郝韓鵬 儀孝光 趙培哲

國網(wǎng)菏澤供電公司

提高電子式電能表的可靠性措施分析

郝韓鵬 儀孝光 趙培哲

國網(wǎng)菏澤供電公司

雖然電子式電能表與機械式電能表相比，技術(shù)含量和綜合性能要優(yōu)越很多，但計量精準(zhǔn)性的影響因素且多了很多。因為電子式電能表的組成部分包含了大量集成電路及電子元件，這些構(gòu)件性能的變化都有可能對電能表的精準(zhǔn)計量產(chǎn)生影響，進(jìn)而產(chǎn)生計算誤差，導(dǎo)致各種電能計量糾紛的出現(xiàn)。因此，基于電力用戶及供電企業(yè)經(jīng)濟利益考慮，保證電子式電能表計量的可靠性尤為關(guān)鍵。電子式電能表主要由軟件系統(tǒng)和硬件設(shè)施構(gòu)成，因此其可靠性也相應(yīng)包括這兩個組成部分。

電子式電能表；可靠性；抗干擾

引言

分中心管轄范圍內(nèi)農(nóng)村以及城鄉(xiāng)結(jié)合部較多，恰恰這些地方是竊電集中區(qū)域，某些臺區(qū)線損極為高，導(dǎo)致計量裝置少計量部分電能，造成公司直接的經(jīng)濟損失。雖然高壓戶(10kV客戶)、低壓非居民戶(380V客戶)亦存在竊電現(xiàn)象，而且竊電量比較大，但是低壓居民戶(220V)相對于前兩者而言存在著基數(shù)大，線路布局亂，客戶分布較為分散，居民法律意識淡薄等特點，所以在低壓居民戶中竊電比例是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于高壓戶及低壓非居民戶的。因此經(jīng)過小組討論，抽取某供電所進(jìn)行實地測試設(shè)備，進(jìn)一步推廣至整個分中心。

1 電子式電能表可靠性設(shè)計、預(yù)測、改進(jìn)與提高

考核電能表的可靠性有以下幾個方面：高溫試驗(室溫一85℃)、低溫試驗(-30-85℃)、誤差限試驗、起動試驗、潛動試驗、儀表常數(shù)試驗、介質(zhì)強度試驗、功率消耗試驗。按照《1級和2級交流有功功率電能表》國際標(biāo)準(zhǔn)1Ec6一036和國家標(biāo)準(zhǔn)GB廳一72x5一1998的技術(shù)性能指標(biāo)設(shè)計的單相電子式電能表.其可靠性設(shè)計過程與可靠性預(yù)計及通過預(yù)計發(fā)現(xiàn)可靠性薄弱環(huán)節(jié)、采取改進(jìn)措施來提高其可靠性是我們設(shè)計單相電子式電能表的總則和思路，貫穿于設(shè)計整個過程。

2 電子式電能表的可靠性措施

2.1 單片機和芯片的選擇

單片機及芯片是電子式電能表的核心構(gòu)成元件，其性能好壞直接對電能表的計量可靠性產(chǎn)生影響，因此，必須注重單片機及芯片的選擇。首先是單片機的選擇。單片機的選擇過程中，要綜合考慮性能及性價比，優(yōu)先選擇知名度較高的品牌產(chǎn)品，特別是一些全球性的單片機廠商，不僅種類齊全，而且性能優(yōu)越、噪音小、抗干擾能力強。其次是芯片的選擇。電子式電能表單相計量芯片有商業(yè)級、工業(yè)級、軍用級之分，大量實踐表明，選用商業(yè)級芯片容易出現(xiàn)故障。而工業(yè)級芯片與商業(yè)級芯片相比，雖然構(gòu)成器件大致相同，但組合方式、生產(chǎn)工藝方面會有所區(qū)別，各項性能指標(biāo)要高于商業(yè)級芯片，但在使用成本方面與商業(yè)級芯片相差不大，因此，因此基于經(jīng)濟性、實用性及可靠性考慮，推薦選擇工業(yè)級的芯片。另外，芯片的選擇還要考慮實際情況，例如電源輸入管腳電壓工作范圍、其IO口的正常工作電壓和電流范圍等。

2.2 采用合理的預(yù)熱時間，提高檢定結(jié)果的準(zhǔn)確度

按照J(rèn)JG596-1999《電子式電能表》檢定規(guī)程和相關(guān)制造標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，在確定電能表測量基本誤差之前應(yīng)對電能表進(jìn)行充分的通電預(yù)熱，預(yù)熱時間應(yīng)滿足生產(chǎn)廠家的規(guī)定。而恰恰生產(chǎn)廠家大都沒有在產(chǎn)品說明書中具體注明通電預(yù)熱的時間要求，使得計量檢定人員無法明確執(zhí)行，以致預(yù)熱時間長短不一、檢定結(jié)果產(chǎn)生偏差。筆者通過對幾種類型電子式電能表在不同預(yù)熱時間下的誤差情況進(jìn)行了試驗，收集了大量數(shù)據(jù)，并選取了其中較為典型的一組數(shù)據(jù)，如表1所示。

表1 幾種典型安裝型電子式電能表在不同預(yù)熱時間下的測量誤差情況表

從表1可以看出，電子式電能表完全沒有進(jìn)行通電預(yù)熱時的電能測量誤差與充分預(yù)熱(60min)后的電能測量誤差相差較大，這說明了對電子式電能表進(jìn)行充分預(yù)熱的必要性。另外，還可發(fā)現(xiàn)不同類型電子式電能表達(dá)到熱穩(wěn)定的時間也有所不同，而且與電能表電流采樣方式相關(guān)。如：采用錳銅分流器采樣的電能表，因錳銅材料電阻溫度系數(shù)很小(約為0·2×10-4/℃)，電阻值幾乎不隨溫度變化，且錳銅片電阻阻值很小(僅幾百微歐)，所以熱穩(wěn)定所需的時間很短；采用電流互感器采樣的電能表，因電流互感器為電磁元件，功率消耗較錳銅分流器大，且線圈所用銅材料的電阻溫度系數(shù)為0·0043/℃，電阻隨溫度的變化比錳銅材料大得多，其特性受溫度影響也較大，所以達(dá)到熱穩(wěn)定所需的時間相對較長。而霍爾傳感器型電能表，因霍爾元件受溫度影響較大的特性，達(dá)到熱穩(wěn)定所需的時間也較長。

3 軟件措施

有效的電能表計量檢定也是提高電子式電能表可靠性的重要舉措之一，而電能表計量檢定主要通過軟件措施來實現(xiàn)。目前主要依據(jù)《電子式電能表》標(biāo)準(zhǔn)來實施電子式電能表的可靠性檢定，并結(jié)合檢測方法、檢測參數(shù)提高其可靠性。在檢驗過程中，一般依據(jù)tQ=60*1000(C·K·PQ)公式做啟動試驗，通過tQ與啟動時限的比較得出檢驗結(jié)果。而依據(jù)文獻(xiàn)所述，在檢測過程中應(yīng)考慮電能表的測量誤差，但上述方法未考慮進(jìn)去。因此，為了保證測量結(jié)果的精準(zhǔn)性，測驗過程中應(yīng)考慮正負(fù)測量誤差。同時，還可通過余熱的方式提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度，檢測前以預(yù)熱的方式使電能表達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，這樣的檢測結(jié)果會更可靠。另外，可通過增加標(biāo)準(zhǔn)表的累計脈沖數(shù)來提高標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值的測量可靠性，采用n次試驗的結(jié)果進(jìn)行累加然后求平均值可減小實驗誤差。

綜上所述，可以看出，電子式電能表可靠性的影響因素是多方面的，從源頭提高電子式電能表的性能是關(guān)鍵，除此之外，還應(yīng)加強電子式電能表的管理與維護(hù)，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，從而保證電子式電能表可靠工作的持續(xù)性。

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