关键词 电子式电能表 故障现象 数据统计 原因分析 质量跟踪
引言
2018年6月25日，广东电网有限责任公司完成智能电表的更换工作，实现低压集抄的全覆盖。电子式智能电能表作为用电网络中的基础设备，既要确保其在法定检定或轮换周期内计量准确，又要为采集系统提供及时、完整的数据信息，为用户提供及时有效的服务。3000多万只电子式智能电表上线使用，在使用运行过程中不可避免地会发生各种故障，这就需要工作人员根据经验，对故障电能表可能存在的故障原因逐一进行排查，具体判断与查找故障是否存在因果关系。本文按照故障类型，完成分类统计工作，开展电能表质量跟踪工作。
1电能表质量跟踪
根据DL/T 448-2016《电能计量装置技术管理规程》 第8.2条，“电能计量技术机构对故障电能计量器具，应定期按制造厂名、型号、批次、故障类别等进行分类统计、分析，制定相应措施。”开展电能表质量跟踪管理工作，掌握产品运行和故障率等情况。
电能表质量跟踪的环节包括：收集故障、记录故障、统计分析故障、判断是否属于质量事件、上报质量事件、退换货等。动态地掌握电能表使用情况，以保证电能表计量的准确性和可靠性，降低电能表的故障率和降低计量差错率，做好电能表质量跟踪工作，从而提升公司运营绩效，以提高客户满意度。
2发现不合格问题及故障现象
当检定人员接到一个不合格或故障电能表时，首先需问清楚发现该表在现场工作时故障的情况，在排除现场接线方式错误等，再重点检查可能发生故障的部位逐个地检查，判断其状态是否异常。
《电能计量设备质量评价业务指导书》中对运行中电子式电能表不合格或故障现象定义如下：电子式电能表运行异常或故障现象包括显示不正常、计量失准、通讯异常、烧坏、外观故障、时钟异常、电池电量不足、其他等。
发现不合格或故障的渠道基本可分为两种，室内检定及现场运维。
在室内检定时，所发现的不合格现象主要表现为外观检查不合格、通电检定不合格、通讯不合格、计量功能不合格、多功能项目不合格、时钟异常、其他等。涉及到货验收、强制检定、运行中质量抽检、周期检验等环节。
在运维现场所发现的不合格现象主要表现为烧坏、显示不正常、外观不合格、计量功能不合格、时钟异常等。日常运维中发现的故障现象，应尽量利用营销系统进行录入收集统计。例如可在营销系统启动“更换故障(疑似故障)计量装置工作单”，并在工作单中录入具体故障类型。
3常见不合格或故障原因判断及分析
某供电局计量中心对2018年内在运行电能表不合格或故障电能表进行了统计。根据统计数据，在运行电子式电能表常见的不合格或故障主要是显示不正常、烧表、计量功能不合格、时钟异常等，其中计量功能不合格的占比最高，接近一半，达到46.83%。“烧坏”故障也占到了故障总数的31.71%。
运行中电子式电能表不合格或故障原因包括软件故障和硬件故障。软件故障：是指电能表软件运行死机或错乱，一般复位后可使故障得到恢复。包括死机、数据缺漏、程序错乱等。硬件故障：是指电能表出现烧坏或部分元器件故障，导致无法正常运行，一般无法通过复位进行恢复。硬件故障原因分为以下两大类：本体故障（包括雷击烧表、过负荷烧表、外壳变形、变色），元件故障（包括电池故障、表脉冲采样故障、485通信故障、载波通信故障、红外接口故障、显示模块故障、电压电流采样模块故障、时钟芯片故障）。
以下通过几个典型的案例，对几种常见的电子式电能表故障类型进行剖析。
3.1 电能表“烧表”
典型案例一：
运维人员在现场发现有电能表烧坏，现场对该户电能表更换处理，问题表计返回实验分析。该表有明显的烧焦异味，脉冲端子有灼烧痕迹。打开表盖，发现印制板上脉冲走线完全脱落。用万用表进行测量，继电器检测回路电阻完好，输入线路烧断。初步判断为弱电端子接入强电，导致弱电线路被烧坏造成电能表损坏烧表。
“烧表”不仅导致电能表无法正常使用，还可能引发火灾等安全事故，严重威胁用电安全。“烧表”的故障原因较多，强电接在脉冲输出端上只是其中之一，还包括如用户在用电高峰期集中使用大功率电器，出现负荷电量过大，负载电流超过电能表的承受范围，造成电流线路或内置继电器烧坏；电能表内部某个元器件由于过电压而过热产生爆裂或雷电击穿；接线柱端子接触不良，接触电阻增大产生高热；表内变压器初级线圈烧坏等等。
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3.2 计量功能不合格
典型案例二：
故障表计为5（60）A单相电子式电能表，现场发现该表不计量，拆回实验室进行故障原因分析。观察该表外壳无明显损坏和烧表现象，具备通电试验条件，读取该表正向有功总电量为9.01kWh。对电能表进行上电检测后发现该表基本误差、校核常数等功能正常，但当表内电量数据始终停留在9.01kWh，怀疑故障原因与表计内部元器件有关，为了进一步查明电量复位跳变的原因，对该表返厂分析处理。生产厂家对该表存储芯片的读写性能及计量芯片进行测试，发现存储器的读写性能正常，计量芯片表面有老化现象，可判断计量芯片有损坏，导致电能表不计量电量。由上述例子可知，电能表出现误差正常但不计量，主要由于计量芯片或内部寄存器故障造成。
计量功能故障除了不计量外，还包括“超差”、无脉冲输出、起动不合格、潜动不合格等故障现象。误差超差是比较常见的一种故障，主要原因是计量部分电路故障，由采样回路开路、短路及计量芯片质量问题引起。另外运行环境恶劣也会造成采样电阻老化而造成误差参数漂移。
3.3 显示不正常
典型案例三：某供电所反映在现场运行过程中抄表过程中出现个别电能表背光不亮的现象，将其中一只表返回实验室测试。该表上电液晶有数字显示，但背光一直不亮，经测试其基本误差在合格范围。经厂家工程师开盖检测分析，发现故障是由于表内变压器引脚与模块插件部位存在虚焊（焊接不良），导致变压器次级无法输出模块正常所需电压，最终造成表计供电不足引起背光不亮。由案例可知背光故障多是因为背光电路虚焊、错件以及元器件损坏所导致，属于电表厂家生产工艺把关不严导致，这些工艺缺陷是制约产品应用可靠性提升的重要因素。
电子式电能表的显示屏故障除了背光出现不亮或长亮，还时常会出现显示乱码或黑屏”等现象。液晶显示乱码（笔画显示不全）的主要原因，是由于供应商在采购、制造等过程中的品质控制不严格，如相关引脚虚焊、数码管等元器件品质不良、显示器驱动电路故障、结构件工艺粗糙等原因造成。另外在高温潮湿的环境长期工作，也会使液晶显示异常。
3.4 时钟异常
电能表时钟故障常见于电能表日期或时间与标准时间有差异，与电能表日计时误差不合格是两个概念。日计时误差不合格是属于电能多功能检定项目不合格，但并不代表电能表出现时钟故障，其日计时误差就不合格。时钟故障可分为硬件故障和软件故障。
电能表运行时间越长，其保存电能表时钟数据的锂电池钝化或时钟晶振发生故障的概率就越大。在2018年3月对某局大工业客户出现时钟异常的电能表做统计，时钟超差30分以上有30只，158只电能表时间超差在10-30分钟。由于分时电能表按时间在不同时段计取电量，按尖、峰、谷电价计算电费，因而分时电能表中时钟的偏差是至关重要的。时钟的超差引起各时段的电量与电价不对应，影响供电服务水平，严重还引起电力客户投诉。
3.5 通讯不合格
电能表的通讯端口主要有脉冲输出端口、RS485端口障和红外通讯。脉冲输出端口故障主要是脉冲输出端口无脉冲输出，主要原因是输出电路的光电耦合器故障，应更换光电耦合器。在排除了由于通信波特率、表地址设置不正确等人为操作错误的情况下，造成RS485通信失败的主要原因有辅助端子RS485线接反、表计485接口松动、RS485部分元器件连焊、虚焊、装反、串口芯片故障等。红外通讯故障主要是由于红外发射器或接收器故障造成。
3.6其他故障
除上述几种主要故障外，电能表还存在外置通讯模块故障、继电器不跳闸、电磁干扰引起电能表失效等等。
4分析结果及上报
质量分析人员掌握以上具体的故障分析方法后，记录结果，按厂家、类型、批次等信息形成故障分析清单。记录应包括当年度所有不合格或故障电能表信息，并对同一时期，同一厂家所供应的同类型电能表不合格或故障情况进行统计分析，判断是否存在批量质量隐患。
当所统计的不合格或故障数据达到质量事件定义时，需立即向公司上报《电能计量器具故障情况统计表》，同时采取有效措施防止存在质量隐患批次的电能表继续装出
6建立指标体系
为保证电能表质量跟踪工作的有序开展，需建立完整的质量跟踪指标体系，对故障发现的及时性、运行可靠性等进行有效监控及定期评估。确保电能表运行故障质量跟踪与分析得到有效的开展。
7结束语
现场运行的电能表运行环境较为复杂，在对电能表故障检测过程中，往往会遇到一系列的问题。需要我们质检人员要细心和有责任心，熟悉故障类型和故障现象，对故障数据进行统计、整理，挖据出引起故障的诸多诱导因素。通过日常记录的积累，发现潜在质量事件，及时跟踪和有效监督不同厂家、不同批次的电能表质量状况，提高电能表的运行质量水平，确保计量的准确可靠。
参考文献:
[1]褚大华，电子式电能表，中国电力出版社，2009
[2]王淼，电子式电能技术问答，中国计量出版社，2008
[3]卢虹宇，智能电能表的检测常见故障分析，中国电力出版社，2013
论文作者:陆丽霞
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年13期
论文发表时间:2019/11/8
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