鐘慈祥王 睿金雅珍

（1.浙江省寧波電力局，寧波315100；2.浙江省嘉興電力局，嘉興314001；3.浙江省紹興電力局，紹興312000）

淺談智能電能表中繼電器的故障及解決方案

鐘慈祥1王 睿2金雅珍3

（1.浙江省寧波電力局，寧波315100；2.浙江省嘉興電力局，嘉興314001；3.浙江省紹興電力局，紹興312000）

目前智能電能表使用中最突出的就是內(nèi)置繼電器問題，他不僅給電能表檢定人員在檢定過程中帶來了不少障礙，也為正常、安全的使用帶來了隱患。筆者就智能電能表內(nèi)置繼電器所引起的各類故障及原因進(jìn)行分析，并從繼電器質(zhì)量、可靠性設(shè)計(jì)、合理使用等方面提出自己的一些看法，為從事智能電能表相關(guān)工作的同事提供參考。

智能電能表；繼電器；安全認(rèn)證；分析；方案

0 引言

根據(jù)國(guó)網(wǎng)智能電能表系列標(biāo)準(zhǔn)要求，費(fèi)控智能表具有內(nèi)置或外置控制繼電器。繼電器的合閘與跳閘，在嚴(yán)格的安全認(rèn)證與數(shù)據(jù)加、解密下進(jìn)行，而內(nèi)置繼電器直接控制用戶用電電源。內(nèi)置繼電器的質(zhì)量、帶載能力、控制安全性、運(yùn)行可靠性，直接關(guān)系到用戶的用電安全，也影響供電部門的服務(wù)工作量。這也正是傳統(tǒng)電能表轉(zhuǎn)換為智能電能表時(shí)面臨的新技術(shù)、新挑戰(zhàn)。本人因工作關(guān)系一直和各個(gè)電能表生產(chǎn)制造廠的服務(wù)技術(shù)人員保持溝通，經(jīng)常跟蹤、統(tǒng)計(jì)供電部門的計(jì)量檢定過程中的不合格表以及安裝運(yùn)行過程中的故障表，總結(jié)出了一些規(guī)律性情況，也想出了一些技術(shù)改進(jìn)方法，現(xiàn)在談一下我對(duì)智能電能表內(nèi)的繼電器問題的一些看法，希望對(duì)后期的電能表設(shè)計(jì)、制造、安裝和運(yùn)行提供一些建設(shè)性的幫助意見。

1 智能電能表的繼電器故障及原因分析

智能電能表技術(shù)要求中規(guī)定：當(dāng)電能表最大電流不超過60A時(shí)宜采用內(nèi)置繼電器。目前電能表使用的內(nèi)置繼電器大都采用磁保持繼電器。磁保持繼電器是指去除激勵(lì)量后，仍能以磁力（由硬磁或半硬磁材料產(chǎn)生）保持激勵(lì)時(shí)狀態(tài)的一種雙穩(wěn)態(tài)繼電器，為其實(shí)施電能計(jì)量和用電控制的一種繼電器。從目前的使用情況來看，內(nèi)置繼電器在檢定、安裝、運(yùn)行和故障維修等出現(xiàn)的問題點(diǎn)主要為以下幾方面：

1.1 檢定時(shí)出現(xiàn)的問題

臺(tái)體在校驗(yàn)電能表時(shí)無法加載電流，主要原因是電表在運(yùn)輸振動(dòng)過程中引發(fā)的繼電器觸點(diǎn)斷開而導(dǎo)致的問題。目前的磁保持繼電器受結(jié)構(gòu)特性的影響，在強(qiáng)烈振動(dòng)下觸點(diǎn)接觸不太可靠。在繼電器開閘狀態(tài)下，臺(tái)體無法進(jìn)行校驗(yàn)電表的操作，如果采取遠(yuǎn)程合閘的方式進(jìn)行軟修復(fù)處理，將會(huì)嚴(yán)重影響校表工作效率，浪費(fèi)工時(shí)。

1.2 安裝時(shí)出現(xiàn)的問題

剛安裝到用戶端的電表，發(fā)現(xiàn)繼電器為斷開狀態(tài)，導(dǎo)致用戶無法用電，供電部門現(xiàn)場(chǎng)不能合閘，要重新?lián)Q上新的電能表來解決投訴問題，導(dǎo)致供電部門的工作很被動(dòng)。目前的電能表軟件上沒有上電自動(dòng)檢測(cè)的功能，無法在電能表每次上電時(shí)發(fā)送一次跳合閘的命令，使現(xiàn)場(chǎng)安裝人員為繼電器開路的問題而浪費(fèi)寶貴時(shí)間。

1.3 運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的問題

安裝在現(xiàn)場(chǎng)的電能表使用一段時(shí)間后斷開，這種情況下大負(fù)荷的單、三相表比例更高，三相中還會(huì)有缺相的可能出現(xiàn)。對(duì)于家庭工廠和小企業(yè)比較多的地區(qū)，超負(fù)荷容量使用在家庭工廠和小企業(yè)里是家常便飯。安裝在表內(nèi)的繼電器觸點(diǎn)過載能力有限，觸點(diǎn)發(fā)熱后，導(dǎo)致繼電器固定觸點(diǎn)的塑料變形、移位，造成觸點(diǎn)壓力降低，接觸電阻變大，發(fā)熱量繼續(xù)加大，直到繼電器觸點(diǎn)燒毀，斷開。嚴(yán)重的可能會(huì)短路、起火甚至更嚴(yán)重的事故。

1.4 遠(yuǎn)程控制時(shí)出現(xiàn)的問題

遠(yuǎn)程控制繼電器，在大負(fù)荷運(yùn)行情況下強(qiáng)行拉閘將損壞繼電器觸點(diǎn)，增加繼電器觸點(diǎn)的接觸電阻，將導(dǎo)致繼電器觸點(diǎn)更容易發(fā)熱，并燒壞。

1.5 維修時(shí)出現(xiàn)的問題

由于裝在現(xiàn)場(chǎng)的智能電能表運(yùn)行密鑰為供電部門方控制的私鑰。一旦出現(xiàn)故障，返回廠家檢修則需將ESAM芯片更換，廠家才能維修，增加了廠家的生產(chǎn)成本與管理。

2 智能電能表繼電器故障的解決方案

智能電能表內(nèi)置繼電器的故障雖然現(xiàn)象較為簡(jiǎn)單，但危害性十分嚴(yán)重，除直接帶來大量服務(wù)工作量外，極端情況帶來設(shè)備及人身安全。而繼電器故障的解決是一個(gè)系統(tǒng)工程，應(yīng)從費(fèi)控方式選型、現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)力提升、費(fèi)控可靠性設(shè)計(jì)、控制策略和繼電器質(zhì)量等多方面著手，綜合解決。

2.1 選型好費(fèi)控方式

考慮在不改變國(guó)網(wǎng)技術(shù)要求的情況下，因地制宜，最好的辦法就是使用開關(guān)外置的電能表，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)有電能表的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合適的外置開關(guān)，在必要的情況下安裝外置開關(guān)，達(dá)到遠(yuǎn)程控制的目的，原因及優(yōu)點(diǎn)如下：

1）很多電能表沒必要安裝控制回路或短時(shí)間根本不可能使用，不安裝內(nèi)置繼電器將在一定程度上降低了電能表的制造成本，根據(jù)不同的客戶類型，可以有選擇的給電能表配置外置開關(guān)。

2）突出電能表的主要功能——計(jì)量功能，簡(jiǎn)化其它輔助功能，將大幅度提高電能表的可靠性、安全性和使用壽命。

2.2 開發(fā)現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)設(shè)備

由于繼電器的跳閘、合閘在嚴(yán)格的安全認(rèn)證下進(jìn)行。目前裝在現(xiàn)場(chǎng)的智能電能表，一旦出現(xiàn)內(nèi)置繼電器跳閘，因缺乏有力的現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)設(shè)備支持，必須換表解決。建議遠(yuǎn)程主站管理系統(tǒng)增加現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)主站和現(xiàn)場(chǎng)相互配合，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行合閘與跳閘等本地服務(wù)能力。

2.3 軟硬件可靠性設(shè)計(jì)

對(duì)于長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的智能電能表，可能出現(xiàn)內(nèi)置繼電器誤動(dòng)作或者執(zhí)行動(dòng)作時(shí)由于電壓、觸點(diǎn)等原因造成的不可靠動(dòng)作。為了有效防止繼電器的誤動(dòng)作或不可靠動(dòng)作，應(yīng)有防止內(nèi)置繼電器誤動(dòng)作的軟硬件設(shè)計(jì)及繼電器不可靠動(dòng)作的檢測(cè)機(jī)制與補(bǔ)動(dòng)作機(jī)制設(shè)計(jì)。

2.4 繼電器控制策略

繼電器在大電流下跳、合閘，直接影響繼電器的壽命及智能電表運(yùn)行安全。選擇合適的繼電器控制策略（如大于一定電流下不跳閘），可大大減少控制時(shí)的負(fù)荷沖擊影響。

2.5 繼電器質(zhì)量

繼電器質(zhì)量是繼電器可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)。繼電器觸點(diǎn)的接觸電阻、觸點(diǎn)材料、切換電壓、切換電流、最大切換功率、觸點(diǎn)機(jī)械與電氣壽命等設(shè)計(jì)直接關(guān)系到帶載與控制能力、長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性。繼電器的端子連接方式、殼體材料、溫度、振動(dòng)、沖擊和絕緣等特性直接關(guān)系運(yùn)輸、安裝、溫度變化等產(chǎn)生的應(yīng)力影響。

磁保持繼電器的可靠性研究是一項(xiàng)需要多方合作并長(zhǎng)期開展的課題，如何通過一些關(guān)鍵指標(biāo)的測(cè)試以及短期試驗(yàn)手段提前暴露繼電器本身一些隱性的質(zhì)量問題也需要各方做更深一步的研究。開發(fā)大電流、小體質(zhì)、低功耗和低成本的固態(tài)繼電器，實(shí)現(xiàn)過零控制，應(yīng)是國(guó)網(wǎng)內(nèi)置繼電器的發(fā)展方向。

3 結(jié)語(yǔ)

智能電能表在電力系統(tǒng)已得到越來越多的使用，如何運(yùn)行、管理好這些智能表計(jì)，顯得非常重要。繼電器只是智能電表里的一小部件，本文通過對(duì)其實(shí)際使用中所存在問題的分析，提出了解決方案。所以，只有對(duì)智能電能表的每個(gè)部件進(jìn)行仔細(xì)分析，才能提高智能電能表的可靠性和使用率，為我國(guó)智能電網(wǎng)提供強(qiáng)有力的支持。

［1］Q／GDW 364—2009《單相智能電能表技術(shù)規(guī)范》

［2］Q／GDW＿365—2009《智能電能表信息交換安全認(rèn)證技術(shù)規(guī)范》

［3］Q／GDW 354—2009《智能電能表功能規(guī)范》

［4］王蘊(yùn)輝，等.電子元器件可靠性設(shè)計(jì)－繼電器可靠性設(shè)計(jì).北京：科學(xué)出版社，2009

［5］趙艷云.繼電器常見故障檢修.大眾用電，2007（3）

［6］JB／T 10923—2010電子式電能表用磁保持繼電器

10.3969／j.issn.1000－0771.2013.4.24