智能电能表常见故障及解决措施分析

【摘要】智能电能表以其诸多优点得到了广泛的应用，但在应用过程中不可避免会出现各种故障，文章结合笔者工作经验对智能电能表各部件的常见故障进行了分析，并提出了相应的解决策略，具有一定的实际参考价值。

【关键词】智能电能表；故障

随着电力用户的不断增加，电力系统规模得到了迅速扩大，电力信息化系统建设成为了国家电网公司重要的发展方向。电力用户用电信息采集系统作为一个重要组成部分，是实现电力用户“全覆盖、全采集”目标的关键，而智能电能表又是最基础、最重要环节，智能电能表的推广和应用不仅提升了电能计量、计费水平，还有效防范了电费拖欠，提高了电力整体工作效率。目前智能电能表以其诸多优点而得到了广泛的应用，已经成了电力系统不可或缺的部分。可以说智能电能表的可靠性将对电能的采集产生直接影响，也关系着千万家用户的安全、稳定用电。因此，对智能电能表常见故障进行研究具有一定的实际意义。文章主要以单相智能电能表为研究对象，分析其在使用过程中常见的故障和解决的措施。单相智能电能表实质还是属于多功能电能表范畴，只不过在多功能电能表基础上融入了费控、无线和载波等功能，其主要有测量单元、通信单元、数据处理单元等模块组成，具体包括CPU、R5485通信接口、红外通信接口、电源、备用电池、LCD显示、背光显示、存储器、ESAM模块、计量芯片RN8209、时钟芯片R8025T、电压采样、电流采样等部分。受环境、人为、设计等因素的影响，各个组件不可避免会各类出现故障，为了保障智能电能表的正常运行，需要针对不同的故障采取有效的解决措施，根据笔者的归纳总结主要包括以下几类常见故障。

1.烧表故障分析及处理

通过笔者对近年来的智能电能表故障调查统计分析得出，烧表故障占到了智能电能表故障总数的30%以上，居于故障首位，导致智能电能表无法正常使用，直接报废，因此需要格外关注。智能电能表烧表原因较多，主要有以下几种：表内RC供电电源烧毁；过负荷使用，造成电流取样线路或内置继电器烧坏；接线端子接触不良；表内变压器初级线圈烧坏；将强电接在脉冲输出端子上，烧坏光耦；在安装过程中将继电器输出端子零线端接线错误引起表内短路。对于此类故障的处理关键在于故障的预防，通过智能电能表的严格造型、计量装置配置的改换、装表接电的规范以及用电检查工作的加强来避免烧表故障的产生。

2.超差故障分析及处理

超差故障也是比较常见的，主要可分为计量精度超差、多功能口故障两类。

（1）计量精度超差。计量精度超差具体表现于以下四个方面：其一，加电压和电流，误差值不显示，但脉冲灯闪烁。此现象与表计计量部分，脉冲线夹连接，脉冲输出部分的连焊、虚焊，元器件损坏有关，逐个查看即可。其二，加电压和电流，脉冲灯不闪，误差不显示。若计量部分无虚焊、连焊现象且元器件没有损坏，很大程度上是由于电压、电流采样部分的故障所导致的。其三，误差、超差。计量部分电路故障是主要原因，如阻性误差正常、感性超差，大多是由计量部分片式电容的虚焊、连焊、错焊、开裂所引起的；智能电能表运行环境的恶劣也会造成采样电阻老化，电阻阻值偏移，误差超差产生。其四，加电压电流，其它功能正常，但不计电量。这种情况一般是由于计量芯片CF脚未能把有功功率脉冲信号送往MCU处理造成的。

（2）多功能口故障。无日计时脉冲、日计时误差超差、时段投切不合格是典型的多功能口故障。无日计时脉冲发生时，需要测试时钟晶体是否起振，查看多功能口螺丝是否松动，电路有无明显连焊、虚焊现象，观察表计、时钟运行是否正常，若都无问题，则主要是日计时输出电路故障，可通过测试电路找到故障点。当日计时脉冲输出正常但超差时，时钟部分电路可能存在虚焊、搭锡现象，32.768kHz晶体频率值也许未在规定范围内，若是外部时钟芯片，当然可直接测量输出频率是否超差。对于时段投切的不合格，多功能口硬件电路和RS485通讯是主要原因，需重新测试时段投切功能即可，但也有因内部元器件焊脚脱落引起的故障，重新焊接即可解决故障。

3.电池故障分析及处理

锂电池电量耗尽时，会造成程序和数据丢失，因此锂电池的质量对整个智能电能表的安全运行起着至关重要的作用。锂电池的常见故障是电池无电，原因可能是产品本身质量问题，也可能由电路板漏电产生。电池正常时，用万用表测两端电压应为3.66±0.02V，若小于3.64V则为不合格产品。随着贮存时间的加长和环境温度的升高，质量较差的电池在高温长时间贮存后可能因电压不足而失效，造成数据丢失。电池接头接触不良或连接电池的跨接器开路，也会造成断电后电池因电源无法供入而失效，因此，选用高质量的锂电池和日常的定期检查工作是必不可缺的。

4.显示故障分析及处理

智能电能表的显示屏时常会出现不显示或者显示乱码，直接影响着数值的查看，另外，背光显示也会出现不亮、长亮或者颜色差异等现象，需要及时加以处理。

（1）显示屏故障。液晶显示故障表现为接通、断开电源时电液晶屏不显示、通电时液晶屏正常而断电时液晶屏不显示、液晶屏缺笔画、液晶屏淡、液晶屏闪烁。可用万用表测量电池是否欠压，检查MCU相关管脚有无虚焊和连焊，MCU是否有程序，晶振是否起振，如果都正常，可能是液晶显示屏本身的质量问题。液晶显示屏中的数字缺笔，一般都是因为芯片和液晶管脚虚焊造成的。由于液晶的特殊特性，在表计存放时应避免高温、高湿，否则会损伤偏光片或蚀断电极。液晶屏偶尔也会显示乱码，如某单相智能电能表通电检查时，发现该电能表液晶屏显示的当前总电能量为100000.00kWh，而实际应为000000.00kWh，这种乱码的出现也是由于液晶管脚虚焊造成的。

（2）背光故障。背光故障多表现为背光不亮、背光长亮、背光颜色差异。大多是因为背光电路虚焊、连焊、错件以及元器损坏所导致的。长期过负荷会使LED寿命减短，LED亮度输出与温度成反比，所以在使用时应尽量减少电路发热，并做好散热处理。

5.通信故障分析及处理

智能电能表的通信系统主要分为RS485通信和红外通信两部分，故障直接表现为不通信，抄表失败。

（1）RS485通信故障。通信波特率设置不正确、表地址错误、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、485电压不正确等都会造成RS485通信失败，需要对这些设置进行逐一查看，特别是波特率参数，一般电能表为1200bps，而智能电能表为2400bps，容易忽视和遗忘。

（2）红外通信故障。红外通信故障主要有两种情况：其一，用掌机抄表时，有通信符号但抄表失败，即红外接收正常，主要检查红外发射管是否装反、虚焊或损坏，或者Q2、R80、R78、R79等元器件是否有虚焊、连焊；MCU的18管脚TXHW和其他管脚之间是否虚焊或连焊，MCU的18管脚到R80之间是否断路。如果这些部分正常，可通过更换红外发射管来确定其是否损坏。其二，红外抄表通电，有通信符号但抄表失败，或者电能表抄表无反应，说明电能表没有收到红外信号，应先着重查看红外接收部分电路，更换红外接收管。还要考虑通信规约是否正确，若通信规约正确，则可用万用表测量红外接收管输入、输出管脚电压。如果电压及线路均正常，再用示波器测量波形，如果波形正常，可能是红外接收管到MCU的部分线路有问题；如果波形不正常，则可能是红外接收管损坏，需要更换。

6.费控故障分析及处理

费控故障具体表现为两种，一是身份认证不合格，二是远程费控不合格。身份认证不合格主要是ESAM芯片问题，应检查其是否插反或插错，有无折脚。在密钥下装时如果中间突然中断，可能会发生后面的密钥不能下装的情况，所以在密钥下装时电能表的状态应相对稳定。远程费控不合格首先要考虑控制电路和继电器两方面，若电路部分无明显故障，可以用另一个好的继电器来检测，以确定是继电器故障还是电路故障，缩小故障范围。特别是继电器由于工作温度、触点接触不良、瞬间大电流等原因极易出现故障，需要选择质量较好的继电器。

7.结语

智能电能表在运行过程中会出现各种故障，这就需要工作人员根据工作经验，利用全面观察法、现场测试法、横向比较法、软件代码分析法等来判断故障位置和故障原因，从而有针对性的采取有效的解决策略，以保证智能电能表及时恢复运行。

参考文献

[1]李珏煊.单相智能电能表故障模式及影响分析[D].北京：华北电力大学，2012.