電子式電能表故障黑屏的研究分析及解決方法

黃家寶

摘 要：在電力行業(yè)現(xiàn)代營(yíng)銷系統(tǒng)中，電能表計(jì)量承擔(dān)著重要的作用，不僅是電能需求結(jié)算的重要依據(jù)，而且也是電力企業(yè)實(shí)現(xiàn)效益的有效途徑。但是電能表在運(yùn)行使用過(guò)程中，也非常容易出現(xiàn)黑屏的現(xiàn)象。文章通過(guò)對(duì)某供電公司變電站10 kV中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)的電能計(jì)量進(jìn)行分析，揭示了三相四線電子式電能表故障黑屏產(chǎn)生的原因，并且有針對(duì)性地提出了解決建議。

關(guān)鍵詞：電子式電能表；故障黑屏；解決措施

中圖分類號(hào)：TM933.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）32-0118-02

在電能數(shù)值的計(jì)量中，電子式電能表主要是利用自身的專用集成電路，對(duì)使用電能資源的用戶消耗的電壓、電流進(jìn)行采樣、處理、轉(zhuǎn)換，形成一定的脈沖數(shù)據(jù)。和傳統(tǒng)的機(jī)械式的電能表和感應(yīng)式的電能表相比較，通過(guò)電子數(shù)據(jù)計(jì)量的電子式電能表一般具有很好的優(yōu)勢(shì)，比如功能強(qiáng)、能耗小、體積小、精準(zhǔn)度高、重量輕，而且對(duì)于改善手工抄表方式、提升工作效率和減少線路損耗等方面效果也非常明顯，因而推廣應(yīng)用率特別高。但是隨著電子式電能表使用的不斷增多，也非常容易出現(xiàn)一些故障問(wèn)題，比如故障黑屏等，需要電力企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理者和技術(shù)人員深入研究，努力加以解決。

1 電子式電能表容易出現(xiàn)的故障

近年來(lái)，電子式電能表使用越來(lái)越多，由于電子式電能表一般都是應(yīng)用電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，受到運(yùn)行環(huán)境、自身元件質(zhì)量因素、遭受污染的影響，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些故障問(wèn)題，比較常見(jiàn)的比如計(jì)度器和出現(xiàn)故障、死機(jī)、黑屏、存儲(chǔ)器損壞、電子元件老化等，或者有的電能表電源消耗數(shù)據(jù)計(jì)量不是太快就是太慢，導(dǎo)致出現(xiàn)誤差超差的現(xiàn)象，特別是電子式電能表出現(xiàn)的故障黑屏問(wèn)題，不僅影響了電網(wǎng)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，而且也影響用戶對(duì)電力企業(yè)的信任度和滿意度。因此，為了確保電力行業(yè)健康協(xié)調(diào)發(fā)展，確保用戶對(duì)電能資源的科學(xué)合理利用，就有必要研究分析電子式電能表故障黑屏的主要原因，并積極主動(dòng)地采取有效措施加以解決。

2 電子式電能表故障黑屏的原因分析

2.1 故障黑屏的原因分析

①電源電壓造成了黑屏現(xiàn)象。電力系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)候，如果電子式電能表接入的電壓出現(xiàn)了很大的波動(dòng)，也就是電網(wǎng)系統(tǒng)承擔(dān)的電壓因?yàn)楹奢d能力過(guò)大而發(fā)生了變化，就會(huì)容易影響電能表的科學(xué)計(jì)量，雖然變化一般都是瞬間發(fā)生的事情，但是也能夠?qū)﹄娔鼙淼碾娫聪到y(tǒng)進(jìn)行沖擊而導(dǎo)致出現(xiàn)故障黑屏的現(xiàn)象。

②電源回路異常造成黑屏現(xiàn)象。電能表供電系統(tǒng)一般是通過(guò)變壓器進(jìn)行變壓、整流和穩(wěn)壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的。電能表正常運(yùn)行的時(shí)候需要的是額定的電壓，但是一旦由于高壓的瞬時(shí)影響而導(dǎo)致電源供電回路出現(xiàn)異常的時(shí)候，比如元件瞬間燒壞、雷擊破壞，當(dāng)外來(lái)的電壓高于壓敏電壓時(shí)，壓敏電阻也會(huì)瞬時(shí)降低電阻值，電能表的工作電流也會(huì)瞬間增加數(shù)量級(jí)，經(jīng)由壓敏電阻進(jìn)行回流，使保險(xiǎn)絲燒斷，也就容易使電子式電能表失去工作電壓，同時(shí)出現(xiàn)故障黑屏的現(xiàn)象。

2.2 故障黑屏的實(shí)例分析

以某供電公司110 kV變電站為例，該變電站投入運(yùn)營(yíng)以后，最初僅僅供應(yīng)10 kVA線（晨鳴Ⅰ線）和10 kVB線（晨鳴Ⅱ線）兩條線路的電能需要，而且變電設(shè)備是安全、穩(wěn)定、正常的運(yùn)行狀態(tài)，電能表也沒(méi)有出現(xiàn)計(jì)量異常的情況。后來(lái)進(jìn)行了電能擴(kuò)容，該變電站又增加了10 kVC線（藝達(dá)線）、10 kVD線（仿山線）和10 kVE線（游集線）這三條線路的電力供應(yīng)，期初尚未出現(xiàn)電能計(jì)量異常的現(xiàn)象，電能表和儀表的指示液沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題。但是，運(yùn)行了一周左右的時(shí)間以后，專業(yè)技術(shù)人員在對(duì)變電站設(shè)備進(jìn)行巡視的時(shí)候，就發(fā)現(xiàn)了10 kV線路的所有電能表和10 kV的電能總表都發(fā)生了故障黑屏的現(xiàn)象，導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行電能消耗數(shù)據(jù)的計(jì)量，不過(guò)110 kV的側(cè)計(jì)量卻沒(méi)有發(fā)生異常。專業(yè)技術(shù)人員立即將情況進(jìn)行了反映，電力企業(yè)管理者及時(shí)組織設(shè)備檢修和計(jì)量測(cè)試人員進(jìn)行了技術(shù)處理。同時(shí)對(duì)電能表故障黑屏進(jìn)行了分析，在對(duì)三相電壓和線電壓進(jìn)行測(cè)量的基礎(chǔ)上，排除了電源回路失壓因素，然后對(duì)10 kV側(cè)二次計(jì)量的電壓回路進(jìn)行了斷電和送點(diǎn)恢復(fù)，電能表又可以正常計(jì)量了。這樣的情況每年反復(fù)了很多次。通過(guò)技術(shù)人員的分析檢驗(yàn)，觀察到每次10 kV的母線絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了報(bào)警情況，電子式電能表就會(huì)發(fā)生故障黑屏。后來(lái)通過(guò)專業(yè)技術(shù)人員與電能表生產(chǎn)廠商進(jìn)行聯(lián)系和詳細(xì)研究電能表使用說(shuō)明書，得出結(jié)論，電子式電能表由于使用的是額定電壓，有過(guò)電壓保護(hù)設(shè)施，當(dāng)接入電能表的電壓超過(guò)額定電壓一倍以上的時(shí)候，電能表自動(dòng)出現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作引起斷電黑屏。

通過(guò)對(duì)比變電站10 kV側(cè)電子式電能表單相線路正常運(yùn)行和發(fā)生接地故障相位和電壓幅值，可以得知過(guò)電壓能夠造成電能表故障黑屏，電能表正常運(yùn)行和發(fā)生接地故障相位如圖1所示，電壓回路如圖2所示。

由圖2可以看出，如果發(fā)生A相單項(xiàng)接地，電子式電能表的電壓A相Uan等于0V，B相Ubn和C相Ucn均等于100 V。B相和C相電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了額定電壓，因而導(dǎo)致電能表發(fā)生了過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作形成了黑屏。而且電子式電能表的電壓測(cè)量值已經(jīng)達(dá)到了Un±30% Un的比例，不出現(xiàn)故障黑屏，造成電能表電能數(shù)據(jù)計(jì)量的不準(zhǔn)確。所以，無(wú)論是線路還是母線在中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)出現(xiàn)了單相接地的故障，都會(huì)造成電能表計(jì)量的異常。同時(shí)，在供電公司的110 kV的變電站運(yùn)行初始階段，由于只給10 kVA線和10kVB線輸送電能，線路不長(zhǎng)，而且沒(méi)有出現(xiàn)接地故障，變電站和電子式電能表均能夠正常運(yùn)行，但是增加了10 kVC線、10 kVD線和10 kVE線的供電以后，由于輻射范圍廣、線路輸送長(zhǎng)，而且還經(jīng)過(guò)了比較差的線路運(yùn)行環(huán)境，一旦出現(xiàn)線路接地的故障，就很容易導(dǎo)致電能表黑屏。

3 解決電子式電能表故障黑屏的主要措施

為了有效解決電子式電能表運(yùn)行中的故障黑屏問(wèn)題，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮。

①運(yùn)用三相三線的有功、無(wú)功電子式電能表計(jì)量10 kV中性點(diǎn)非有效接地的電力系統(tǒng)，改變?cè)械娜嗨木€電子式電能表計(jì)量設(shè)施，如果出現(xiàn)線路或者母線單相接地故障，三相三線電子式電能表的電壓也不會(huì)由于過(guò)電壓的影響而發(fā)生變化，出現(xiàn)故障黑屏問(wèn)題，而且也不會(huì)影響電能表計(jì)量數(shù)據(jù)的科學(xué)性和精確度。同時(shí)，運(yùn)用三相三線電子式電能表，線路的絕緣監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置和計(jì)量設(shè)施可以使用相同的電壓互感設(shè)備，減少了費(fèi)用支出。

②可以依舊運(yùn)用如圖2所示的10 kV側(cè)電能表電壓回路示意圖和以往的三相四線電子式電能表，但是需要對(duì)電子式電能表的技術(shù)參數(shù)做出適當(dāng)改變，增加電壓測(cè)量值適用的范圍，這樣即使10 kV線路或者母線出現(xiàn)了單相接地的故障，三相四線電子式電能表的相電壓也能夠在電壓測(cè)量值應(yīng)有的范疇內(nèi)，而不會(huì)導(dǎo)致電能表發(fā)生故障黑屏或者電能數(shù)據(jù)計(jì)量不準(zhǔn)確的情況，確保電子式電能表的正常運(yùn)行和電能的科學(xué)計(jì)量。

總而言之，解決電子式電能表故障黑屏必須要從原理結(jié)構(gòu)上對(duì)故障原因進(jìn)行深入的分析，這對(duì)于評(píng)價(jià)電能表的整體性能非常重要。不僅如此，供電企業(yè)還可以通過(guò)監(jiān)控月用電量的方式來(lái)對(duì)電能表運(yùn)行情況進(jìn)行檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)采取措施加以處理，確保為廣大用電客戶提供計(jì)量精準(zhǔn)、可靠、穩(wěn)定的電能表使用市場(chǎng)。

4 結(jié) 語(yǔ)

近年來(lái)，隨著電力行業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，電能需求得到了明顯增強(qiáng)，客觀上也帶動(dòng)了電子式電能表的廣泛使用和推廣，但同時(shí)也對(duì)電能表的科學(xué)、準(zhǔn)確計(jì)量提出了新的更高的要求。希望本文的分析論述能夠?qū)鉀Q電子式電能表的故障黑屏問(wèn)題，確保電能資源數(shù)據(jù)計(jì)量的科學(xué)、準(zhǔn)確、安全、高效，確保電力行業(yè)不斷沿著科學(xué)化、規(guī)范化、現(xiàn)代化的軌道健康協(xié)調(diào)快速發(fā)展，提供一定的借鑒參考。

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