智能電能表時(shí)鐘異常原因分析

李景華 師文慧

【摘 要】在智能電能表使用的過程中，確保時(shí)鐘準(zhǔn)確具有一定的重要性?；诖耍疚膶χ悄茈娔鼙頃r(shí)鐘異常故障進(jìn)行了敘述，并對時(shí)鐘異常原因進(jìn)行了探究，提出了時(shí)鐘異常故障的預(yù)防方法。

【關(guān)鍵詞】智能電能表;時(shí)鐘異常;原因

1.智能電能表時(shí)鐘異常原因分析

1.1智能電能表質(zhì)量問題

個別廠家智能電能表內(nèi)部電路自身耗電高或是時(shí)鐘電池質(zhì)量不過關(guān)，導(dǎo)致智能電能表在長時(shí)間或頻繁失壓情況下，電池能量耗盡，造成智能電能表時(shí)鐘異常。此異常在智能電能表時(shí)鐘異常的誤差中數(shù)據(jù)差值最大，并有可能產(chǎn)生智能電能表時(shí)鐘回歸出廠時(shí)間狀態(tài)的嚴(yán)重后果。

1.2時(shí)鐘電池問題

智能電能表時(shí)鐘正常運(yùn)行的基礎(chǔ)是建立在電池運(yùn)行的基礎(chǔ)之上，所以，確保電池的安全運(yùn)行是對于智能電表時(shí)鐘運(yùn)行的保障。電池是保證在突然停電時(shí)保證電表不受停電的干擾能夠正常的運(yùn)行。由于智能電表的特殊性質(zhì)，所以在對電池進(jìn)行選擇時(shí)也具有一定的要求。

電池本身的質(zhì)量不過關(guān)導(dǎo)致電池內(nèi)部短路，引起了電池周圍相關(guān)零件的損害是智能電能表電池故障的主要原因。同時(shí)，電能表在外部環(huán)境濕度過高及溫度過高的情況下都有可能造成電能表內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定失去平衡，從而加大了對電能表內(nèi)電池的消耗。其次，在電能表的設(shè)計(jì)過程中要考慮到，電能表在停電后要迅速進(jìn)入低耗能的狀態(tài)，否則將會對電能表內(nèi)的電池造成不必要的消耗，從而減少了電池的使用壽命。最后，在電能表內(nèi)部電池進(jìn)行安裝的過程中，要注意電池的密封性是否良好、電池內(nèi)部是否有灰塵等問題，如果發(fā)現(xiàn)上述情況要及時(shí)的進(jìn)行處理，確保電能表內(nèi)電池的安全運(yùn)行[1]。

1.3時(shí)鐘軟件設(shè)計(jì)問題

在智能電能表時(shí)鐘PCB板的可靠性設(shè)計(jì)過程中，如果存在軟件設(shè)計(jì)缺陷，也會導(dǎo)致時(shí)鐘異常。比如在采用SOC模式的情況下，未能做好外部電容頻率曲線、晶振負(fù)載電容參數(shù)等內(nèi)容的分析計(jì)算，就會導(dǎo)致時(shí)鐘出現(xiàn)異常。如果選用的計(jì)算補(bǔ)償數(shù)據(jù)算法不科學(xué)，也會導(dǎo)致時(shí)鐘異常。此外，智能電表時(shí)鐘電路本身功耗較低，抗干擾性相對較差。比如在SOC模式下，負(fù)載電容和石英晶體就在外圍電路中，較難進(jìn)行外部干擾的抵抗。如果未能做好抗干擾設(shè)計(jì)，就會出現(xiàn)時(shí)鐘跑飛的情況。而在MCU與時(shí)鐘芯片進(jìn)行通信的過程中，發(fā)生波形失真或外部干擾等問題，也將導(dǎo)致時(shí)鐘異常。

1.4采集終端對時(shí)問題

對于智能電能表來講，采集終端為其主要的通訊設(shè)備之一。而在采集終端進(jìn)行抄表運(yùn)行的過程中，會自動對電能表進(jìn)行校時(shí)。如果采集終端本身時(shí)鐘存在異常，就會導(dǎo)致電能表出現(xiàn)時(shí)鐘異常[2]。所以，如果發(fā)現(xiàn)某個采集終端下屬不同批次電能表出現(xiàn)時(shí)鐘異常問題，還要對采集終端是否存在時(shí)鐘異常情況進(jìn)行檢查。具體來講，就是要對采集終端的集中器參數(shù)F33進(jìn)行檢查，確認(rèn)其自動校時(shí)功能是否開啟。確認(rèn)其處于開啟狀態(tài)后，要檢查集中器是否出現(xiàn)時(shí)鐘異常。比如在集中器存在時(shí)鐘超差問題時(shí)，其每隔15天將進(jìn)行一次自動對時(shí)，從而導(dǎo)致下屬電能表出現(xiàn)時(shí)鐘超差問題。此外，如果某個用戶出現(xiàn)有規(guī)律的電能表時(shí)鐘異常問題，也有可能與采集終端時(shí)鐘異常有關(guān)。

1.5檢定過程中存在的問題

檢定過程中存在時(shí)鐘偏差，未及時(shí)送檢時(shí)基源或?qū)r(shí)基源的應(yīng)用不足，導(dǎo)致安裝前智能電能表存在一定的時(shí)差。

2.電能表時(shí)鐘的異常

由于電能表的主要功能是對于電量的消耗進(jìn)行測量，所以對于電能表內(nèi)時(shí)鐘的精確度具有很高的要求，一旦時(shí)鐘出現(xiàn)了計(jì)時(shí)不準(zhǔn)確的情況，將會嚴(yán)重影響到電能表的工作質(zhì)量。其中，造成電能表時(shí)鐘出現(xiàn)故障的原因有以下幾個方面。

（1）電能表時(shí)鐘的電池設(shè)計(jì)不合理或是電池的電壓不夠，都會導(dǎo)致電能表內(nèi)的時(shí)鐘斷電，無法正常工作。（2）在使用智能電能表時(shí)，對于電容參數(shù)、溫度曲線的頻率及電容頻率等數(shù)據(jù)的計(jì)算不夠準(zhǔn)確，造成了時(shí)鐘準(zhǔn)確性下降。（3）在時(shí)鐘芯片與電能表顯示屏進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，由于外界的原因造成了傳輸數(shù)據(jù)混亂，也是時(shí)鐘發(fā)生故障的原因之一。在時(shí)鐘制造過程中，由于施工不夠規(guī)范，造成了焊接物質(zhì)殘留在電路板的表面，在環(huán)境中的濕度升高時(shí)，對于晶振的頻率造成一定的影響，導(dǎo)致了電能表時(shí)鐘失去準(zhǔn)確性。

3.智能電能表時(shí)鐘異常故障的預(yù)防

3.1時(shí)鐘軟件設(shè)計(jì)問題處理

針對時(shí)鐘軟件設(shè)計(jì)問題，還要加強(qiáng)軟件的可靠性設(shè)計(jì)，即加強(qiáng)對電容頻率曲線等曲線的擬合，并加強(qiáng)對電路有關(guān)參數(shù)及數(shù)據(jù)算法的計(jì)算和驗(yàn)證，然后進(jìn)行電路可靠性測試，以預(yù)防時(shí)鐘異常問題的出現(xiàn)。此外，還要盡量降低外部干擾對時(shí)鐘電路和MCU的影響。具體來講，就是使電路遠(yuǎn)離電能表外殼，并將負(fù)載電容和石英晶體放置在芯片附近，然后利用地線將電容與晶體包圍起來，中間不進(jìn)行其他線路的布設(shè)，以減少電路所受干擾。

3.2避免時(shí)鐘異常情況的發(fā)生

（1）在對電能表及電路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分的考慮到電流表內(nèi)部的穩(wěn)定性，避免由于電路問題導(dǎo)致時(shí)鐘出現(xiàn)斷電的情況。并且對時(shí)鐘的生產(chǎn)過程進(jìn)程規(guī)范處理，減少因?yàn)樯a(chǎn)不規(guī)范造成時(shí)鐘失準(zhǔn)。

（2）進(jìn)一步完善對于電容參數(shù)、溫度曲線的頻率及電容頻率等數(shù)據(jù)的計(jì)算方法，提高計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，并且對于計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，避免因?yàn)閿?shù)據(jù)誤差產(chǎn)生的時(shí)鐘異常。

（3）利用電能表的信息收集系統(tǒng)對時(shí)鐘的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)的解決，并對時(shí)鐘進(jìn)行階段性的校準(zhǔn)，確保時(shí)鐘的正常運(yùn)行[2]。

3.3采集終端對時(shí)問題處理

針對采集終端時(shí)鐘異常引起的電能表時(shí)鐘異常，可以要求終端供應(yīng)商在出廠前將時(shí)鐘設(shè)置為自動校時(shí)功能關(guān)閉狀態(tài)。在實(shí)際進(jìn)行終端安裝和使用時(shí)，則可以結(jié)合實(shí)際需求在主站進(jìn)行對時(shí)參數(shù)F33的召測，從而完成時(shí)鐘自動校時(shí)功能的開關(guān)狀態(tài)控制。而將自動校時(shí)功能開啟后，還要進(jìn)行時(shí)鐘召測，并在成功后進(jìn)行集中器校時(shí)命令的開啟[4]。完成校時(shí)，則要將校時(shí)功能關(guān)閉。如果操作人員未及時(shí)關(guān)閉該功能，系統(tǒng)則會在15分鐘后自動關(guān)閉該功能。

4.智能電能表時(shí)鐘異常的處理辦法

4.1 現(xiàn)場檢查

對時(shí)鐘偏差在±5 min 以內(nèi)的智能電能表，使用廣播校時(shí)或人工校時(shí)，如遠(yuǎn)程對時(shí)操作失敗可安排相關(guān)人員進(jìn)行現(xiàn)場檢查處理。

4.2 加密修改

對時(shí)鐘偏差在±5 min 以外的智能電能表，若該智能電能表采用2013版規(guī)約，因其編程鍵封印為一次封印，需要用加密的掌機(jī)進(jìn)行修改;對 2013 版規(guī)約以外的智能電能表，可以采用普通掌機(jī)或者筆記本專用程序?qū)r(shí)，對時(shí)時(shí)需打開編程鍵，密級與密碼要正確。

4.3 加強(qiáng)管控

對于智能電能表內(nèi)置部件損壞及時(shí)鐘電池耗盡的電能表可在現(xiàn)場更換損壞部件或電池，避免再次產(chǎn)生時(shí)鐘異常。同時(shí)加強(qiáng)表計(jì)運(yùn)輸及安裝工藝管控，避

免智能電能表在運(yùn)輸安裝過程中出現(xiàn)部件損壞。

4.4 批量更換

對出現(xiàn)大批量時(shí)鐘內(nèi)置芯片故障的智能電能表，要做好記錄并及時(shí)向生產(chǎn)廠家反映。為保證客戶正常用電和電費(fèi)準(zhǔn)確，可以先行批量更換。

4.5 定期監(jiān)測

建立智能電能表時(shí)鐘異常定期監(jiān)測制度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)智能電能表時(shí)鐘異常問題，加強(qiáng)對問題的分析處理，提高智能電能表健康運(yùn)行水平。

5 結(jié)語

通過分析可以發(fā)現(xiàn)，智能電能表出現(xiàn)時(shí)鐘異?，F(xiàn)象，可能與電池電路故障、軟件設(shè)計(jì)問題和采集終端對時(shí)問題有關(guān)。所以，想要預(yù)防時(shí)鐘異常故障的出現(xiàn)，還要加強(qiáng)電池電路設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和采集終端對時(shí)功能管理。本文對智能電能表時(shí)鐘異常原因展開的分析，能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作的開展提供指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 錢立軍.智能電表時(shí)鐘問題分析與對策.電測與儀表，2014.51（13）：29-32.

[2]劉穎，蔡海波.采集終端自動對時(shí)異常引發(fā)電能表時(shí)鐘問題的分析[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016，03：131.

（作者單位：國網(wǎng)山東省電力公司臨邑縣供電公司）