淺談智能電能表中繼電器的故障及解決方案

鐘慈祥王 睿金雅珍

（1.浙江省寧波電力局，寧波315100；2.浙江省嘉興電力局，嘉興314001；3.浙江省紹興電力局，紹興312000）

淺談智能電能表中繼電器的故障及解決方案

鐘慈祥1王 睿2金雅珍3

（1.浙江省寧波電力局，寧波315100；2.浙江省嘉興電力局，嘉興314001；3.浙江省紹興電力局，紹興312000）

目前智能電能表使用中最突出的就是內(nèi)置繼電器問題，他不僅給電能表檢定人員在檢定過程中帶來了不少障礙，也為正常、安全的使用帶來了隱患。筆者就智能電能表內(nèi)置繼電器所引起的各類故障及原因進行分析，并從繼電器質(zhì)量、可靠性設(shè)計、合理使用等方面提出自己的一些看法，為從事智能電能表相關(guān)工作的同事提供參考。

智能電能表；繼電器；安全認證；分析；方案

0 引言

根據(jù)國網(wǎng)智能電能表系列標準要求，費控智能表具有內(nèi)置或外置控制繼電器。繼電器的合閘與跳閘，在嚴格的安全認證與數(shù)據(jù)加、解密下進行，而內(nèi)置繼電器直接控制用戶用電電源。內(nèi)置繼電器的質(zhì)量、帶載能力、控制安全性、運行可靠性，直接關(guān)系到用戶的用電安全，也影響供電部門的服務工作量。這也正是傳統(tǒng)電能表轉(zhuǎn)換為智能電能表時面臨的新技術(shù)、新挑戰(zhàn)。本人因工作關(guān)系一直和各個電能表生產(chǎn)制造廠的服務技術(shù)人員保持溝通，經(jīng)常跟蹤、統(tǒng)計供電部門的計量檢定過程中的不合格表以及安裝運行過程中的故障表，總結(jié)出了一些規(guī)律性情況，也想出了一些技術(shù)改進方法，現(xiàn)在談一下我對智能電能表內(nèi)的繼電器問題的一些看法，希望對后期的電能表設(shè)計、制造、安裝和運行提供一些建設(shè)性的幫助意見。

1 智能電能表的繼電器故障及原因分析

智能電能表技術(shù)要求中規(guī)定：當電能表最大電流不超過60A時宜采用內(nèi)置繼電器。目前電能表使用的內(nèi)置繼電器大都采用磁保持繼電器。磁保持繼電器是指去除激勵量后，仍能以磁力（由硬磁或半硬磁材料產(chǎn)生）保持激勵時狀態(tài)的一種雙穩(wěn)態(tài)繼電器，為其實施電能計量和用電控制的一種繼電器。從目前的使用情況來看，內(nèi)置繼電器在檢定、安裝、運行和故障維修等出現(xiàn)的問題點主要為以下幾方面：

1.1 檢定時出現(xiàn)的問題

臺體在校驗電能表時無法加載電流，主要原因是電表在運輸振動過程中引發(fā)的繼電器觸點斷開而導致的問題。目前的磁保持繼電器受結(jié)構(gòu)特性的影響，在強烈振動下觸點接觸不太可靠。在繼電器開閘狀態(tài)下，臺體無法進行校驗電表的操作，如果采取遠程合閘的方式進行軟修復處理，將會嚴重影響校表工作效率，浪費工時。

1.2 安裝時出現(xiàn)的問題

剛安裝到用戶端的電表，發(fā)現(xiàn)繼電器為斷開狀態(tài)，導致用戶無法用電，供電部門現(xiàn)場不能合閘，要重新?lián)Q上新的電能表來解決投訴問題，導致供電部門的工作很被動。目前的電能表軟件上沒有上電自動檢測的功能，無法在電能表每次上電時發(fā)送一次跳合閘的命令，使現(xiàn)場安裝人員為繼電器開路的問題而浪費寶貴時間。

1.3 運行時出現(xiàn)的問題

安裝在現(xiàn)場的電能表使用一段時間后斷開，這種情況下大負荷的單、三相表比例更高，三相中還會有缺相的可能出現(xiàn)。對于家庭工廠和小企業(yè)比較多的地區(qū)，超負荷容量使用在家庭工廠和小企業(yè)里是家常便飯。安裝在表內(nèi)的繼電器觸點過載能力有限，觸點發(fā)熱后，導致繼電器固定觸點的塑料變形、移位，造成觸點壓力降低，接觸電阻變大，發(fā)熱量繼續(xù)加大，直到繼電器觸點燒毀，斷開。嚴重的可能會短路、起火甚至更嚴重的事故。

1.4 遠程控制時出現(xiàn)的問題

遠程控制繼電器，在大負荷運行情況下強行拉閘將損壞繼電器觸點，增加繼電器觸點的接觸電阻，將導致繼電器觸點更容易發(fā)熱，并燒壞。

1.5 維修時出現(xiàn)的問題

由于裝在現(xiàn)場的智能電能表運行密鑰為供電部門方控制的私鑰。一旦出現(xiàn)故障，返回廠家檢修則需將ESAM芯片更換，廠家才能維修，增加了廠家的生產(chǎn)成本與管理。

2 智能電能表繼電器故障的解決方案

智能電能表內(nèi)置繼電器的故障雖然現(xiàn)象較為簡單，但危害性十分嚴重，除直接帶來大量服務工作量外，極端情況帶來設(shè)備及人身安全。而繼電器故障的解決是一個系統(tǒng)工程，應從費控方式選型、現(xiàn)場服務力提升、費控可靠性設(shè)計、控制策略和繼電器質(zhì)量等多方面著手，綜合解決。

2.1 選型好費控方式

考慮在不改變國網(wǎng)技術(shù)要求的情況下，因地制宜，最好的辦法就是使用開關(guān)外置的電能表，同時根據(jù)現(xiàn)有電能表的結(jié)構(gòu)設(shè)計合適的外置開關(guān)，在必要的情況下安裝外置開關(guān)，達到遠程控制的目的，原因及優(yōu)點如下：

1）很多電能表沒必要安裝控制回路或短時間根本不可能使用，不安裝內(nèi)置繼電器將在一定程度上降低了電能表的制造成本，根據(jù)不同的客戶類型，可以有選擇的給電能表配置外置開關(guān)。

2）突出電能表的主要功能——計量功能，簡化其它輔助功能，將大幅度提高電能表的可靠性、安全性和使用壽命。

2.2 開發(fā)現(xiàn)場服務設(shè)備

由于繼電器的跳閘、合閘在嚴格的安全認證下進行。目前裝在現(xiàn)場的智能電能表，一旦出現(xiàn)內(nèi)置繼電器跳閘，因缺乏有力的現(xiàn)場服務設(shè)備支持，必須換表解決。建議遠程主站管理系統(tǒng)增加現(xiàn)場維護功能，實現(xiàn)主站和現(xiàn)場相互配合，現(xiàn)場進行合閘與跳閘等本地服務能力。

2.3 軟硬件可靠性設(shè)計

對于長期現(xiàn)場運行的智能電能表，可能出現(xiàn)內(nèi)置繼電器誤動作或者執(zhí)行動作時由于電壓、觸點等原因造成的不可靠動作。為了有效防止繼電器的誤動作或不可靠動作，應有防止內(nèi)置繼電器誤動作的軟硬件設(shè)計及繼電器不可靠動作的檢測機制與補動作機制設(shè)計。

2.4 繼電器控制策略

繼電器在大電流下跳、合閘，直接影響繼電器的壽命及智能電表運行安全。選擇合適的繼電器控制策略（如大于一定電流下不跳閘），可大大減少控制時的負荷沖擊影響。

2.5 繼電器質(zhì)量

繼電器質(zhì)量是繼電器可靠運行的基礎(chǔ)。繼電器觸點的接觸電阻、觸點材料、切換電壓、切換電流、最大切換功率、觸點機械與電氣壽命等設(shè)計直接關(guān)系到帶載與控制能力、長期運行穩(wěn)定性。繼電器的端子連接方式、殼體材料、溫度、振動、沖擊和絕緣等特性直接關(guān)系運輸、安裝、溫度變化等產(chǎn)生的應力影響。

磁保持繼電器的可靠性研究是一項需要多方合作并長期開展的課題，如何通過一些關(guān)鍵指標的測試以及短期試驗手段提前暴露繼電器本身一些隱性的質(zhì)量問題也需要各方做更深一步的研究。開發(fā)大電流、小體質(zhì)、低功耗和低成本的固態(tài)繼電器，實現(xiàn)過零控制，應是國網(wǎng)內(nèi)置繼電器的發(fā)展方向。

3 結(jié)語

智能電能表在電力系統(tǒng)已得到越來越多的使用，如何運行、管理好這些智能表計，顯得非常重要。繼電器只是智能電表里的一小部件，本文通過對其實際使用中所存在問題的分析，提出了解決方案。所以，只有對智能電能表的每個部件進行仔細分析，才能提高智能電能表的可靠性和使用率，為我國智能電網(wǎng)提供強有力的支持。

［1］Q／GDW 364—2009《單相智能電能表技術(shù)規(guī)范》

［2］Q／GDW＿365—2009《智能電能表信息交換安全認證技術(shù)規(guī)范》

［3］Q／GDW 354—2009《智能電能表功能規(guī)范》

［4］王蘊輝，等.電子元器件可靠性設(shè)計－繼電器可靠性設(shè)計.北京：科學出版社，2009

［5］趙艷云.繼電器常見故障檢修.大眾用電，2007（3）

［6］JB／T 10923—2010電子式電能表用磁保持繼電器

10.3969／j.issn.1000－0771.2013.4.24