黎碧琪（廣東電網(wǎng)有限責(zé)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(jì)量故障率

黎碧琪
（廣東電網(wǎng)有限責(zé)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(jì)量裝置，其計(jì)量精準(zhǔn)度直接關(guān)系到整個(gè)電力企業(yè)抄核收工作的開展。本文分析了電能表計(jì)量故障原因以及降低計(jì)量故障率的措施。

關(guān)鍵詞：電能表；計(jì)量故障；原因；控制策略

現(xiàn)代科技的進(jìn)步，推動(dòng)了電能表設(shè)計(jì)水平的提高，然而，其實(shí)際運(yùn)行中依然會(huì)出現(xiàn)各種計(jì)量問題，必須加大對(duì)電能表計(jì)量維護(hù)力度，找到計(jì)量故障產(chǎn)生的原因，采取科學(xué)有效措施來防范故障問題，維護(hù)電能表的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，確保其計(jì)量功能得以有效發(fā)揮。

1　電能表計(jì)量故障發(fā)生原因

1.1用電容量過大

用戶用電量超出常規(guī)范圍，使電能表無法承受，最終走向毀壞。此現(xiàn)象多發(fā)生在偏遠(yuǎn)落后山區(qū)，其所采用電能表量程過小，或者非法分子自做手腳，導(dǎo)致電能表計(jì)量能力失常，由于缺少科學(xué)用電知識(shí)，隨意運(yùn)用超大功率電氣設(shè)備，導(dǎo)致電能表超負(fù)荷工作，超出其正常的計(jì)量范圍，從而引發(fā)其中的繼電器觸點(diǎn)變形、燒毀等問題，導(dǎo)致計(jì)量故障。

1.2電能表材料質(zhì)量低下

電能表自身材質(zhì)、質(zhì)量如果達(dá)不到合格標(biāo)準(zhǔn)，也容易造成內(nèi)部元件的損毀，計(jì)量失常問題。電能表中最為脆弱的設(shè)備為：電解電容器，因?yàn)槠溥\(yùn)行易受其所處環(huán)境溫度的影響，溫度達(dá)到零下6度時(shí)，電解電容器的正負(fù)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(fā)電表中的電壓也失常，從而影響計(jì)量芯片的常規(guī)計(jì)量，進(jìn)而引發(fā)了計(jì)量故障。

1.3不科學(xué)的設(shè)計(jì)

電能表是一個(gè)高精度、高技術(shù)的電能計(jì)量設(shè)備，其由多種元件、設(shè)備結(jié)構(gòu)而成，任何一個(gè)元件如果未能常規(guī)科學(xué)地設(shè)計(jì)，都可能導(dǎo)致計(jì)量失誤。例如：最為關(guān)鍵的計(jì)量芯片，其參數(shù)匹配設(shè)計(jì)，芯片選型等都可能影響計(jì)量芯片計(jì)量功能的發(fā)揮。

1.4惡劣環(huán)境的影響

經(jīng)過長(zhǎng)期的科學(xué)實(shí)踐證明，惡劣的外界環(huán)境會(huì)對(duì)電能表計(jì)量帶來一些影響。特別是當(dāng)電能表所處環(huán)境溫度過低時(shí)，會(huì)導(dǎo)致計(jì)量失準(zhǔn)，溫度問題是一個(gè)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(huán)境會(huì)加劇電能表的腐蝕和破壞，影響其精準(zhǔn)計(jì)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(fèi)支出，想法設(shè)法在電能表上做手腳，通過破壞電能表內(nèi)部構(gòu)造、改變計(jì)量等方式，引發(fā)人為破壞問題，進(jìn)而導(dǎo)致了嚴(yán)重的電能計(jì)量故障。

2　電能表常見的計(jì)量故障與解決對(duì)策

2.1故障現(xiàn)象

電能表未出現(xiàn)正常的脈沖信號(hào)，計(jì)量功能暫停，導(dǎo)致原本應(yīng)該計(jì)量的電能無故消失。導(dǎo)致這一故障問題的原因關(guān)鍵在于計(jì)量芯片，其可能存在破損問題。

當(dāng)前多數(shù)采用電子式單相電能表，其計(jì)量功能的發(fā)揮在很大程度上取決于計(jì)量芯片。由于計(jì)量芯片質(zhì)量低下、不科學(xué)的設(shè)計(jì)、損壞問題等所導(dǎo)致的計(jì)量失準(zhǔn)、電量消失等問題已成關(guān)鍵，實(shí)際的電能表工作過程中，由于受到內(nèi)外因素的干擾，例如：雷擊因素、風(fēng)力因素等，也會(huì)對(duì)計(jì)量帶來一定威脅，在計(jì)量芯片設(shè)計(jì)參數(shù)不合理狀態(tài)下，會(huì)加劇故障的發(fā)生。目前，我國(guó)電能表中所采用集成芯片，具有測(cè)量精準(zhǔn)、科學(xué)等優(yōu)勢(shì)，芯片內(nèi)含兩路模數(shù)轉(zhuǎn)換器，這種集成芯片通常對(duì)靜電放電相對(duì)敏感，在電氣設(shè)備出現(xiàn)大規(guī)模的靜電放電問題時(shí)，芯片內(nèi)部器件很容易受損。對(duì)此可以看出，必須加大對(duì)芯片外圍參數(shù)的設(shè)計(jì)與調(diào)整，同時(shí)加大防靜電力度，維護(hù)器件功能。

解決對(duì)策：科學(xué)優(yōu)選芯片外圍的參數(shù)匹配，優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)參數(shù)匹配，才能從根本上保護(hù)電能表安全，防范外力襲擊。這其中最為關(guān)鍵的是電源電路中壓敏電阻的配備。實(shí)際的電子電路，受到外界雷擊時(shí)，如果其中出現(xiàn)過電壓，則將加劇電路腐化速度，影響電路正常運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致計(jì)量失誤、失準(zhǔn)等問題?？梢詫好綦娮柙O(shè)置于電源電路，以此控制電路過電壓?jiǎn)栴}，維護(hù)整個(gè)電能表系統(tǒng)的安全，然而其中的弱點(diǎn)體現(xiàn)為：當(dāng)流經(jīng)壓敏電阻中的電流過大，超出其自身可以吸收的界限時(shí)，則可能出現(xiàn)壓敏電阻擊穿短路等問題，從而帶來故障，甚至導(dǎo)致壓敏電阻自身的熔斷故障，對(duì)此則要重點(diǎn)優(yōu)選壓敏電阻，具體體現(xiàn)為：（1）所選壓敏電阻，其峰值電流必須達(dá)到一定指標(biāo)，在8000A以上，保證其安全運(yùn)行、低成本投入；（2）電子元件。實(shí)際裝配過程中，控制壓敏電阻兩側(cè)引腳長(zhǎng)度，因?yàn)橥ǔＧ闆r下，引腳和電源進(jìn)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(huì)增強(qiáng)。這是由于如果導(dǎo)線過長(zhǎng)，就會(huì)出現(xiàn)過大的雜散電感，導(dǎo)致巨規(guī)模的電流在電感中產(chǎn)生超大的壓降，導(dǎo)致壓敏電阻限制電壓也對(duì)應(yīng)提高，喪失了其保護(hù)功能；（3）科學(xué)安排壓敏電阻引線，使其盡量拉開同信號(hào)線之間的距離，其方向要垂直于信號(hào)線，而絕非平行，這樣才能預(yù)防浪涌電流的襲擊；（4）科學(xué)布線線路板。實(shí)際的線路板設(shè)計(jì)過程中，一方面需要照顧到計(jì)量芯片的功能，分析其對(duì)電磁輻射的承受力，另一方面也要照顧到其模擬信號(hào)的功能。電能表中的計(jì)量芯片承擔(dān)較為繁重的任務(wù)，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的全盤轉(zhuǎn)換，同時(shí)，也要有效處理信息，必須加大科學(xué)布線力度，重點(diǎn)圍繞特殊敏感地帶實(shí)施隔離處理，發(fā)揮對(duì)芯片的安全保護(hù)功能。對(duì)此具體可以采取以下方法：把模擬電源、數(shù)字電源二者的回路有效分離，從而控制此回路的阻抗。計(jì)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(shí)際布線過程中，必須把模擬接地回路、數(shù)字接地回路二者分離開來，在二者間設(shè)置鐵氧體，為了達(dá)到抵御電磁干擾，應(yīng)該把模擬接地隔離開來。

這一過程中重點(diǎn)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(lián)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(fā)揮保護(hù)功能。

2.2故障二：電能表非正常顯示，導(dǎo)致電量損失

現(xiàn)階段，供電企業(yè)多采用電子式電能表，采用液晶顯示屏來呈現(xiàn)電量值，實(shí)際使用過程中，常出現(xiàn)顯示屏不顯示問題，意味著電能表故障出現(xiàn)，會(huì)影響電量的正常計(jì)量。

故障原因：可能是計(jì)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(duì)電能表內(nèi)部元件的優(yōu)選力度，優(yōu)選安全穩(wěn)定、性能優(yōu)質(zhì)、易于長(zhǎng)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(xiàn)此問題，則將出現(xiàn)一個(gè)信號(hào)，其負(fù)責(zé)讓CPU復(fù)位，以此來激活CPU,使其再次進(jìn)入初始化狀態(tài)，高速運(yùn)行?；蛘呦敕ㄔO(shè)法優(yōu)化CPU抵御電磁干擾性能，具體的策略：優(yōu)化接地模式，對(duì)電源線、電氣元件、設(shè)備等實(shí)施科學(xué)地安裝、設(shè)計(jì)、布局。

2.3故障三：電子表通訊失常

實(shí)際的接口編程或抄表操作無法正常進(jìn)行，因?yàn)榭床坏秸ｏ@示的數(shù)據(jù)。

引發(fā)此故障的原因?yàn)椋褐醒胩幚砥餍酒陨碓獾綋p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(huán)境，重點(diǎn)關(guān)注其中的光線度，明確其是否會(huì)影響紅外光的接收，特殊情況下除去電能表所處環(huán)境中的光源，保持環(huán)境整潔，減少灰塵對(duì)接口的不良干擾；（2）優(yōu)選芯片型號(hào)，通常RS485為首選，而且其要同數(shù)字電路部分進(jìn)行光電隔離，加大對(duì)RS485輸出端口的選擇力度，具體把握以下幾點(diǎn)：第一，RS485輸出端口同強(qiáng)電端子之間要保證一定的耐壓承擔(dān)能力，達(dá)到4kV的標(biāo)準(zhǔn)；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(biāo)準(zhǔn)達(dá)到380V。

2.4故障四：電子表出現(xiàn)嚴(yán)重的誤差，超越了正常范圍，電能表計(jì)量速度失常，該故障相對(duì)常見

故障原因：元件連接出現(xiàn)質(zhì)量問題，例如：錳銅間焊接不牢，引發(fā)電流采樣值失真。電壓調(diào)整回路，其采樣電阻發(fā)生了焊接斷裂等問題。

解決對(duì)策：（1）加強(qiáng)輸入變換電路的電阻型號(hào)選擇。必須達(dá)到一定的精度、功率溫度系數(shù)必須合格，保證其性能的長(zhǎng)時(shí)間、安全發(fā)揮；（2）嚴(yán)格生產(chǎn)加工監(jiān)管，重點(diǎn)鎖定裝配環(huán)節(jié)，控制電路插腳等部位出現(xiàn)虛焊、斷焊、短路等現(xiàn)象；（3）提高晶振元件的質(zhì)量，檢查其精度合格與否，延長(zhǎng)其使用周期，維持其功能的安全、穩(wěn)定，確保其功能長(zhǎng)期發(fā)揮；（4）加大溫度管理，控制好溫度的不良影響，為晶振器件創(chuàng)造一個(gè)良好的溫度環(huán)境，確保它們功能的穩(wěn)定發(fā)揮，同時(shí)，也要注意躲避強(qiáng)光照射，反正運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境溫度過高。

此外，必須想方設(shè)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(xiàn)，具體方法就是加強(qiáng)數(shù)據(jù)保護(hù)，優(yōu)選高質(zhì)量的電能表元件，提高各項(xiàng)元件的質(zhì)量，延長(zhǎng)其使用周期，確保電費(fèi)能夠被有效地回收，同時(shí)，要定期做好電能表巡檢工作，確保其計(jì)量功能的有效發(fā)揮。

3　總結(jié)

電能表計(jì)量故障問題會(huì)影響電能表正常計(jì)量功能的發(fā)揮，必須加大對(duì)電能表的管理，從其設(shè)計(jì)到元件的選配再到裝配都必須按照科學(xué)的規(guī)則展開，優(yōu)化電能表，發(fā)揮其使用功能，提高其計(jì)量質(zhì)量，才能維持供電系統(tǒng)抄核收工作的正常開展，維護(hù)供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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