智能电表常见故障分析及研究

智能电表常见故障分析及研究

程楠楠

程楠楠

（国网宁夏电力公司银川供电公司宁夏银川750001）

摘要：随着智能电表覆盖率的逐渐提升，如何保障其有效的可靠性是营销专业面临的一项重要课题。本文针对单相智能电表的故障形式及影响进行了研究。

引言

智能电表实现了电力公司与电力客户之间的信息交互和需求交互，其智能化优势十分明显。随着智能电表更换的快速推进，功能也随之更加完善。同样，随着功能的增加，常见的一些故障类型也随之到来。智能电表作为新兴事物，适应的环境较普通电能表更为复杂，所承担的责任更为重大。因此，研究智能电表的常见故障，进而提高其可靠性显得尤为重要。

1.智能电表介绍

1）智能电表的特点

智能电表就是应用计算机技术、通讯技术等，形成以智能芯片为核心，具有电功率计量时间、计费、与上位机通讯、用电管理等功能的新一代电能表。目前，智能电表在我国各地电力公司有了初步的推广应用，智能电表也由过去单一的预付费电能表发展到复费率、阶梯电价、费控、在线监测、在线管理等多种类型。

2）智能电表划分

在国网公司的企业标准中，按照等级、通讯方式等内容对智能电表进行了划分。按等级划分：0.2S、0.5S、1级和2级；按照负荷开关划分：内置负荷开关、外置负荷开关；按照通讯方式划分：载波、GPRS无线、RS-485总线；按照费控方式划分：本地费控、远程费控。

3）不同安装环境下智能电表的选型方案

关口在100kVA及以下的专用变压器：0.2S级三相智能电表、0.5S级三相智能电表、1级三相智能电表；关口在100kVA及以上的专用变压器：0.5S级三相费控智能电表（无线）、1级二相费控智能电表、1级三相费控智能电表（无线）。公用变压器下三相客户：1级三相费控智能电表；1级二相费控智能电表（载波）、1级三相费控智能电表（无线）；公用变压器下单相客户：2级单相本地费控智能电表、2级单相本地费控智能电表（载波）、2级单相远程费控智能电表、2级单相远程费控智能电表（载波）。

2.智能电表常见的故障模式

1）烧表故障

根据相关调查统计分析，烧表故障占到了智能电表故障总数的30%以上，居于故障首位。烧表故障会导致智能电表无法正常使用，甚至直接报废，因此需要格外关注。智能电表的烧表原因较多，主要由以下几种：表内RC供电电源烧毁；过负荷使用，造成电流取样线路或内置继电器烧坏；接线端子接触不良；表内变压器初级线圈烧坏；将强电接在脉冲输出端子上，烧坏光耦；在安装过程中将继电器输出端子零线端接线错误引起表内短路。对于此类故障的处理关键在于故障的预防，通过智能电表的严格造型、计量装置配置的改换、装表接线的规范以及用电检查工作的加强来避免。

2）超差故障

也是比较常见的故障，主要可划分为计量精度超差、多功能口故障两类。

①计量精度超差

具体体现在以下四个方面：I.加电压和电流，误差值不显示，但脉冲灯闪烁。此现象与表计计量部分、脉冲线夹连接、脉冲输出部分的连焊或虚焊、元器件损坏有关，逐个查看即可；II.加电压和电流，脉冲灯不闪，误差不显示。若计量部分无虚焊、连焊现象且元器件没有损坏，很大程度上是由于电压、电流采样部分的故障造成；III.误差、超差。计量部分电路故障是主要原因，如阻性误差正常、感性超差，大多是由计量部分片式电容的虚焊、连焊、错焊、开裂所引起的。智能电表运行环境的恶劣也会造成采样电阻老化、电阻阻值发生偏移。IV.加电压、电流，其他功能均正常，但不计电量。这种情况一般是因为计量芯片CF脚没有把有功脉冲信号送至MCU处理导致的。

②多功能口故障

无日计时脉冲、日计时误差超差、时段投切不合格是典型的多功能口故障。无日计时脉冲发生时，需测试时钟晶体是否起振，查看多功能口螺丝是否松动，电路有无明显连焊、虚焊现象，观察表计、时钟运行是否正常，若均无问题，则主要是脉冲输出正常但超差时，时钟部分电路可能存在虚焊、搭焊现象，32.768kHz晶体频率值也许未在规定范围内，若是外部时钟芯片，当然可直接测量输出频率是否超差。对于时段投切的不合格，多功能口硬件电路和RS485通讯是主要原因，需重新测试时段投切功能即可，同时也有因为内部元器件焊脚脱落导致的故障原因，重新焊接即可解决故障。

③电池故障

锂电池电量耗尽时，会造成程序和数据丢失，因此，锂电池的质量对整个智能电表的安全运行至关重要。锂电池的常见故障时电池无电，主要原因是产品自身存在质量问题，也有可能因为电路板的漏电引起。当电池能够正常使用时，用万用表对两端的电压进行测量，测出的电压应该是3.66V（偏差0.02V）。随着贮存时间的不断延长，贮存环境温度的不断升高，有些质量不佳的电池逐渐失效，导致数据丢失。此外，电池的接头如果出现接触不良的现象，或者是连接电池的跨接器出现开路的现象等等，也会导致断电后，电池无法供入电源而失效。因此，选用高质量的锂电池和日常定期检查工作是必不可缺的。

④通讯故障

智能电表的通讯系统主要分为RS485通讯和红外通讯两部分，故障直接表现为不通讯，抄表失败。

I.RS485通讯故障

通讯波特率设置不正确、表地址错误、辅助端子RS485线接反、表计485接口松松、RS485部分元器件连焊、虚焊、装反、485电压不正确等都会造成RS485通信失败，需要对这些设置进行逐一查看，特别是波特率参数，一般电能表为1200bps，而智能电表为2400bps，容易忽视和遗忘。

II.红外通讯故障

红外通讯故障主要有两种情况：第一种情况是当用掌机抄表时，有通讯符号但抄表失败，即红外接收正常。这种情况下主要检查红外发射管是否损坏、装反、或是Q2、R80、R78、R79等元器件是否出现虚焊或者是连焊的现场；MCU的18管脚TX-HW和其他管脚之间是否采用虚焊或是连焊方式，MCU的18管脚到R80之间是否出现短路的现象。若这些部分正常，可以通过更换红外发射管来检查。第二种情况是红外抄表通电，有通讯符号但是抄表没成功，还可能是电能表的抄表没有反应，都表明电能表未收到红外信号，赢先重重对红外接收的部分电路进行查看，对红外接收管进行更换。还要考虑通讯规约是够正确，若无问题，可采用万用表对红外接收管输入、输出管脚的电压进行测量。但是，若电压和线路均正常，再用示波器测量波形，若正常，则红外接收管到MCU的部分线路可能出现了问题。

⑤费控故障

主要体现两个方面：一方面对身份认证不合格，另一方面远程费控的不合格。身份认证不夸格的原因主要在于ESAM芯片出现问题，需要及时地检查ESAM芯片是否插反或者是插

错了，在密钥下装时若中途突然中断了，就可能出现密钥不能下装的现象，所以在密钥下装时应保证电能表状态的相对稳定，远程费控不合格应考虑控电路和继电器两方面的因素，

如采电路部分无明显故障，就可用另一个好的继电器进行检测，可以确定到底是继电器的故障还是电路的故障，从而缩小故障范围。特比是继电器由于工作温度、触点接触不良、瞬间大电流等原因极易出现故障，需选择质量较好的继电器。

3.总结

智能电表在电力系统已得到越来越多的应用，如何抓好新表质量检定关，做好运行表故障分析非常重耍。智能电表不仅要服务于电力公司及时掌握购售电与结算信息，降低工作成本，合理分配电力，提高管理水平和效率，同时还要面向电力客户，为客户提供数据、信息。在信息化时代，当客户对电力公司提供的增值服务有需求时，若智能电表不能可靠、正常工作，将会直接影响电为公司的信誉，影响对客户的服务质量。