浅析电能计量中的智能电能表失准原因

浅析电能计量中的智能电能表失准原因

徐海波

关键词：智能电能表；准确性；意义；电能计量；失准；原因；控制策略；

电能计量贯穿于电力生产、营销经营和使用的整个过程，其涉及到计量标准、计量点、计量法制、计量装置、计量信息等方面，其与电力公司效益、用户利益、社会形象等关系密切。智能电能表计量实现了数据自动采集以及集中抄表的目的，同时可以促进电力营销，提高电力服务质量等。

一、智能电能表计量准确性的重要意义

智能电能表应用的最大意义在于能够方便电力用户使用，当然，这需要在智能电能表计量保持高效的准确性的基础上，因此智能电能表计量准确性具有重要意义。保证智能电能表计量的准确性，一方面可以减少电力系统的工作人员对用户的电量使用情况进行核对，有利于在很大程度上减少电力公司工作人员的人工工作压力;另一方面更重要的是使电力用户在使用智能电能表时更加放心。电费交足智能通电，电量亏空自动断电，这样电力公司对于用户用电的智能化管理使得企业与电力用户的关系更加简便和谐。

二、电能计量中的智能电能表失准原因分析

智能电能表失准的原因主要有：（1）环境原因。智能电能表内部集成众多功能模块，属于精密性仪表，其使用环境的干湿度、空气质量、磁场变化以及网络稳定性等都影响着智能电能表的正常运行。由于智能电能表安装后不建议移动，因此在使用前必须进行计量检定并检验，校准合格者方可接入电力系统网络，尽可能地延长其使用寿命，保证其计量精度，既对企业负责，也对用户负责。因此，在智能表安装位置选择时，一定要注意环境因素的影响，选择影响因素最低的位置安装。（2）硬件原因。第一、计量电路外围电路设计不可靠的原因。第二、MCU和计量电路通讯线路不可靠。当通讯线路受到干扰时，数据出现读写异常。第三、整体电路抗干扰能力不强。PCB布板设计缺陷，本身的EMS设计能力不强，电表的计量部分受到干扰。（3）软件原因。第一、数据校验方式原因。计量芯片校验程序存在漏洞，智能电能表在快速停复电时，主处理器MCU未能成功将配置参数写入计量芯片，而后续程序也未对计量芯片的配置参数进行校验，计量芯片运行在错误的配置参数下，造成电能计量失准；另外通常软件采用累加和的校验方式，这种方式存在数据改变带累加和不变的概率，如采用CRC16校验方式对于一串随机数仍存在1/65536出错的概率。第二、正常计量时校表参数纠错流程原因。在校表参数发生异常时，软件设计缺少容错处理，在异常情况下软件对数据的保护机制不可靠。第三、数据备份机制存在缺陷的原因。单独采用RAM备份或者一份E2PROM备份的方式对数据的可靠性保证不够。特别是对重要数据如费率，电价，校表参数等。（4）生产工艺原因。第一、印制板本身质量有问题回流焊或波峰焊焊接完成后印制板的曲翘度大于设计要求，元件受力不匀造成元件脱落或断裂；手工分板操作造成计量芯片的基准源滤波电容出现损坏，导致电能表运行过程中计量芯片的采样数据异常，引起电能表计量失准。第二、电路板部分元器件受到灰尘污染，电路板清洗不到位或者半成品堆放环境粉尘多，高温，潮湿等现象。在安装期间适逢梅雨季节，计量芯片基准电源的去耦电容管脚由于污染，在受潮后对地形成旁路导通，造成采样值放大，电能计量失准。第三、生产工艺控制缺陷造成电气短路，波峰焊和回流焊工艺控制不到位，导致焊接后有较多的残留物留在印制板上；无三防处理或三防处理不到位，如电路板未在干燥条件下涂覆三防漆。

三、电能计量中智能电能表失准的控制策略分析

电能计量中智能电能表失准的控制策略主要表现为：（1）重视安装环境。目前使用的智能电表，其技术标准统一由电网公司根据国家标准制定，都是必须经过国家法定授权的检定机构检定合格，才能安装使用。以前住户使用的老式机械表，随着使用年限的增加会有一定的磨损，导致误差越来越大。使用一些很小功率的电器，可能旧电表不会走，但灵敏度高的智能电表就会对这些进行准确计量。因此为了避免因环境问题造成的智能电能表计量的不准确，应当注重质量控制与安装环境，切勿进行智能电能表的私自安装和移动。（2）硬件失准的控制策略分析。主要表现为：第一、布线严格按照强弱电分开原则，保留足够电气间隙，保证PCB质量优良。所有片式电容器焊盘与地过孔都大于安全距离，保证不会因电容受潮而与地的阻抗减小导致。第二、加强线路板布局的合理性，合理应用滤波措施，端子引线长度尽可能短且走线整齐规矩，避免形成环路，变压器、继电器增加屏蔽措施，减少器件和线路对外的噪声辐射和传导，提高线路设计的抗干扰能力。同时对于计量部分的电压、电流采样信号，尽量采用差分走线，并且在走线时注意模拟部分的地需要避开数字信号线的噪声干扰。第三、开发设计中，印制板布局应考虑外力作用（受热、应力、人为因素等），在PCB设计中电容及其它器件应放置在不易受外力影响的部位。（3）软件失准的控制策略分析。第一、对电量数据采用多种类及多份备份处理。如电量备份数据分为以下几份：MCU的RAM有主、副两份电量数据，EEPROM电量数据分为掉电存储区电量数据和每度电电量备份数据，每度电常规电量备份数据又分为2个区轮流备份。读取电量时首先对RAM中计量参数进行效验，如果不正确则读取EEPROM中存储数据，如果读出的数据依然不正确，还可以参考EEPROM中备份数据，避免出错。第二、加强软件自检功能和纠错功能。加载电量时需要根据备份数据的优先级逐一判断。对校表参数采用多种类及多份备份处理，对计量参数采用RAM和双备份EEPROM的方式，如果数据异常，则重新初始化校表参数。第三、计量程序在运行过程中监控计量芯片状态。保证脉冲常数等重要的表计参数经过严格的校验，防止由于读写参数异常或收到外界干扰而发生异常；在脉冲读取过程中增加保护措施，防止脉冲数读取不准确。对计量芯片有非正常状态处理机制，例如脉冲数过快要根据阈值等相关条件来加以限值等措施。（4）生产工艺失准的控制策略。主要包括：第一、采用专用分板机防止对印制板及器件造成损坏；生产过程中采用专用的半成品防静电周转箱。第二、计量芯片、晶振、光耦有明确焊接要求，焊接温度不允许过高，避免因温度过高损坏芯片及相关元器件。所有贴片元器件均为回流焊，除按键等特殊元件外所有直插元件均为波峰焊，超声波清洗，全程人工不参与，最大限度降低人为带来的产品质量下降。第三、所有电表焊接后刷三防漆，防止潮湿环境下吸收水汽导致电器性能变化。

结束语

综上所述，为了提高我国供电水平，促进智能电网改造工作的全面展开，需要合理运用智能电能表。经过近年来的现场运行和使用实践，其计量失准现象时有发生，不仅反应出产品质量问题，同时给客户和电力企业带来不必要的纠纷和麻烦，因此为了保障智能电能表的稳定运行，必须加强对智能电能表计量的失准原因进行分析。

参考文献

[1]柴玉华，胡佳琦.提高电能计量准确性的方法研究[J].科技展望，2017

[2]刘寒遥.智能电能表计量准确性提高的措施研究[J].计量与测试技术，2018

[3]杜晓爱.单相智能电能表的故障影响因素及其防范措施[J].中国新技术新产品，2018