(国网上海市电力公司电力科学研究院，上海200437)
摘 要：智能电能表的可靠性将对智能电网的电能信息采集产生直接影响，也关系着千家万户的安全、稳定用电，但在利用过程中不可避免会涌现各种故障。本文在先容智能电能表事情事理的根本上，重点剖析智能电能表计量性能故障的缘故原由，并提出改进计量可靠性的相应方法，对智能电能表的生产和运器具有一定的实际参考代价。
0 弁言
智能电能表作为智能电网中的根本设备，其可靠性不仅关系到电力企业的发展、形象，而且关系到电能贸易的准确、可靠，关系到广大电力客户和居民的切身利益。
智能电能表在实际运用中会涌现故障，乃至暴露出批次质量问题，因此，对智能电能表的故障进行剖析研究具有一定的实际意义。个中，智能电能表计量性能故障是诸多问题中最为常见的一种，且由于计量性能故障征象而引发的计量轇轕日益增多。以是加强对智能电能表事情事理的理解和对计量性能故障的剖析与检测，对付减少计量轇轕和提高智能电能表的运行可靠性十分必要。
1 智能电能表事情事理
智能电能表由丈量单元、数据处理单元、通信单元等组成。其事情事理框图如图1所示。
图1中首先对电力线路电压和电流进行采样，然后将采样的电流、电压仿照旗子暗记转化为精确的数字量，送到电能计量芯片中，然后经由一系列的数字处理，转化成脉冲旗子暗记再送给CPU。CPU通过串行接口将计量芯片的数据读出，并根据预先设定的时段完身分时电能计量和最大需量计量功能，根据须要显示各项数据，通过红外、485 接口和载波接口进行通信传输，并完成运行参数的监测，记录存储各种数据。
2 计量性能故障的剖析与检测
根据国网公司统一发布的“故障种别和详细故障信息模板”显示，智能电能表计量性能故障包括：停走、偏差超差、潜动、不启动等。结合本公司多年什项拆回试验中智能电能表涌现的故障征象及其分布情形得出：计量性能故障约占故障总数的73%，而个中停走和偏差超差又占个中的99%。以是，本文对产生停走和偏差超差故障缘故原由及其检测方法展开进一步剖析。
2.1 停走故障
在多年的智能电能表拆回试验统计剖析中创造，比例最高的故障征象为停走，约占计量性能故障总数的84%。该类故障共同表现为：电能表不计量。根据其他具表示象的不同，分为以下两类：
（1）不计量，且液晶无显示，脉冲无输出
根据故障征象初步判断，内部计量芯片、CPU均没有正常事情，此时故障可能出在电源供电电路上。详细电路图如图2。
如上图所示，外部电源经变压、整流、稳压后对内部芯片进行供电。桥式整流D2、D3、D4、D5将互换电压整流为比较连续、稳定的直流电压；滤波电容C2、C4、C6、C8对整流后的电压进行滤波；三端稳压管U2输出一个稳定的+5 V电压，担保内部各芯片正常事情。根据电能表供电回路的事情事理，检测利用万用表直接丈量稳压管端U2的输出电压，以此电压值就能判断电源供电回路是否非常。
根据电源供电回路发生故障位置的不同，可分为以下几种情形：
①变压器绕组涌现断线、匝间短路或变压器烧坏；
②二极管或三极管等整流、稳压回路元器件破坏；
③内部负荷开关触点断开。
（2）不计量，且液晶有显示，脉冲有输出
智能电能表紧张由两个功能系统组成：计量系统和CPU处理系统。计量部分由电阻分压网络完成电压旗子暗记取样，锰铜继电器完成电流旗子暗记取样，取样后的电压电流旗子暗记送入计量芯片，计量芯片内部通过乘法器转换为功率旗子暗记并以脉冲旗子暗记输出，CPU处理系统采样脉冲旗子暗记并同步输出电能表的校表脉冲，CPU处理系统对采样到的脉冲旗子暗记进行累加，将终极处理的数据送存储器保存，并通过LCD显示器进行显示。
从上述故障征象和事理剖析可知，有脉冲输出则表示计量芯片事情正常，故障征象可能涌如今CPU与计量芯片脉冲输出的连接线路上，或者CPU与存储器、显示器的连接线路上。此时可查CPU对应管脚的焊接情形，检讨是否虚焊或丈量计量芯片输出脚与CPU管脚连接是否正常。
2.2 偏差超差故障
偏差超差故障也是比较常见的，在多年智能电能表拆回试验统计剖析中，其占计量性能故障总数的15%。根据故障征象及其发生部位的不同，分为以下三类：
（1）偏差跳变，无规律
本文以RN8209计量芯片为例进行解释，如图3所示，根据常见故障发生部位不同，此类故障又可分为以下两种情形：
①基准电压故障
图3计量芯片中VREF为计量芯片内部基准电压输入管脚，为电流采样、零线电流采样、电压采样的ADC模数转换电路供应基准电压，该基准电压的合理取值范围为2.5 V±0.3 V。如果计量芯片内置的模数转换电路的电压基准发生故障，就会造成电流采样、零线电流采样、电压采样均发生偏离。该基准电压一旦发生偏差，则三路采样的数模转换将失落去转换基准，导致供应给后端电路的数字旗子暗记与实际采样值严重不符。
②晶振故障
在计量芯片系统中晶振（图3右侧）供应计量芯片所需时钟源，计量芯片的统统指令都是建立在这个根本上。计量芯片晶振如果发生故障，会导致计量芯片对采样旗子暗记处理非常，使得计量芯片中的快速脉冲计数器累计涌现非常，从而涌现电能表计量不准确的情形。
（2）偏差超差，有规律
这里包括三种情形：计量芯片采样用的电阻、电容及计量芯片虚焊或搭锡，引起采样旗子暗记变革；计量芯片采样用的电阻、电容在生产中有损伤，在运行一段韶光后引起阻值或容值变革，引起采样旗子暗记变革；在生产时由于计量芯片采样用的电阻、电容及计量芯片管脚没有洗濯干净，有助焊剂等残留物，在受潮后引起采样旗子暗记变革。
根据偏差超差的详细情形可以判断：如果基本偏差均在功率成分0.5L或0.8C时超差，解释是釆样用的贴片电容故障；如果基本偏差均在功率成分1.0时超差，解释是采样用的贴片电阻故障。
（3）偏差快溢出，或严重超差
在历次剖析中还创造，有些故障发生时智能电能表脉冲指示灯闪烁非常，涌现偏差快溢涌征象。经由多次开盖检测创造，这种情形很大部分是由于锰铜继电器（用于电流采样和负荷跳合闸）在锰铜片部分与采样线打仗不良、松动断开等缘故原由造成。接线事理图如图4所示。如1、2端点与锰铜压接不稳定造成1、2之间悬空，从而导致输入至计量芯片的电流旗子暗记严重偏离实际值。在悬空情形下，电流旗子暗记为无穷大，则产生偏差快溢出，即飞走征象。
3 提高计量可靠性的方法
通过以上剖析可以看出，智能电能表计量性能故障紧张表现为停走和偏差超差。造成上述两种计量性能故障的缘故原由可以概括为以下两方面：内部元器件故障；链接线路打仗不良或者虚焊。因此，元器件、生产工艺是决定智能电能表计量性能可靠性的两个关键技能成分。
3.1 高质量的元器件
只有利用高质量的元器件才能为高可靠性的产品搭建出踏实的硬件根本平台。在元器件质量把关的第一环节是对产品供应商的评价与选择。其次是对自然环境和人为环境的有效掌握。如自然环境中温度和湿度的并存浸染每每是引起元器件堕落的紧张缘故原由；人为成分包括运输和利用中受到振动、冲击、碰撞等机器损伤，以及周围环境的电磁影响等。以是，生产厂家必须高度重视环境条件对元器件存储、运输、加工等环节的影响。
3.2 前辈的生产工艺
高质量的元器件终极须要在生产履行环节得到表示，只有与元器件特性相吻合的工艺、工装，才可能生产出具有高可靠性的产品。为此，通过完善工艺构造，改进工艺方法，制订与履行作业标准等方法，可在生产过程中减少乃至肃清影响计量可靠性退化的各种隐患。
4 结论
本文从智能电能表的计量性能故障征象入手，结合其内部事情事理，剖析产生该征象的各种缘故原由，为智能电能表的故障剖析和检测供应思路，为可靠性制造水平的提升供应参考依据，对智能电网的培植具有非常主要的现实意义。
参考文献
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