān)。所以，想要預(yù)防時(shí)鐘異常故障的出現(xiàn)，還要加強(qiáng)電池電路設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和采集終端對(duì)時(shí)功能管理。因此，相信本文對(duì)智能電能表時(shí)鐘異常原因展開(kāi)的分析，能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作的開(kāi)展提供指導(dǎo)。

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作者單位

國(guó)網(wǎng)山東省電力公司冠縣供電公司 山東省冠縣 252500