智能电能表电量异常原因与检测方法探究

程琳

摘要：智能电能表由测量单元、通信单元、数据处理单元等组成，具有电能计量、需量测量、实时监测、信息存储及处理、信息交互和自动控制等功能。智能电能表属于复杂电子系统，包含强电部分、弱电电子部分和通信功能部分，工作环境比较复杂，且随着智能电能表运行年限的增加，功能的不断扩展，现场出现的故障类型也越来越复杂多样。因此，对电能表各类故障的分析及预测也愈发困难。本文就智能电能表电量异常原因与检测方法进行了探讨。

关键词：智能电能表;电量异常;原因;检测方法

前言

运行电能表管理作为智能电能表精益化管理中的重要环节，对跟踪电能表上线运行后的状态、保证运行电能表的稳定起到了至关重要的作用。目前，电能表运行管理以周期性的现场检验为主，电能计量机构须依据《电能计量装置技术管理规程DL/T448-2016》规定的检定周期，制定每年（月）的电能表运行质量现场检验计划。由于智能电能表数量庞大、安装区域分散、环境复杂的特点，现场检验不能及时发现运行智能电能表的异常，无法满足智能电能表精益化管理的要求。因此，为了弥补传统现场检验的不足，通过充分挖掘省级计量中心生产调度平台、营销业务应用系统（营销系统）和用电信息采集系统（用采系统）的数据，研究一种以智能电能表可靠性为中心的维护技术。智能电能表电量异常检测方法主要有以下几种：

1电量异常故障分析

在对某供电所台区智能电能表检查时，发现型号为DDZY719-Z型单相费控智能电能表存在电量计量异常状况，经过全面的排查分析后，最终获得两只故障样表，并送往专业机构进行试验故障原因分析。在故障试验分析过程中发现，当负载测试选择为额定电压220V，标定电流5A，最大电流60A时，虽然智能电表的电压、电流、功率均显示正常，但脉冲指示灯却没有出现闪烁现象，电量也固定不变，没有进行累加，误差测试合格。

2电量异常检测原因分析

在进行电量异常分析过程中，首先分析的是智能电能表的计量电路。该电量计量方案内容具体如下：电量计量芯片采用锐能微科RN8209C，其中基准电压值为2.5V，电量计量通信通道采用了SPI方式，其中计量芯片在应用上，与MCU进行光耦隔离。在具体测试过程中，先对电表施加220V电压，然后对基准电压引脚进行测量，最终得出该引脚的对地电压为2.49V。由此可说明，基准电压回路没有出现故障问题。然后，对计量芯片进行了故障排查，并对智能电能表计量误差进行了测试，台体测试故障电能表误差表现合格，由此可得出结论，本次电能计量异常故障原因不是由计量芯片脉冲输出电路所引起。然后，对MCU与计量电路的连接回路进行了分析。通过利用万能表（是一种多用途电子测量仪器，一般包含安培计、电压表、欧姆计等功能），来对电路与MCU连接回路中的电阻进行了阻值测量，从最终测量结果来看，其与设计方案相比没有出现异常，从而可得出结论：MCU与计量电路的连接回路正常。然后借助示波器，来对分测试点TEST2、TEST1和CS_CF端口进行测试，根据测试结果显示的波形，对光耦（OP904）、电容是否存在异常问题进行判断。从最终波形显示结果中我们能够了解到，在智能电能表正常工作时，TEST2表现为低电平时，TEST1正常情况下也会表现为低电平，但从对TEST1测试结果来看，其表现出了异常的高电平。然后将回路中隔离光耦故障排除后，最终将后故障点定位在电容（C910）上，随后将电容取下，并对TEST1和CS_CF端口进行了测试，发现波形回归正常。从中我们可得出如下结论：在脉冲灯口中，电容C910主要的功能便是过滤波形，从而有效防止脉冲端口受到外部干扰信号影响，而出现误动作;当电容C910被击穿损坏后，由于TEST1与CS_CF端口状态一致，再加上正常状态下的CS-CFCPU控制脉冲灯端口表现为高电平），在电容C910无法正常工作后，导致TEST1点受CS-CFCPU控制脉冲影响，也表现为高电平，指示灯难以正常闪烁，在CF_Pulse端口处。无法对脉宽进行有效的识别，最终造成智能电能表无法发挥出正常的电力计量功能。

3智能电能表异常故障检测方法

实际上，智能电能表在电量异常表现有很多方面，比如会出现电量反向计量，电量增量异常升高，智能电表停止电量计量等。若上述异常现象没有发生，但依然无法实现智能电能表的正常计量。则有可能与智能电表相关软件设计存在缺陷有关。总体而言，智能电能表异常原因及表现均比较复杂，并且在同一个故障点，还有可能是不同故障原因所引起，因此，需要以不同故障现象组合为依据，总结出针对性故障检测方法。但由于不同智能电能表在设计上存在一定的差异性，导致相同的故障问题，发生在不同的位置。因此在实际进行故障检测分析时，首先，要对智能电能表电表软硬件设计方式加以明确。一是针对基准电压值，需要查计量芯片的说明书，或者由厂家直接提供;二是针对采样输入范围，需要查阅计量芯片的说明书。三是针对电压的采样，需要确定采样方式是借助分压电阻还是电压互感器进行采样;四是针对电流采样，需要明确采用的是锰铜分流方式还是电流互感器;五是针对通信通道类型，需要确定是何种比较常见的UART、SCI等。六是针对脉冲输出来源，需要确定是来源于计量芯片还是来源于MCU。针对电能计算来源，需要确定是来源MCU的脉冲数计算还是MCU+计量芯片传输电能值。在完成设计方式及故障组合确定后，需要结合不同故障现象，实现可疑故障点的优先检测。

结束语

综上所述，在实际进行智能电能表电量异常检测时，需要对相应故障现象进行全面的分析，了解具体的电量异常原因，并以此为依据，选择针对性的电量异常检测方法，及时找出问题根源所在，更有助于实现问题解决，提升智能电能表的故障检修效率。

参考文献：

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[2]  梁波，张志，于超.智能电能表电池故障常见原因分析[J].大众用电，2019，34（1）：45-46.

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（作者單位：国网甘肃省电力公司营销服务中心）