探討如何有效降低電能表計(jì)量故障率

費(fèi)洋

摘要：減少電能表對(duì)電流量的錯(cuò)誤計(jì)算、降低電能表計(jì)量故障的發(fā)生對(duì)于電力企業(yè)來說非常重要。文章對(duì)于電能表內(nèi)部造成電流量計(jì)算錯(cuò)誤的不同故障分別進(jìn)行了處理與分析，并在研究之后針對(duì)不同種類的故障進(jìn)行了不同種類的工藝改革和零件更換，以求降低電能表計(jì)量故障的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：電能表;計(jì)量故障;分時(shí)計(jì)量;故障率分析

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。

3 總結(jié)

電子式電能表的產(chǎn)量正在逐年增長(zhǎng)，電能計(jì)量裝置準(zhǔn)確與否，直接關(guān)系到供用電雙方的經(jīng)濟(jì)利益。普及電能計(jì)量裝置誤差檢定方法和穩(wěn)定性測(cè)量方法，提高電能計(jì)量裝置的穩(wěn)定性、可靠性，已迫在眉睫。加強(qiáng)穩(wěn)定性測(cè)量，采取相應(yīng)技術(shù)措施提高電能計(jì)量裝置的穩(wěn)定性，降低計(jì)量裝置的故障率具有十分重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

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