黃金娟，嚴(yán)華江

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司 電力科學(xué)研究院，杭州 310000）

近年來(lái)，隨著科技水平的快速發(fā)展,智能電能表伴隨智能電網(wǎng)建設(shè)走入了千家萬(wàn)戶，其高度的功能集成和良好的性能拓展遠(yuǎn)遠(yuǎn)突破了傳統(tǒng)普通電能表的概念，實(shí)現(xiàn)了供電企業(yè)和電力用戶之間良好的信息與需求交互,在用電質(zhì)量監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程運(yùn)行控制、防竊電等方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。經(jīng)過(guò)幾年的推廣實(shí)踐，智能電能表的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)已不言而喻，但在運(yùn)行過(guò)程中個(gè)別電能表仍然不可避免地出現(xiàn)類(lèi)似計(jì)量失準(zhǔn)，電池欠壓等問(wèn)題，對(duì)電費(fèi)結(jié)算產(chǎn)生一定影響，同時(shí)制約自身功能質(zhì)量進(jìn)一步完善提升。筆者結(jié)合多年來(lái)的理論研究與實(shí)踐積累，對(duì)智能電能表運(yùn)行過(guò)程中存在的幾類(lèi)典型問(wèn)題進(jìn)行初步分析并提出相應(yīng)對(duì)策。

1 電能表時(shí)鐘問(wèn)題

智能電能表的時(shí)鐘與數(shù)據(jù)凍結(jié)、時(shí)段分布、遠(yuǎn)程通信等方面有著密切的聯(lián)系，時(shí)鐘的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到計(jì)量準(zhǔn)確性和相關(guān)功能應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)。智能電能表的時(shí)鐘電源模式主要有2種：一種是市電模式，時(shí)鐘芯片通過(guò)主電源供電，優(yōu)先級(jí)較高；另一種是備用電池模式，只在外部停電的情況下采用，優(yōu)先級(jí)較低。時(shí)鐘問(wèn)題主要表現(xiàn)在時(shí)鐘電池欠壓和日計(jì)時(shí)誤差超差。

1.1 時(shí)鐘電池欠壓

鋰電池是智能電能表上使用的主流電池類(lèi)型。造成電池欠壓的原因主要有以下幾種：一種是電池器件本身質(zhì)量不高，上電反向充電電流過(guò)大或者電池存在漏液；第二種是停電狀態(tài)電池功耗設(shè)計(jì)過(guò)大，在上下電處理時(shí)未控制好低功耗；第三種是隔離電池與工作電源的二極管的反向漏電流較大，電能表在非工作狀態(tài)下電池耗電嚴(yán)重；第四種是表計(jì)電路板上存在部分原件短路，導(dǎo)致整機(jī)功耗較大（功耗測(cè)試超過(guò)50 μA）。

現(xiàn)實(shí)中若裝出運(yùn)行時(shí)間不足5年的電能表批量出現(xiàn)時(shí)鐘電池欠壓，大多為前2種原因造成，可歸類(lèi)為電池自身質(zhì)量和設(shè)計(jì)問(wèn)題。

應(yīng)對(duì)措施：在技術(shù)上，一是對(duì)電能表進(jìn)入低功耗判斷提供準(zhǔn)確的硬件和軟件設(shè)計(jì)，如：采用功耗監(jiān)測(cè)芯片等；二是電池設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮電池鈍化問(wèn)題，合理設(shè)置電流值，整機(jī)功耗控制在20 μA以?xún)?nèi)；三是選用全溫度范圍內(nèi)反向充電電流小的二極管。在管理上，一是增加低功耗測(cè)試覆蓋范圍；二是選用低功耗CPU、低功耗LCD驅(qū)動(dòng)、低功耗時(shí)鐘芯片，使整機(jī)功耗小于20 μA。

1.2 日計(jì)時(shí)誤差超差

智能電能表日計(jì)時(shí)誤差超差的原因主要有時(shí)鐘芯片故障和外源干擾2種。

（1）時(shí)鐘芯片故障

電能表時(shí)鐘控制如采用獨(dú)立的RTC芯片，芯片自身質(zhì)量不好將直接導(dǎo)致日計(jì)時(shí)誤差超差。如采用內(nèi)部的RTC芯片，若溫度采樣電路工作不正?；蛘卟捎玫木д耦l偏超差以及補(bǔ)償算法不當(dāng)，都會(huì)引起日計(jì)時(shí)誤差超差。

應(yīng)對(duì)措施：在技術(shù)上，電能表時(shí)鐘控制若采用獨(dú)立RTC芯片，則宜選用優(yōu)質(zhì)的外部RTC芯片；若采用內(nèi)部RTC芯片，則宜選用高精度的溫度采樣器件、高精度的晶振、優(yōu)化算法、電路防潮處理等。對(duì)于已發(fā)生的電能表時(shí)鐘偏差，可通過(guò)對(duì)時(shí)進(jìn)行校正。按照智能電能表功能規(guī)范要求，電能表檢定合格后對(duì)修改時(shí)鐘有嚴(yán)格的限制。廣播校時(shí)不受密碼和硬件編程開(kāi)關(guān)限制，但每日只能校時(shí)一次，每次只接受小于或等于5 min的時(shí)鐘誤差校時(shí)。如需對(duì)電能表進(jìn)行單獨(dú)對(duì)時(shí)，應(yīng)通過(guò)ESAM的安全認(rèn)證方能進(jìn)行。

（2）外源干擾

外源干擾指電能表在運(yùn)行過(guò)程中受到外部超差時(shí)鐘源的干擾，使電能表時(shí)鐘被糾偏。如：通過(guò)紅外掌機(jī)對(duì)電能表進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)對(duì)時(shí)或者通過(guò)采集系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程對(duì)時(shí)的過(guò)程中，若主站或終端時(shí)鐘源失準(zhǔn)，電能表時(shí)鐘就可能被糾偏。

應(yīng)對(duì)措施：智能電能表接入用電信息采集系統(tǒng)后，采集終端就可以對(duì)所采集電能表進(jìn)行遠(yuǎn)程對(duì)時(shí)，并且主站可自主設(shè)定并下發(fā)批量自動(dòng)對(duì)時(shí)指令。該操作簡(jiǎn)單高效，便于遠(yuǎn)程批量校正電能表時(shí)鐘，但有一個(gè)不可忽略的重要前提，即采集終端的時(shí)鐘源必須是準(zhǔn)確的。若終端時(shí)鐘源超差，則自動(dòng)對(duì)時(shí)的后果將把所有接入該終端的電能表時(shí)鐘糾偏。另外，遠(yuǎn)程自動(dòng)對(duì)時(shí)還受到通信信道延時(shí)的影響，實(shí)際操作中須謹(jǐn)慎設(shè)置延時(shí)允許閾值?；谟秒娦畔⒉杉到y(tǒng)的遠(yuǎn)程對(duì)時(shí)操作，實(shí)踐中須充分驗(yàn)證主站和終端時(shí)鐘源的準(zhǔn)確性，批量自動(dòng)對(duì)時(shí)尤須謹(jǐn)慎。

2 電能表計(jì)量準(zhǔn)確性問(wèn)題

計(jì)量精度和準(zhǔn)確性是電能表最基礎(chǔ)、最重要的運(yùn)行參數(shù)。相對(duì)于傳統(tǒng)普通電能表，智能電能表在計(jì)量精準(zhǔn)度和穩(wěn)定性上有了大幅提升，但在批量運(yùn)行過(guò)程中仍然可能出現(xiàn)個(gè)別誤差超差、計(jì)量失準(zhǔn)的情況，引發(fā)原因大致可歸為產(chǎn)品自身性能問(wèn)題和人為破壞2類(lèi)。

2.1 產(chǎn)品性能質(zhì)量問(wèn)題

產(chǎn)品自身性能質(zhì)量問(wèn)題指電能表在生產(chǎn)制造過(guò)程中由于軟件設(shè)計(jì)、硬件質(zhì)量或參數(shù)設(shè)置等方面的問(wèn)題缺陷，導(dǎo)致運(yùn)行計(jì)量誤差超過(guò)精度范圍。具體的表現(xiàn)形式和應(yīng)對(duì)措施舉例如下。

（1）軟件設(shè)計(jì)方面

案例：某品牌批次智能電能表軟件版本程序中計(jì)量芯片校驗(yàn)程序存在漏洞，智能電能表在快速停復(fù)電時(shí)，主處理器MCU未能成功將配置參數(shù)寫(xiě)入計(jì)量芯片，而后續(xù)程序也未對(duì)計(jì)量芯片的配置參數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)。計(jì)量芯片運(yùn)行在錯(cuò)誤的配置參數(shù)下，造成電能計(jì)量失準(zhǔn)。

應(yīng)對(duì)措施：在技術(shù)上，要求電能表每次上電必須對(duì)計(jì)量參數(shù)進(jìn)行重新裝載，定時(shí)進(jìn)行計(jì)量參數(shù)的校驗(yàn)；上電運(yùn)行期間需要定期對(duì)計(jì)量參數(shù)進(jìn)行讀取比對(duì)，確保計(jì)量參數(shù)正確，對(duì)于有錯(cuò)誤的參數(shù)需要及時(shí)加以重新配置。在管理上，在電能表到貨驗(yàn)收環(huán)節(jié)，按一定比例抽樣進(jìn)行快速停復(fù)電測(cè)試，檢驗(yàn)電能表的誤差；加強(qiáng)電能表在快速停復(fù)電條件下運(yùn)行可靠性的測(cè)試；模擬計(jì)量參數(shù)配置出錯(cuò)的環(huán)境（如：在計(jì)量總線上人為加干擾）驗(yàn)證計(jì)量參數(shù)是否重新下裝。

（2）硬件質(zhì)量方面

案例：某品牌批次智能電能表在生產(chǎn)過(guò)程中分板操作環(huán)節(jié)存在缺陷，造成電能表計(jì)量芯片的基準(zhǔn)源去耦電容出現(xiàn)損壞，導(dǎo)致電能表運(yùn)行過(guò)程中計(jì)量芯片的采樣數(shù)據(jù)被放大，引起電能表計(jì)量失準(zhǔn)。

應(yīng)對(duì)措施：在技術(shù)上，要求電能表PCB板邊距至少保留3 mm，器件排列與印板分板方向平行，減少印板分板時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力損壞。在管理上，改進(jìn)生產(chǎn)工藝，增加核心元器件部分測(cè)試點(diǎn)。

（3）參數(shù)設(shè)置方面

案例：某品牌批次智能電表在潛動(dòng)閾值設(shè)置時(shí)人為錄入錯(cuò)誤，導(dǎo)致電能表在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生潛動(dòng)現(xiàn)象。

應(yīng)對(duì)措施：在技術(shù)上，要求智能表生產(chǎn)過(guò)程中自動(dòng)配置潛動(dòng)閾值，同時(shí)增加參數(shù)校驗(yàn)機(jī)制，避免人為錄入出錯(cuò)。在管理上，加強(qiáng)電能表生產(chǎn)參數(shù)配置環(huán)節(jié)審核力度，確保參數(shù)正確。

2.2 人為破壞

人為破環(huán)指出廠合格的電能表在運(yùn)行過(guò)程中被人為破壞內(nèi)外部結(jié)構(gòu)或改變相關(guān)配置，導(dǎo)致計(jì)量失準(zhǔn)?，F(xiàn)實(shí)中部分不法用戶出于竊電的目的，惡意破壞電能表的計(jì)量準(zhǔn)確性，手法逐步從改變電能表外部接線向破壞電能表內(nèi)部結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，隱蔽性越來(lái)越強(qiáng)。舉例分析如下。

案例1：某智能電能表（1級(jí)三相費(fèi)控智能電能表（遠(yuǎn)程，開(kāi)關(guān)外置），1.5（6）A，3×220/380 V）裝出運(yùn)行1年后，檢定封印被破壞，實(shí)驗(yàn)室檢定誤差為-70%。打開(kāi)表蓋，取出電路板，發(fā)現(xiàn)采樣電流互感器被更換。標(biāo)配電流采樣互感器1.5（6）A/5 mA被更換成10（50）A/10 mA，采樣電流相比實(shí)際縮小了。如回路負(fù)荷電流為1.5 A，電流采樣互感器為1.5（6）A/5 mA時(shí)，采樣結(jié)果為5 mA；若換成10（50）A/10 mA，采樣結(jié)果為1.5 mA，即少計(jì)3.5 mA，誤差約-70%，與實(shí)測(cè)結(jié)果相符。

案例2：某智能電能表（2級(jí)單相費(fèi)控智能電能表（遠(yuǎn)程，開(kāi)關(guān)內(nèi)置），5（60）A，220 V）裝出運(yùn)行4年后，檢定封印外觀有異常痕跡，疑似打開(kāi)后用尖嘴鉗再次鉗封，實(shí)驗(yàn)室檢定誤差約為-73%。表計(jì)開(kāi)蓋后發(fā)現(xiàn)電流回路黃藍(lán)線間焊接了一條短接線（電流采樣回路短接），對(duì)電流采樣回路進(jìn)行了分流，使流入計(jì)量芯片的電流減小，造成電能表少計(jì)電量。

應(yīng)對(duì)措施：從以上2起改變電能表內(nèi)部結(jié)構(gòu)竊電案例來(lái)看，施竊者具有一定的電力電子知識(shí)，掌握電能表的工作原理，給日常查糾帶來(lái)困難。但仔細(xì)總結(jié)分析可以發(fā)現(xiàn)，該類(lèi)竊電繞不開(kāi)2個(gè)動(dòng)作：破壞檢定封印和打開(kāi)表蓋。日?；榭上鄳?yīng)從這2方面入手，一方面切實(shí)加強(qiáng)表計(jì)封印管理，將運(yùn)行電能表封印完整性檢查納入日常用檢、現(xiàn)場(chǎng)周期核抄等工作環(huán)節(jié)，一旦發(fā)現(xiàn)可疑現(xiàn)象，第一時(shí)間拍照取證、拆表分析、一查到底；另一方面，充分利用用電信息采集系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)功能，對(duì)表計(jì)的開(kāi)蓋情況進(jìn)行全時(shí)段監(jiān)測(cè)，對(duì)上報(bào)的開(kāi)蓋記錄第一時(shí)間分析，結(jié)合開(kāi)蓋前后的工況數(shù)據(jù)對(duì)比，掌握規(guī)律后進(jìn)一步現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)取證，提高稽查針對(duì)性和有效性。

3 結(jié)束語(yǔ)

智能電能表以其諸多優(yōu)勢(shì)被市場(chǎng)與用戶所選擇，得到了普遍的推廣應(yīng)用。雖然目前個(gè)別表計(jì)在時(shí)鐘電池、計(jì)量準(zhǔn)確性等方面仍然存在一定的問(wèn)題，但不影響電能表整體智能化發(fā)展和應(yīng)用。對(duì)運(yùn)行電能表的問(wèn)題研究也為智能表的進(jìn)一步完善指明了方向。隨著科技的發(fā)展和長(zhǎng)壽命電池研制、防竊電等關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)步，智能電能表的功能應(yīng)用和產(chǎn)品性能必將同步提升，更加智能化、人性化，更好地服務(wù)廣大電力用戶。