探讨如何有效降低电能表计量故障率

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摘 要：电能表是重要的电能计量装置，其计量精准度直接关系到整个电力企业抄核收工作的开展。本文分析了电能表计量故障原因以及降低计量故障率的措施。

关键词：电能表；计量故障；原因；控制策略

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.03.182

现代科技的进步，推动了电能表设计水平的提高，然而，其实际运行中依然会出现各种计量问题，必须加大对电能表计量维护力度，找到计量故障产生的原因，采取科学有效措施来防范故障问题，维护电能表的正常运转，确保其计量功能得以有效发挥。

1 电能表计量故障发生原因

1.1 用电容量过大

用户用电量超出常规范围，使电能表无法承受，最终走向毁坏。此现象多发生在偏远落后山区，其所采用电能表量程过小，或者非法分子自做手脚，导致电能表计量能力失常，由于缺少科学用电知识，随意运用超大功率电气设备，导致电能表超负荷工作，超出其正常的计量范围，从而引发其中的继电器触点变形、烧毁等问题，导致计量故障。

1.2 电能表材料质量低下

电能表自身材质、质量如果达不到合格标准，也容易造成内部元件的损毁，计量失常问题。电能表中最为脆弱的设备为：电解电容器，因为其运行易受其所处环境温度的影响，温度达到零下6度时，电解电容器的正负极板将无法有效集聚电荷，影响电压正常形成，造成极板间电压急剧下降，从而引发电表中的电压也失常，从而影响计量芯片的常规计量，进而引发了计量故障。

1.3 不科学的设计

电能表是一个高精度、高技术的电能计量设备，其由多种元件、设备结构而成，任何一个元件如果未能常规科学地设计，都可能导致计量失误。例如：最为关键的计量芯片，其参数匹配设计，芯片选型等都可能影响计量芯片计量功能的发挥。

1.4 恶劣环境的影响

经过长期的科学实践证明，恶劣的外界环境会对电能表计量带来一些影响。特别是当电能表所处环境温度过低时，会导致计量失准，温度问题是一个原因，其他因素还包括恶劣的自然条件，例如：雷电袭击、雾霾空气污染等，恶劣的自然环境会加剧电能表的腐蚀和破坏，影响其精准计量。

1.5 人为破坏问题

人为破坏是另一大主要问题，不法分子为了减少电费支出，想法设法在电能表上做手脚，通过破坏电能表内部构造、改变计量等方式，引发人为破坏问题，进而导致了严重的电能计量故障。

2 电能表常见的计量故障与解决对策

2.1 故障现象

电能表未出现正常的脉冲信号，计量功能暂停，导致原本应该计量的电能无故消失。导致这一故障问题的原因关键在于计量芯片，其可能存在破损问题。

当前多数采用电子式单相电能表，其计量功能的发挥在很大程度上取决于计量芯片。由于计量芯片质量低下、不科学的设计、损坏问题等所导致的计量失准、电量消失等问题已成关键，实际的电能表工作过程中，由于受到内外因素的干扰，例如：雷击因素、风力因素等，也会对计量带来一定威胁，在计量芯片设计参数不合理状态下，会加剧故障的发生。目前，我国电能表中所采用集成芯片，具有测量精准、科学等优势，芯片内含两路模数转换器，这种集成芯片通常对静电放电相对敏感，在电气设备出现大规模的静电放电问题时，芯片内部器件很容易受损。对此可以看出，必须加大对芯片参数的设计与调整，同时加大防静电力度，维护器件功能。

解决对策：科学优选芯片的参数匹配，优化设计，实现参数匹配，才能从根本上保护电能表安全，防范外力袭击。这其中最为关键的是电源电路中压敏电阻的配备。实际的电子电路，受到外界雷击时，如果其中出现过电压，则将加剧电路腐化速度，影响电路正常运转，导致计量失误、失准等问题。可以将压敏电阻设置于电源电路，以此控制电路过电压问题，维护整个电能表系统的安全，然而其中的弱点体现为：当流经压敏电阻中的电流过大，超出其自身可以吸收的界限时，则可能出现压敏电阻击穿短路等问题，从而带来故障，甚至导致压敏电阻自身的熔断故障，对此则要重点优选压敏电阻，具体体现为：（1）所选压敏电阻，其峰值电流必须达到一定指标，在8000A以上，保证其安全运行、低成本投入；（2）电子元件。实际装配过程中，控制压敏电阻两侧引脚长度，因为通常情况下，引脚和电源进相端之间的距离越小，压敏电阻自身抵御过电压的能力也会增强。这是由于如果导线过长，就会出现过大的杂散电感，导致巨规模的电流在电感中产生超大的压降，导致压敏电阻限制电压也对应提高，丧失了其保护功能；（3）科学安排压敏电阻引线，使其尽量拉开同信号线之间的距离，其方向要垂直于信号线，而绝非平行，这样才能预防浪涌电流的袭击；（4）科学布线线路板。实际的线路板设计过程中，一方面需要照顾到计量芯片的功能，分析其对电磁辐射的承受力，另一方面也要照顾到其模拟信号的功能。电能表中的计量芯片承担较为繁重的任务，需要进行数据的全盘转换，同时，也要有效处理信息，必须加大科学布线力度，重点围绕特殊敏感地带实施隔离处理，发挥对芯片的安全保护功能。对此具体可以采取以下方法：把模拟电源、数字电源二者的回路有效分离，从而控制此回路的阻抗。计量芯片同敏感线路必须被安全有效地隔离开来，防止噪音或电磁的干扰。实际布线过程中，必须把模拟接地回路、数字接地回路二者分离开来，在二者间设置铁氧体，为了达到抵御电磁干扰，应该把模拟接地隔离开来。

这一过程中重点要做好铁氧体的选型，为了抵御电磁干扰，可以把分流器同铁氧体串联起来，这是由于铁氧体自身具有一定的阻塞功能，能够有效抑制静电电流，控制其上升速度，铁氧体能够有效吸收来自于雷电的高频能量，滞留住这些能量，防止其干扰其他电器元件，发挥保护功能。

2.2 故障二：电能表非正常显示，导致电量损失

现阶段，供电企业多采用电子式电能表，采用液晶显示屏来呈现电量值，实际使用过程中，常出现显示屏不显示问题，意味着电能表故障出现，会影响电量的正常计量。

故障原因：可能是计量芯片故障，该故障还可能来自于电源电路、CPU装置。

防范策略：（1）电源电路故障防范方法：加大对电能表内部元件的优选力度，优选安全稳定、性能优质、易于长期使用的电解电容；（2）CPU故障防范：安装看门狗电路，防范中央处理器的程序滞阻问题，一旦出现此问题，则将出现一个信号，其负责让CPU复位，以此来激活CPU，使其再次进入初始化状态，高速运行。或者想法设法优化CPU抵御电磁干扰性能，具体的策略：优化接地模式，对电源线、电气元件、设备等实施科学地安装、设计、布局。

2.3 故障三：电子表通讯失常

实际的接口编程或抄表操作无法正常进行，因为看不到正常显示的数据。

引发此故障的原因为：中央处理器芯片自身遭到损坏，通讯接口芯片也受到一定程度的破损。

防范策略：（1）把握好电能表配置环境，重点关注其中的光线度，明确其是否会影响红外光的接收，特殊情况下除去电能表所处环境中的光源，保持环境整洁，减少灰尘对接口的不良干扰；（2）优选芯片型号，通常RS485为首选，而且其要同数字电路部分进行光电隔离，加大对RS485输出端口的选择力度，具体把握以下几点：第一，RS485输出端口同强电端子之间要保证一定的耐压承担能力，达到4kV的标准；第二，A端子与B端子二者中间可以承受一定的电压，最大标准达到380V。

2.4 故障四：电子表出现严重的误差，超越了正常范围，电能表计量速度失常，该故障相对常见

故障原因：元件连接出现质量问题，例如：锰铜间焊接不牢，引发电流采样值失真。电压调整回路，其采样电阻发生了焊接断裂等问题。

解决对策：（1）加强输入变换电路的电阻型号选择。必须达到一定的精度、功率温度系数必须合格，保证其性能的长时间、安全发挥；（2）严格生产加工监管，重点锁定装配环节，控制电路插脚等部位出现虚焊、断焊、短路等现象；（3）提高晶振元件的质量，检查其精度合格与否，延长其使用周期，维持其功能的安全、稳定，确保其功能长期发挥；（4）加大温度管理，控制好温度的不良影响，为晶振器件创造一个良好的温度环境，确保它们功能的稳定发挥，同时，也要注意躲避强光照射，反正运转环境温度过高。

此外，必须想方设法提高电能表自身的抗干扰性能，这样才能真正控制故障的出现，具体方法就是加强数据保护，优选高质量的电能表元件，提高各项元件的质量，延长其使用周期，确保电费能够被有效地回收，同时，要定期做好电能表巡检工作，确保其计量功能的有效发挥。

3 总结

电能表计量故障问题会影响电能表正常计量功能的发挥，必须加大对电能表的管理，从其设计到元件的选配再到装配都必须按照科学的规则展开，优化电能表，发挥其使用功能，提高其计量质量，才能维持供电系统抄核收工作的正常开展，维护供电企业经济效益。

参考文献：

[1]左群峰.对三相三线有功、无功电能表计量不对称负载时计量准确性及接线检测标准的分析[J].宁夏电力，2000（02）.

[2]《广东电网公司RS-485接口单相电子式电能表订货及验收技术条件》[Z].2010.