智能電能表電量異常原因與檢測(cè)方法探究

程琳

摘要：智能電能表由測(cè)量單元、通信單元、數(shù)據(jù)處理單元等組成，具有電能計(jì)量、需量測(cè)量、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、信息存儲(chǔ)及處理、信息交互和自動(dòng)控制等功能。智能電能表屬于復(fù)雜電子系統(tǒng)，包含強(qiáng)電部分、弱電電子部分和通信功能部分，工作環(huán)境比較復(fù)雜，且隨著智能電能表運(yùn)行年限的增加，功能的不斷擴(kuò)展，現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的故障類型也越來(lái)越復(fù)雜多樣。因此，對(duì)電能表各類故障的分析及預(yù)測(cè)也愈發(fā)困難。本文就智能電能表電量異常原因與檢測(cè)方法進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：智能電能表;電量異常;原因;檢測(cè)方法

前言

運(yùn)行電能表管理作為智能電能表精益化管理中的重要環(huán)節(jié)，對(duì)跟蹤電能表上線運(yùn)行后的狀態(tài)、保證運(yùn)行電能表的穩(wěn)定起到了至關(guān)重要的作用。目前，電能表運(yùn)行管理以周期性的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)為主，電能計(jì)量機(jī)構(gòu)須依據(jù)《電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程DL/T448-2016》規(guī)定的檢定周期，制定每年（月）的電能表運(yùn)行質(zhì)量現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)計(jì)劃。由于智能電能表數(shù)量龐大、安裝區(qū)域分散、環(huán)境復(fù)雜的特點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行智能電能表的異常，無(wú)法滿足智能電能表精益化管理的要求。因此，為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)的不足，通過(guò)充分挖掘省級(jí)計(jì)量中心生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)、營(yíng)銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)（營(yíng)銷系統(tǒng)）和用電信息采集系統(tǒng)（用采系統(tǒng)）的數(shù)據(jù)，研究一種以智能電能表可靠性為中心的維護(hù)技術(shù)。智能電能表電量異常檢測(cè)方法主要有以下幾種：

1電量異常故障分析

在對(duì)某供電所臺(tái)區(qū)智能電能表檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)型號(hào)為DDZY719-Z型單相費(fèi)控智能電能表存在電量計(jì)量異常狀況，經(jīng)過(guò)全面的排查分析后，最終獲得兩只故障樣表，并送往專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)故障原因分析。在故障試驗(yàn)分析過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)負(fù)載測(cè)試選擇為額定電壓220V，標(biāo)定電流5A，最大電流60A時(shí)，雖然智能電表的電壓、電流、功率均顯示正常，但脈沖指示燈卻沒(méi)有出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，電量也固定不變，沒(méi)有進(jìn)行累加，誤差測(cè)試合格。

2電量異常檢測(cè)原因分析

在進(jìn)行電量異常分析過(guò)程中，首先分析的是智能電能表的計(jì)量電路。該電量計(jì)量方案內(nèi)容具體如下：電量計(jì)量芯片采用銳能微科RN8209C，其中基準(zhǔn)電壓值為2.5V，電量計(jì)量通信通道采用了SPI方式，其中計(jì)量芯片在應(yīng)用上，與MCU進(jìn)行光耦隔離。在具體測(cè)試過(guò)程中，先對(duì)電表施加220V電壓，然后對(duì)基準(zhǔn)電壓引腳進(jìn)行測(cè)量，最終得出該引腳的對(duì)地電壓為2.49V。由此可說(shuō)明，基準(zhǔn)電壓回路沒(méi)有出現(xiàn)故障問(wèn)題。然后，對(duì)計(jì)量芯片進(jìn)行了故障排查，并對(duì)智能電能表計(jì)量誤差進(jìn)行了測(cè)試，臺(tái)體測(cè)試故障電能表誤差表現(xiàn)合格，由此可得出結(jié)論，本次電能計(jì)量異常故障原因不是由計(jì)量芯片脈沖輸出電路所引起。然后，對(duì)MCU與計(jì)量電路的連接回路進(jìn)行了分析。通過(guò)利用萬(wàn)能表（是一種多用途電子測(cè)量?jī)x器，一般包含安培計(jì)、電壓表、歐姆計(jì)等功能），來(lái)對(duì)電路與MCU連接回路中的電阻進(jìn)行了阻值測(cè)量，從最終測(cè)量結(jié)果來(lái)看，其與設(shè)計(jì)方案相比沒(méi)有出現(xiàn)異常，從而可得出結(jié)論：MCU與計(jì)量電路的連接回路正常。然后借助示波器，來(lái)對(duì)分測(cè)試點(diǎn)TEST2、TEST1和CS_CF端口進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果顯示的波形，對(duì)光耦（OP904）、電容是否存在異常問(wèn)題進(jìn)行判斷。從最終波形顯示結(jié)果中我們能夠了解到，在智能電能表正常工作時(shí)，TEST2表現(xiàn)為低電平時(shí)，TEST1正常情況下也會(huì)表現(xiàn)為低電平，但從對(duì)TEST1測(cè)試結(jié)果來(lái)看，其表現(xiàn)出了異常的高電平。然后將回路中隔離光耦故障排除后，最終將后故障點(diǎn)定位在電容（C910）上，隨后將電容取下，并對(duì)TEST1和CS_CF端口進(jìn)行了測(cè)試，發(fā)現(xiàn)波形回歸正常。從中我們可得出如下結(jié)論：在脈沖燈口中，電容C910主要的功能便是過(guò)濾波形，從而有效防止脈沖端口受到外部干擾信號(hào)影響，而出現(xiàn)誤動(dòng)作;當(dāng)電容C910被擊穿損壞后，由于TEST1與CS_CF端口狀態(tài)一致，再加上正常狀態(tài)下的CS-CFCPU控制脈沖燈端口表現(xiàn)為高電平），在電容C910無(wú)法正常工作后，導(dǎo)致TEST1點(diǎn)受CS-CFCPU控制脈沖影響，也表現(xiàn)為高電平，指示燈難以正常閃爍，在CF_Pulse端口處。無(wú)法對(duì)脈寬進(jìn)行有效的識(shí)別，最終造成智能電能表無(wú)法發(fā)揮出正常的電力計(jì)量功能。

3智能電能表異常故障檢測(cè)方法

實(shí)際上，智能電能表在電量異常表現(xiàn)有很多方面，比如會(huì)出現(xiàn)電量反向計(jì)量，電量增量異常升高，智能電表停止電量計(jì)量等。若上述異常現(xiàn)象沒(méi)有發(fā)生，但依然無(wú)法實(shí)現(xiàn)智能電能表的正常計(jì)量。則有可能與智能電表相關(guān)軟件設(shè)計(jì)存在缺陷有關(guān)?？傮w而言，智能電能表異常原因及表現(xiàn)均比較復(fù)雜，并且在同一個(gè)故障點(diǎn)，還有可能是不同故障原因所引起，因此，需要以不同故障現(xiàn)象組合為依據(jù)，總結(jié)出針對(duì)性故障檢測(cè)方法。但由于不同智能電能表在設(shè)計(jì)上存在一定的差異性，導(dǎo)致相同的故障問(wèn)題，發(fā)生在不同的位置。因此在實(shí)際進(jìn)行故障檢測(cè)分析時(shí)，首先，要對(duì)智能電能表電表軟硬件設(shè)計(jì)方式加以明確。一是針對(duì)基準(zhǔn)電壓值，需要查計(jì)量芯片的說(shuō)明書，或者由廠家直接提供;二是針對(duì)采樣輸入范圍，需要查閱計(jì)量芯片的說(shuō)明書。三是針對(duì)電壓的采樣，需要確定采樣方式是借助分壓電阻還是電壓互感器進(jìn)行采樣;四是針對(duì)電流采樣，需要明確采用的是錳銅分流方式還是電流互感器;五是針對(duì)通信通道類型，需要確定是何種比較常見(jiàn)的UART、SCI等。六是針對(duì)脈沖輸出來(lái)源，需要確定是來(lái)源于計(jì)量芯片還是來(lái)源于MCU。針對(duì)電能計(jì)算來(lái)源，需要確定是來(lái)源MCU的脈沖數(shù)計(jì)算還是MCU+計(jì)量芯片傳輸電能值。在完成設(shè)計(jì)方式及故障組合確定后，需要結(jié)合不同故障現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)可疑故障點(diǎn)的優(yōu)先檢測(cè)。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在實(shí)際進(jìn)行智能電能表電量異常檢測(cè)時(shí)，需要對(duì)相應(yīng)故障現(xiàn)象進(jìn)行全面的分析，了解具體的電量異常原因，并以此為依據(jù)，選擇針對(duì)性的電量異常檢測(cè)方法，及時(shí)找出問(wèn)題根源所在，更有助于實(shí)現(xiàn)問(wèn)題解決，提升智能電能表的故障檢修效率。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司營(yíng)銷服務(wù)中心）