智能電能表常見故障及解決措施分析

【摘要】智能電能表以其諸多優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用，但在應(yīng)用過程中不可避免會出現(xiàn)各種故障，文章結(jié)合筆者工作經(jīng)驗(yàn)對智能電能表各部件的常見故障進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的解決策略，具有一定的實(shí)際參考價值。

【關(guān)鍵詞】智能電能表；故障

隨著電力用戶的不斷增加，電力系統(tǒng)規(guī)模得到了迅速擴(kuò)大，電力信息化系統(tǒng)建設(shè)成為了國家電網(wǎng)公司重要的發(fā)展方向。電力用戶用電信息采集系統(tǒng)作為一個重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)電力用戶“全覆蓋、全采集”目標(biāo)的關(guān)鍵，而智能電能表又是最基礎(chǔ)、最重要環(huán)節(jié)，智能電能表的推廣和應(yīng)用不僅提升了電能計(jì)量、計(jì)費(fèi)水平，還有效防范了電費(fèi)拖欠，提高了電力整體工作效率。目前智能電能表以其諸多優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成了電力系統(tǒng)不可或缺的部分?？梢哉f智能電能表的可靠性將對電能的采集產(chǎn)生直接影響，也關(guān)系著千萬家用戶的安全、穩(wěn)定用電。因此，對智能電能表常見故障進(jìn)行研究具有一定的實(shí)際意義。文章主要以單相智能電能表為研究對象，分析其在使用過程中常見的故障和解決的措施。單相智能電能表實(shí)質(zhì)還是屬于多功能電能表范疇，只不過在多功能電能表基礎(chǔ)上融入了費(fèi)控、無線和載波等功能，其主要有測量單元、通信單元、數(shù)據(jù)處理單元等模塊組成，具體包括CPU、R5485通信接口、紅外通信接口、電源、備用電池、LCD顯示、背光顯示、存儲器、ESAM模塊、計(jì)量芯片RN8209、時鐘芯片R8025T、電壓采樣、電流采樣等部分。受環(huán)境、人為、設(shè)計(jì)等因素的影響，各個組件不可避免會各類出現(xiàn)故障，為了保障智能電能表的正常運(yùn)行，需要針對不同的故障采取有效的解決措施，根據(jù)筆者的歸納總結(jié)主要包括以下幾類常見故障。

1.燒表故障分析及處理

通過筆者對近年來的智能電能表故障調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析得出，燒表故障占到了智能電能表故障總數(shù)的30%以上，居于故障首位，導(dǎo)致智能電能表無法正常使用，直接報廢，因此需要格外關(guān)注。智能電能表燒表原因較多，主要有以下幾種：表內(nèi)RC供電電源燒毀；過負(fù)荷使用，造成電流取樣線路或內(nèi)置繼電器燒壞；接線端子接觸不良；表內(nèi)變壓器初級線圈燒壞；將強(qiáng)電接在脈沖輸出端子上，燒壞光耦；在安裝過程中將繼電器輸出端子零線端接線錯誤引起表內(nèi)短路。對于此類故障的處理關(guān)鍵在于故障的預(yù)防，通過智能電能表的嚴(yán)格造型、計(jì)量裝置配置的改換、裝表接電的規(guī)范以及用電檢查工作的加強(qiáng)來避免燒表故障的產(chǎn)生。

2.超差故障分析及處理

超差故障也是比較常見的，主要可分為計(jì)量精度超差、多功能口故障兩類。

（1）計(jì)量精度超差。計(jì)量精度超差具體表現(xiàn)于以下四個方面：其一，加電壓和電流，誤差值不顯示，但脈沖燈閃爍。此現(xiàn)象與表計(jì)計(jì)量部分，脈沖線夾連接，脈沖輸出部分的連焊、虛焊，元器件損壞有關(guān)，逐個查看即可。其二，加電壓和電流，脈沖燈不閃，誤差不顯示。若計(jì)量部分無虛焊、連焊現(xiàn)象且元器件沒有損壞，很大程度上是由于電壓、電流采樣部分的故障所導(dǎo)致的。其三，誤差、超差。計(jì)量部分電路故障是主要原因，如阻性誤差正常、感性超差，大多是由計(jì)量部分片式電容的虛焊、連焊、錯焊、開裂所引起的；智能電能表運(yùn)行環(huán)境的惡劣也會造成采樣電阻老化，電阻阻值偏移，誤差超差產(chǎn)生。其四，加電壓電流，其它功能正常，但不計(jì)電量。這種情況一般是由于計(jì)量芯片CF腳未能把有功功率脈沖信號送往MCU處理造成的。

（2）多功能口故障。無日計(jì)時脈沖、日計(jì)時誤差超差、時段投切不合格是典型的多功能口故障。無日計(jì)時脈沖發(fā)生時，需要測試時鐘晶體是否起振，查看多功能口螺絲是否松動，電路有無明顯連焊、虛焊現(xiàn)象，觀察表計(jì)、時鐘運(yùn)行是否正常，若都無問題，則主要是日計(jì)時輸出電路故障，可通過測試電路找到故障點(diǎn)。當(dāng)日計(jì)時脈沖輸出正常但超差時，時鐘部分電路可能存在虛焊、搭錫現(xiàn)象，32.768kHz晶體頻率值也許未在規(guī)定范圍內(nèi)，若是外部時鐘芯片，當(dāng)然可直接測量輸出頻率是否超差。對于時段投切的不合格，多功能口硬件電路和RS485通訊是主要原因，需重新測試時段投切功能即可，但也有因內(nèi)部元器件焊腳脫落引起的故障，重新焊接即可解決故障。

3.電池故障分析及處理

鋰電池電量耗盡時，會造成程序和數(shù)據(jù)丟失，因此鋰電池的質(zhì)量對整個智能電能表的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。鋰電池的常見故障是電池?zé)o電，原因可能是產(chǎn)品本身質(zhì)量問題，也可能由電路板漏電產(chǎn)生。電池正常時，用萬用表測兩端電壓應(yīng)為3.66±0.02V，若小于3.64V則為不合格產(chǎn)品。隨著貯存時間的加長和環(huán)境溫度的升高，質(zhì)量較差的電池在高溫長時間貯存后可能因電壓不足而失效，造成數(shù)據(jù)丟失。電池接頭接觸不良或連接電池的跨接器開路，也會造成斷電后電池因電源無法供入而失效，因此，選用高質(zhì)量的鋰電池和日常的定期檢查工作是必不可缺的。

4.顯示故障分析及處理

智能電能表的顯示屏?xí)r常會出現(xiàn)不顯示或者顯示亂碼，直接影響著數(shù)值的查看，另外，背光顯示也會出現(xiàn)不亮、長亮或者顏色差異等現(xiàn)象，需要及時加以處理。

（1）顯示屏故障。液晶顯示故障表現(xiàn)為接通、斷開電源時電液晶屏不顯示、通電時液晶屏正常而斷電時液晶屏不顯示、液晶屏缺筆畫、液晶屏淡、液晶屏閃爍?？捎萌f用表測量電池是否欠壓，檢查MCU相關(guān)管腳有無虛焊和連焊，MCU是否有程序，晶振是否起振，如果都正常，可能是液晶顯示屏本身的質(zhì)量問題。液晶顯示屏中的數(shù)字缺筆，一般都是因?yàn)樾酒鸵壕Ч苣_虛焊造成的。由于液晶的特殊特性，在表計(jì)存放時應(yīng)避免高溫、高濕，否則會損傷偏光片或蝕斷電極。液晶屏偶爾也會顯示亂碼，如某單相智能電能表通電檢查時，發(fā)現(xiàn)該電能表液晶屏顯示的當(dāng)前總電能量為100000.00kWh，而實(shí)際應(yīng)為000000.00kWh，這種亂碼的出現(xiàn)也是由于液晶管腳虛焊造成的。

（2）背光故障。背光故障多表現(xiàn)為背光不亮、背光長亮、背光顏色差異。大多是因?yàn)楸彻怆娐诽摵浮⑦B焊、錯件以及元器損壞所導(dǎo)致的。長期過負(fù)荷會使LED壽命減短，LED亮度輸出與溫度成反比，所以在使用時應(yīng)盡量減少電路發(fā)熱，并做好散熱處理。

5.通信故障分析及處理

智能電能表的通信系統(tǒng)主要分為RS485通信和紅外通信兩部分，故障直接表現(xiàn)為不通信，抄表失敗。

（1）RS485通信故障。通信波特率設(shè)置不正確、表地址錯誤、輔助端子RS485線接反、表計(jì)485接口松動、RS485部分元器件連焊、虛焊、裝反、485電壓不正確等都會造成RS485通信失敗，需要對這些設(shè)置進(jìn)行逐一查看，特別是波特率參數(shù)，一般電能表為1200bps，而智能電能表為2400bps，容易忽視和遺忘。

（2）紅外通信故障。紅外通信故障主要有兩種情況：其一，用掌機(jī)抄表時，有通信符號但抄表失敗，即紅外接收正常，主要檢查紅外發(fā)射管是否裝反、虛焊或損壞，或者Q2、R80、R78、R79等元器件是否有虛焊、連焊；MCU的18管腳TXHW和其他管腳之間是否虛焊或連焊，MCU的18管腳到R80之間是否斷路。如果這些部分正常，可通過更換紅外發(fā)射管來確定其是否損壞。其二，紅外抄表通電，有通信符號但抄表失敗，或者電能表抄表無反應(yīng)，說明電能表沒有收到紅外信號，應(yīng)先著重查看紅外接收部分電路，更換紅外接收管。還要考慮通信規(guī)約是否正確，若通信規(guī)約正確，則可用萬用表測量紅外接收管輸入、輸出管腳電壓。如果電壓及線路均正常，再用示波器測量波形，如果波形正常，可能是紅外接收管到MCU的部分線路有問題；如果波形不正常，則可能是紅外接收管損壞，需要更換。

6.費(fèi)控故障分析及處理

費(fèi)控故障具體表現(xiàn)為兩種，一是身份認(rèn)證不合格，二是遠(yuǎn)程費(fèi)控不合格。身份認(rèn)證不合格主要是ESAM芯片問題，應(yīng)檢查其是否插反或插錯，有無折腳。在密鑰下裝時如果中間突然中斷，可能會發(fā)生后面的密鑰不能下裝的情況，所以在密鑰下裝時電能表的狀態(tài)應(yīng)相對穩(wěn)定。遠(yuǎn)程費(fèi)控不合格首先要考慮控制電路和繼電器兩方面，若電路部分無明顯故障，可以用另一個好的繼電器來檢測，以確定是繼電器故障還是電路故障，縮小故障范圍。特別是繼電器由于工作溫度、觸點(diǎn)接觸不良、瞬間大電流等原因極易出現(xiàn)故障，需要選擇質(zhì)量較好的繼電器。

7.結(jié)語

智能電能表在運(yùn)行過程中會出現(xiàn)各種故障，這就需要工作人員根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)，利用全面觀察法、現(xiàn)場測試法、橫向比較法、軟件代碼分析法等來判斷故障位置和故障原因，從而有針對性的采取有效的解決策略，以保證智能電能表及時恢復(fù)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]李玨煊.單相智能電能表故障模式及影響分析[D].北京：華北電力大學(xué)，2012.