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全电子多功能电能表的故障及处理 |
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| 全电子多功能电能表的故障及处理 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 9:19:42  |
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赵永良 白小强 宁夏自治区固原供电局
摘要：全电子多功能电能表在电力系统已得到广泛使用，如何运行、管理好这些智能仪表，显得非常重要。该文结合作者多年的现场运行经验，总结、归纳全电子多功能电能表在现场运行中可能出现的各种故障现象，并提出了相应的处理方法。
关键词：多功能电能表；电子；故障
中图分类号：TM933.4 文献标志码：B 文章编号:1003-0867(2006)02-0051-02
多功能电能表除了具有有功、无功电能计量，多费率时段，事件记录，电能脉冲输出显示等基本功能外，还可能具有通信接口，负荷曲线记录、失压记录、负荷限制、瞬时电压、电流、功率因数等多种附加功能。与传统的机械表相比，采用电子计量原理的全电子多功能电能表具有体积小、功能多、功耗低、精度高、抄表编程多样化等诸多优点，已得到广泛使用。特别是2003年以来，也就是中国城市和农村电网进行大规模建设和改造之后，电力系统对全电子多功能电能表的需求量迅速增长。供电企业在网运行的全电子多功能电能表无论在类型上还是在数量上都急剧增加。由于全电子多功能电能表的使用，使供电企业的电能计量管理水平和技术水平都有了很大提高。但是，作为一种产品，全电子多功能电能表的工作条件苛刻，尽管从设计、元器件筛选、装配、调试到选用和安装都经过周密、严格安排，仍然不可避免的要出现这样那样的问题。只有认真分析、总结全电子多功能电能表在现场运行中的一些故障现象和可行的故障处理方法，才能使我们及时发现和处理计量隐患，避免不必要的计量纠纷。根据全电子多功能电能表各组成部分出现的故障现象，分别分析其故障原因及处理方法，是非常必要的。
1 电源电路故障
电源电路主要是将50 Hz的电网交流电变换成电子电路所需要的直流低电压，并将电子电路与交流电网在电气上隔离开来，而且在断电时提供后备电源供电。
1.1 显示器不显示
当电源电路经变压器降压方式供电时，可能存在的故障原因有：
·由于是单相变压器供电，因而外部电路TV一次侧熔断件或低压小熔断件熔断，而且断相的为电子电路的工作电源相时，造成显示器不显示。处理方法：恢复外部电路正常供电。
·因变压器绕组出现断线或匝间短路或变压器烧坏，造成显示器不显示。处理方法：更换同规格的变压器。
·变压器插头未与主要线路印刷板连通，或者工作电源的连线断。处理方法：将变压器插头与主要线路连通，或将工作电源连线接好。
·当电源电路经阻容降压方式供电时，电容击穿可造成显示器不显示。处理方法：更换电容。
·当电源电路通过开关电源的降压方式供电时，稳压管坏可造成显示器不显示。处理方法：更换稳压管。
在电子电路中，如果出现诸如因雷电感应而产生的过电压，可能使电路损坏或加速老化，或干扰电路的工作，造成短时工作错乱或失效。为解决这个问题，通常在电源电路中采用压敏电阻来抑制浪涌电压。压敏电阻是一种电阻值对电压“敏感”的元件，它的电阻值随电压的增加而急剧下降。一旦加在压敏电阻上的浪涌电流超过其所能吸收的能量，压敏电阻将击穿短路，为防止短路引起外部电网的故障，一般与压敏电阻串联熔断件。在这种情况下，如果熔断件熔断或压敏电阻击穿都会引起显示器不显示。
处理方法：更换熔断件或压敏电阻。安装压敏电阻时，必须注意：
·选择压敏电阻应恰当，做到既可靠又经济；
·压敏电阻两端引脚应尽量短（约3 mm左右），离电子部分电源进相端距离愈短，抗过压能力愈强。因为导线长时，杂散电感大，浪涌电流在这个电感上的压降就越大，使压敏电阻的限制电压上升，保护效果变差。
·压敏电阻的引线应尽可能远离信号线，走向不能与信号线平行，而应该垂直，防止浪涌电流干扰信号。
1.2 数据或程序丢失
多功能电能表在断电时主要由后备电源来维持时钟及一些存放在RAM里的程序及数据。后备电源系统由锂电池（一般一节锂电池在断电后可保持程序和数据的时间少则半年，多则五年）和储能电容组成，有的仅有锂电池或储能电容。如果全电子多功能电能表的大量数据及程序存储于E2PROM中，断电时可无需消耗后备电源，后备电源仅提供给时钟电路，因而消耗后备电源的容量很小。若将全电子多功能电能表的数据存储于RAM中，则需要有电源维持才能保存数据，长时间断电很快就会耗尽电池容量，从而造成数据和程序丢失。由后备电源引起数据、程序丢失的常见故障有：
·锂电池电量耗尽，造成程序、数据丢失。处理方法：更换电池，将电能表重新编程设置。应特别注意：经试验室调试的全电子多功能电能表应及时安装于现场，避免长期断电，耗尽后备电源。
·储能电容漏电，以致停电时将数据、程序丢失。处理方法：更换电容。
·电池接头接触不良，或连接电池的跨接器或焊块开路，造成断电后后备电源无法供入，将表内程序、数据丢失。处理方法：重新连接电池。
·电池连接线短路放电，耗尽电池，使程序、数据丢失。处理方法：消除短路，更换电池。
2 单片机的故障
单片机是全电子多功能电能表的数据处理单元的核心部分。如果单片机的抗电磁干扰性能较差，则会引起系统功能失常。电磁干扰的形式有多种多样，通常有静电放电引起的干扰、雷电或开关动作引起的脉冲干扰、继电器或接触器等在切换感性负载或跳动时产生的瞬时干扰，还有电子通信设备引起的辐射干扰等。这些干扰对单片机系统的影响，主要表现为使系统突然锁死，不能正常运行程序，或受干扰后程序发生错误转向，使系统跳出正常轨道，或出现测量数据错误，或造成控制误动作等。
显示停滞或乱跳，数据和程序乱套，处于死机状态。处理方法：将工作电源、后备电源全部断开，过段时间后再重新编程设置，有时能恢复正常工作。若不能，则可以判断单片机坏，应更换主芯片。为了避免出现上述死机状态，通常在单片机中设置看门狗电路，当CPU的程序进入局部死机或程序停留在某一指令不再向下进行时，产生一个信号去复位或清零CPU，使CPU重新回到初始化。
在正常停送电过程中，由于开关的闭合总会有些抖动，这会使脉冲的开始和尾部出现一些毛刺，造成脉冲多计量，在需量周期内计算的需量值偏高。处理方法：一般通过软件编程，在供电恢复后，使需量数据记录的恢复延迟一段时间，需量测量延迟的时间可任意设定。
为了提高多功能电能表的单片机抗电磁干扰能力，通常采用以下几种方式：恰当的接地方式，电源线及元器件合理地布置，屏蔽方式，光电隔离，滤波以及通过软件抗干扰。
3 显示器的故障
显示器常用的有LED数码管显示器和LCD液晶显示器两种。
数码管显示器的数码管缺笔画，造成的主要原因有：
·相关引脚虚焊。处理方法：重新焊接。
·数码管本身缺段。处理方法：更换数码管。
液晶显示器显示缺少笔画或不显示，造成的原因主要有：
·液晶显示器坏。处理方法：更换显示器。
·液晶显示器导电橡胶接触不良。处理方法：更换导电橡胶。
4 电能测量单元的故障
全电子多功能电能表的测量单元（乘法器）主要有热电转换型、高精度A/D变换器型、霍尔乘法器型、时分割乘法器型等几种类型。电能测量单元的常见故障现象是没有脉冲计数或少计脉冲，处理方法：更换芯片。
5 实时时钟电路的故障
时钟不准，日历不对，造成的原因有：
·全电子多功能电能表的实时钟频率若为电网频率时，由于电网频率波动大而影响时钟的精度。处理方法：校准时钟。
·实时钟频率源为晶振时，如晶振失效或配对电容失效，造成时钟不准。处理方法：更换晶振或重配电容，然后校准时钟。
·实时钟为软时钟时，因单片机故障而使时钟遭到破坏。这种故障在单片机故障排除后，将自动消除。
·万年日历编程设置错误，造成非闰年多一天。处理方法：重新编程设置。
时钟坏，造成停电后数据丢失。处理方法：更换时钟。
6 通信接口的故障
全电子多功能电能表的通信接口有红外光学接口、RS232和RS485串行通信接口，以及脉冲输出接口等几种形式。
红外光学接口的连接方式有直接红外光的磁吸式和调制红外光的远程遥控式。常见的故障现象有：
当通过红外光学接口进行编程和抄表时，发生编程失败或抄读不到数据，其主要原因有：
·光电转换器的电源电池容量不足。处理方法：更换电池。
·磁吸式读数头的位置偏差较大。处理方法：调整读数头的位置。
·光学接口有灰尘，影响红外光的接收。处理方法：清洗灰尘。
红外线远距离抄表和编程异常，主要原因有：
·超出规定距离范围。处理方法：在距离范围内抄表和编程。
·红外线发射器或接受器故障。处理方法：修理红外线发射器或接受器。
RS232和RS485接口为标准串行通信接口，如果其通信不正常，主要是串口芯片故障。处理方法：更换串口芯片。
当脉冲输出接口没有脉冲输出时，主要是输出电路的光电耦合器故障。处理方法：更换光电耦合器。
7 编程和操作问题
全电子多功能电能表与一般感应式电能表在使用操作上最大不同之处，在于多功能电能表必须通过编程后才能使用。因此，编程或操作不当会造成一定的故障。
编程时，将电能表常数预置错误，造成计量错误。处理方法：重新编程预置正确参数，并计算退补电量。
数据处理单元长时间处于测试状态。数据处理单元的测试功能一般供试验室试验用，在现场时，只能做短时的测试，因为在测试状态电路中测得的电能量只记录于测试状态中，不累计于计费数据中，因此造成数据处理单元的显示值比实际值偏低。处理方法：将数据处理单元由测试状态恢复到正常工作状态，重新编程修改显示值。
按下需量复位按钮复位时，由于导电橡胶按下后未能恢复原位，处于常复位状态，造成显示器的需量值始终为零。处理方法；修理、调整复位按钮。
8 结束语
上述故障是现场运行中总结出来的，从中可以看到，为了避免和防止全电子多功能电能表的故障出现，除了电能表本身的品质要好以外，加强全电子多功能电能表的现场运行管理也至关重要。首先，为减少由于编程出错而导致的故障现象，必须经试验室调试后才能安装于现场，避免未经调试及走字试验核查而出错。其次，在使用中应经常核查电池的使用时间，出现电池失压警示应立即更换电池；抄表时应能核对时钟，检查电能表的运行工况。只有管理、使用好全电子多功能电能表才能真正发挥它的实用性和先进性。
全电子多功能电能表的技术核心是微电子技术的应用，面对这种新技术和国内外数百个生产厂家的产品，我们的电能计量人员和用电营销人员应该做好运行中的全电子多功能电能表的统计、分析工作，及时掌握全电子多功能电能表的运行工况和故障现象，不断地探索和研究排除故障的新方法、新工艺，促进电能计量技术的进一步发展。
参考文献：
[1] 毛善国, 朱新建. 复费率电能表技术. 国防科技大学出版社,1995.
[2] 孙铁明. 电能计量. 水利电力出版社,1992.
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