智能电能表电量异常的原因分析及检测方法研究

智能电能表电量异常的原因分析及检测方法研究

潘建英

（内蒙古电力（集团）有限责任公司呼和浩特供电局内蒙古呼和浩特010010）

摘要：准确计量是智能电能表的基本要求，而在应用过程中，电能计量故障类型繁多，电能量异常包括电量停走、倒走、飞走、走快现象，在电能表上表现为电压异常、电流异常、功率异常或脉冲异常等。因此有必要对电量异常产生原因进行总结分析，以快速查账故障原因，提高故障鉴定效率。

关键词：智能电能表；电量异常；原因分析；检测方法

1引言

用电市场公平公正的基本点是电能表的精准计量。因此，有必要分析现有的电能表电量异常故障，找到一种快速查找电量异常故障的方法，做到防微杜渐，提升故障鉴定人员的技术水平和鉴定效率。准确迅速地鉴定可促使厂家在元器件选择、制造工艺方面加强管控力度。

2智能电能表工作原理

随着电网规模的扩大，电力行业得到前所未有的发展，社会不断发展和进步，科学技术水平有了明显的提升，针对现阶段城市居民用电情况，为了保证居民的安全使用，智能电能表应用于居民城市生活中。但是各种设备造成电力使用量增大，智能电能表在日常应用中出现了一定的故障问题，导致居民无法正常使用电力，电网在电力运输中也受到一定的阻碍，因此，笔者针对智能电能表性能故障进行分析讨论。智能电能表主要收集电力系统中的电流和电压等相关数据，将电流和电压模拟信号转化成数字数据，存储到电能计量芯片中，经数字处理系统，将其转化成离散信号(脉冲信号)，传送至中央处理器，由中央处理器经串行通信接口对计量芯片中的数据进行读取，并针对特定时段，对电能计量和电能最大需求量的所需功率进行计算，由红外线传输信号和相关接口数据传输，从而完成数据存储和检测工作。当前智能电能表能通过表计显示屏直观显示客户当前电量信息，客户可通过按键自行查询往月电量信息，单相智能电能表支持客户查询前2个月的电量信息，并能直观地显示客户峰谷电量。三相四线智能电能表相比单相智能电能表显示内容更加丰富，除具备单相智能电能表所有功能外，还能显示反向电量、三相电压、电流、失压、失流、功率因数，并能直观地显示欠费跳闸，黄灯亮起、红外线送电窗口等，简单的查询客户自己就可以做到，数据清晰、明确。

3智能电能表电量异常的原因分析

3.1电压异常的原因

主要有以下方面：一是电压引线异常，故障原因包括引线虚焊或断开。二是采样电压异常，故障原因包括分压电阻损坏或虚焊、滤波电容击穿，采样回路直接接地。三是基准电压异常，主要由滤波电容击穿或损坏引起，通常会出现电压翻几倍的情况。四是通道异常，故障原因包括引脚虚焊或引脚端有异物导致短路，噪声和异常信号耦合至通信信道。五是计量芯片或MCU故障。这些异常同样会引起功率显示异常，其中基准电压异常还会导致电流显示异常。

3.2电流异常的原因

主要包括以下方面：一是电流引线异常，如锰铜分流片两端引线虚焊或断开。二是采样电流异常，原因包括分压电阻虚焊或损坏等。三是基准电压异常，滤波电容击穿或损坏，噪声和异常信号耦合至计量芯片，电能表只加入电压时，可发现电表潜动现象。四是限流电阻虚焊或断裂，电流采样回路中电阻虚焊或断裂，可间接导致滤波电容放电时将干扰耦合到电流采样信号中，引起电流间歇性异常。五是计量芯片或MCU故障，原因同电压异常。

3.3脉冲异常的原因

脉冲异常需要考虑两点：第一误差是否正常；第二属于光电脉冲异常还是电子脉冲异常。

3.4功率异常的原因

大多数功率异常伴随电压异常或电流异常，如果是功率异常单一故障，首先可怀疑计量芯片损坏，计算功率有误。

4实例分析智能电能表电量异常的检测

4.1现场典型故障描述

某供电现场某台区发现，在现场运行过程中有几只M公司的DDZY719-Z型单相费控智能电能表电量计量异常，排查现场情况后，送样两只故障样表（故障表号1:010110015479表号2:010110359476）到该省电力有限公司计量中心开展试验分析。故障表在检定台上测试，当在220V/5A和220V/60A进行负载测试时，电能表电压、电流、功率正常，但脉冲指示灯不闪烁、电量不累加，误差测试合格。

4.2故障点测试分析

4.2.1计量电路分析。故障电表的计量方案为：计量芯片采用锐能微科RN8209C，基准电压值为2.5V、通信通道采用SPI方式、MCU与计量芯片使用光耦隔离。对电表施加220V电压，测量基准电压引脚对地电压为2.49V。判断基准电压回路正常。在加负载时脉冲指示灯不点亮和电量不累加，排查计量芯片是否存在故障，测试电能表计量误差，通过台体测试故障电能表误差合格。结论：计量芯片脉冲输出电路正常。

4.2.2计量电路与MCU连接回路分析。使用万用表测量下图计量电路与MCU连接回路中的电阻（阻值档）R931、R933、R936、R937阻值，阻值分别为R931＝1kW、R933=10kW、R936=2kW、R937=10kW，测试结果与设计方案一致。结论：回路中电阻R931、R933、R936、R937正常。使用示波器分别测试图2中测试点TEST2、TEST1和CS_CF端口波形如下，判断光耦（OP904）、电容是否正常；

从无负载电流时TEST2、TEST1点波形可看出，正常工作时TEST2为低电平时TEST1应为低电平，实际测试TEST1为高电平。排除回路中隔离光耦OP904故障后定位故障点位电容（C910），将电容取下后测试TEST1和CS_CF端口波形。结论：电容C910在脉冲灯口主要起滤波作用，避免脉冲端口在收到外部干扰信号发生误动作；电容C910击穿损坏（阻抗状态）使得TEST1与CS_CF端口的状态一致，而CS-CFCPU控制脉冲灯端口（常态为高电平）。所以电容C910击穿损坏造成TEST1点为高电平，脉冲指示灯无法正常闪烁，CF_Pulse端口无法识别有效脉宽，导致电量无法正常计量。拆除电容后进行负载测试，脉冲指示灯闪烁正常，电量累加正常。

5提高智能电能表电量计量准确性的措施

5.1重视质量控制与安装环境

智能电能表在电力管理与用户用电管理中发挥着重要作用，出现故障对企业和用户而言都会造成一定的损失。因此，对于智能电能表的质量控制至关重要，可以在事前将损失控制到最低。电力企业在选择智能电能表时，从生产企业资质、产品质量标准、电能表品牌、电能表灵敏度等方面来考虑。用户对电能表的性能了解的不深，对其质量判断不准确，需要电力企业统一提供参考品牌，帮助用户选择合适、计量准确的电能表。智能电能表的质量过关，才能在日后使用过程中，尽可能少的出现计量失准的故障。此外，智能电能表安装时，要选择磁场影响小、湿度小、无阳光射、灰尘少、温度低的地方，减少环境因素对电能表计量准确度的影响，维护企业与用户的合法权益。

5.2加强检测并及时处理相关问题

智能电能表在使用前、使用中需要循环对其进行计量准确性检测和修护，使电能表计量数据安全可靠、准确无误，保证数据真实反映用户的用电情况。通常情况下，智能电表需要定期进行维护，一旦出现检定误差超标问题，必须对其进行换新或维修，更换故障部件，直到符合使用标准才可重新上岗。当电能表因故障需要拆卸时，维护人员必须按照电能表标准的维护工作程序进行相关操作，尽可能的避免因维护、移动等产生电能表计量失准的问题。用户或供电企业怀疑电能表计量失准时，需要专业人员配备专业检测工具至现场进行现场检测，检测双方同时在场，检测方法、检测结果、检测程序等都要透明、公正，确定电能表可以正常计量后，需要按照标准程序重新安装并稳固，保证其计量可靠准确。

6结束语

计量故障的查找、鉴定工作要深入到器件生产、电表装配、配送、现场运行等环节，找到根源才能对症下药。常规检测项目不能检测出不同厂家不同批次电能表承受环境的极限能力，不能检测出电能表的薄弱环节；而且针对电能表故障鉴定没有统一合理的鉴定方法，不同的故障需要不断探索、总结经验。

参考文献

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