浅析运行中智能电表常见故障及诊断意见

    摘 要：提高对运行中智能电表的故障诊断能力，是充分保证电能计量的准确性和可靠性，以及供用电双方利益的重要手段之一。为保证智能电表的正常工作，方便实验室检定人员在工作中对故障类型进行准确判断和处理，本文依托国家计量检定规程中规定的检定项目和检定方法，在分析论证的基础上总结了智能电表在运行中常出现的故障类型，并归纳了一些可供参考的诊断意见。

    关键词：智能电表；故障；诊断意见

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.151

    0 引言

    智能电网技术不断发展，智能电表作为电网的重要终端，在智能电网中发挥着举足轻重的作用，不仅拥有电能计量、检测功能，还增加了实时自动监测、信息存储及处理、费用控制、信息交互等功能，可以很大程度上满足电力监察的信息化和时效性需要。而智能电表在实际运行若干年后陆续出现的各种故障，影响着电能的正确计量和数据的及时采集，因此对智能电表的故障进行全面系统的判断并形成较为科学有效的处理手段，尤为重要。

    1 实验室常规检定项目及检定方法

    计量实验室常规检定办法通常以JJG 596-2012《电子式交流电能表》为依据，相应检定项目含：外观检查、交流电压试验（首检需要）、潜动试验、基本误差、仪器常数试验（含有功、无功）、时钟日计时误差、起动试验等[1]。

    2 智能电表在运行中的常见故障及其分析

    生产运行实际中，常见的智能电表发生故障通常可归结为：工作质量问题，外界环境问题，不可抗力影响，设备质量问题。

    工作质量问题指由于计量工作人员对电能表参数的设置不正确或因误接线导致计量器件开裂，破损，造成计量失准。

    外界环境问题是指用电环境异常，如运行电压超标、谐波、工频强磁场、环境温湿度超标、盐雾等，以及窃电、过负荷、运行中外力损毁等外部因素造成计量失准。

    不可抗力影响例如火灾、地震、雷击、冰冻雨雪灾害等自然因素导致电表发送质量故障，造成计量失准。

    设备质量问题包括：外观损坏、计量性能故障、显示单元故障、存储单元异常、控制单元异常、通信问题、电源单元故障、费控异常、其他质量问题。

    现从某地市供电公司2018年全市13717只故障计量表计进行随机抽样，从12个月的故障表中抽取36个案例，各类故障案例数量如下表：

    其中，由设备质量故障问题引起的案例占80.5%，为主要故障因素；由工作质量问题，外界环境问题，不可抗力影响及其他原因造成的案例分别占5.6%，8.3%，5.6%，故本文将主要针对设备质量问题作简要分析。

    2.1 外观损坏

    电能表出现尾该固定不牢，接线柱、螺丝出现锈迹、甚至断裂等现象，造成表计铭牌字迹不清楚、计度器显示不清晰、表壳损坏、封印破坏等现象，称之为电能表外观损坏。

    此外由于接线螺丝未拧紧、雷击过压、元器件排布不合理发生短路等发生瞬时过电流造成电能表烧毁，即烧表，也可归类于外观损坏。

    造成电能表外观损坏的因素可归结为：（1）生产设计不合理，生产质量不达标；（2）电能表长期处于长日照，高湿度或盐雾等较差工作环境；（3）外部应力破坏，人为操作不当。

    2.2 计量性能故障

    常见的计量性能故障表现：误差超差、潜动不合格、不起动、表计停走、无错接线时屏幕显示Err-56等。

    2.2.1 误差超差

    电能计量误差代表电能表计量的准确度，是电能表最重要的考核指标之一，实际生产工作中电能表误差超差的表现为：施加电压和电流，电能表脉冲指示灯频闪，但装置无误差值显示；施加电压和电流，检定装置检测结果为误差超差，有时表现为明显负超差。

    造成电能表误差超差的因素可归结为：（1）电脉冲输出回路故障，由元器件损坏引起或电脉冲输出端与PCB电路板脉冲输出口接触不良导致；（2）计量用的片式电容存在虚焊、连焊，导致相应芯片基准电压或采样电压失稳，或者因误接线所造成。

    2.2.2 潜动

    电能表发生潜动是指当电能表只施加电压、没有电流负荷时，表计产生电脉冲并计量。现场具体表现形式为用电客户家中没有用电器工作时，电能表有电量累加。

    导致电能表无负荷潜动的因素可归结为：（1）由于电阻短路等原因造成电流采样回路不正常工作，电流采样紊乱；（2）由于生产工艺问题造成计量回路电气元件虚焊，无法正常采样；（3）受外部影响产生感应电流，如锰铜片在工频电磁场的影响下产生感应电流，影响采样。

    2.3 显示单元故障

    智能电能表通常采用液晶方式显示计量信息，可通过轮显按键了解用电状况[2]。

    显示单元故障指液晶屏幕出现乱码（如FFFF）、彩虹闪烁、字符缺笔画、黑屏等现象，但是表计本身仍能正常计量。

    造成液晶显示故障的因素可归结为：（1）电压问题，液晶屏电源器短路或烧坏；（2）外界因素的干扰，如红外干扰，背光灯失控，导致液晶屏出现程序混乱和损坏；（3）显示模块元件质量原因，造成液晶驱动片损坏、液晶屏不正常工作。

    2.4 存储单元异常

    电能表存储单元异常通常表现为：电表底自动清零、存储电量丢失、电量数据出现突变：包括电量数据飞走、倒走，以及总示数≠峰+谷。

    造成存储单元异常的因素可归结为：（1）电源故障，存储器电源失压，造成其工作点偏移；（2）存储芯片异常，无法进行有效的数据存储，造成电表数据丢失；（3）外界电磁场、静电、雷电以及继电器和接触器动作瞬间产生强信号干扰，可能导致成存储器数据被篡改。

    2.5 控制单元异常

    电能表控制單元故障通常体现在继电器故障，具体表现为：负荷过载，继电器没有按照相关指令动作；当用电客户电费余额富足，继电器误动作发生跳闸动作。

    造成继电器故障因素可归结为：（1）继电器的制作工艺不佳、电路欠压以及载荷能力不足，对继电器触点容量的保护裕量设置不合理；（2）继电器出厂参数配置不当，导致电流负载过大，发生继电器保护烧毁等情况；（3）电能表程序混乱。

    2.6 通信问题

    现代智能电能表可通过RS485、电力载波（宽带、窄带）、微波等通信方式与采集终端进行信息交互。通信类的故障主要表现为通信异常，即红外接口损坏、485接口损坏、232接口损坏、脉冲接口损坏、载波模块损坏等。

    造成通信故障的因素可归结为：（1）通信参数配置不当。波特率、校验模式不匹配，寄存器看门狗关闭，通信延时，都会引发通信异常；（2）硬件问题。由于硬件电路元件接触不良，通信模块负载能力有限，造成通信连接不稳定；（3）外界强信号影响，如雷电、高频磁场等强能量信号耦合进入通信线路，使通信紊乱甚至发生芯片爆炸。

    2.7 电源单元故障

    电能表电源单元故障主要表现有：上电无现象、电表死机、时钟电源异常等。其中时钟故障作为电源单元故障的主要表现形式，大致可分为：时间日期不准确；时钟电池欠压。

    导致时钟故障的因素可归结为：（1）时钟硬件电路排布不合理，导致电源输出不理想，实时时钟发生掉电；（2）时钟程序设计存在缺陷，如断电仍处于高功耗状态，可造成时钟电池欠压；（3）时钟生产工艺不高，或则线路板所处环境不佳，直接关系到芯片晶体能否正常运行。

    2.8 费控异常

    费控故障即指供电企业无法控制负载的通和断，导致发生电费拖欠的现象。

    费控故障的主要表现为：用户身分认证不合格，即电表内部安全密钥模块和安全密码设置之间缺少稳定的安全信息防护模式；远程控费紊乱，即在对智能电表下达费控指令之后，智能电表不能迅速跳闸，或者在跳闸之后不能及时合闸。

    导致费控故障的因素可归结为：（1）控制回路故障。控制元器件存在虚焊现象，高温条件下控制回路结构不稳定，导致继电器出现故障；（2）由于继电器内部接触不良或者继电器工艺不合格，出现瞬间大电流烧毁继电器[3]。

    2.9 其他质量问题

    除上述较为典型的故障类型外，电能表在生产实际中还可能出现断相、逆相序报警以及表计内有异物等故障。因此类故障数量较少，不具代表性，需要针对不同故障进行一对一分析，此处不做具体描述。

    3 运行中智能电表常见故障处理方法

    对于遇到现场电能表运行故障时，以不妨碍电力客户正常用电，将影响降到最小为原则，一般采取以下几种处置方法：

    （1）遇到个别故障无法在现场迅速查明并解决的，选择直接换装新表。

    （2）遇到少量表计参数设置原因引起的故障，由厂家配合对电能表进行现场参数调整。

    （3）遇到整批由于元器件质量、软件或硬件设计问题，选择批量换装新表，并将未安装的电能表进行退换货处理。

    （4）在实验室检测中发现电能表问题，网省电力公司一般要求厂家整改或批量退货。

    对于生产管理侧，要从源头和全过程把控智能电表的质量，建立健全相关质量管理体系和质量监督体系。从采购，到室内检定，到安装后故障分析和检修，每项工作都需严格管控，将制度落实到实际工作中；另一方面还需建立供应商评价体系，把控智能电表供货前后的质量检测，确保安装使用的电表性能稳定、安全可靠。

    此外，在电表装出运行时，要注意电表的使用环境，考虑温湿度、用户负荷等情况，注意这些外部因素可能导致电表发生何种类型故障。同时，厂家在生产电表时要充分考虑各种环境因素条件，提高元器件的质量、提高生产工艺。

    4 结束语

    本文综合分析阐述了运行中智能电表的常见故障并给出对应的分析和诊断意见，对今后电能表检定人员在判定和处理故障表具有一定的指导意义。由于工作环境的复杂性以及负荷变化的多样性，在今后生产实际中，电能表的故障分析处理将更加具挑战性，需要不断的思考和探索，建立更为科学完善的处理体系，确保电能计量无差错，保障供用电双方的利益。

    参考文献：

    [1]郑天.智能电能表检测方法及检定装置的研究[D].西安科技大学，2016.

    [2]刘崇伟，李韵.智能电能表故障甄别与防范技术研究[J].计量与测试技术，2017，44（07）：95-96+99.

    [3]李帆，王委，郭寒，丁黎.浅谈运行中智能电能表的常见故障及解决措施[J].电测与仪表，2016，53（S1）：128-130.

    作者简介：陈伟峰 （1994-），男，福建連城人，硕士在读，助理工程师，初级资产管理员，研究方向：计量表计检测、电能表资产管理。