智能电表计量中的故障原因与对策分析

智能电表计量中的故障原因与对策分析

白云；苏焰

内蒙古超高压供电公司 内蒙古自治区呼和浩特市010080

摘要：本文以智能电表概述为切入点，针对智能电表计量出现故障的种种原因进行了相应的探讨和分析，在此基础上进一步分析了优化对策，希望能为我国智能电表的应用效率以及电力系统的正常运行提供参考和借鉴。

关键词：智能电表；计量故障；故障治理；电力系统

引言

随着社会经济的快速发展，社会生产活动不断扩大，电能需求量快速攀升，现已广泛使用智能电能表，而出现计量故障后，很难准确采集用户的用电量，一方面供电方与用户的经济利益会受损失，另一方面会严重阻碍电力系统的正常运转。因此，供电企业应高度重视智能电表的管理，及时发现并处理计量故障问题。

一、智能电能表常见的计量故障问题

1.烧表问题

有关智能电能表的计量故障类型中，烧表故障也是非常常见的一种。因为智能电能表在生产的过程中，由于工艺等原因的疏忽，可能会导致其内部的焊接点出现问题，回路接触不良。而且，智能电能表在通电状态下，负荷会不断增加，而且随着发热量的增加，电阻越来越大，最终引发烧表。技术人员在对智能电能表进行安装时，如果没有注意到可能引发设备负荷过大的各种问题，很有可能造成电表的计量故障，严重的还会引发事故。

    2.电能装置自身存在的故障

现阶段我国的电能计量装置存在质量问题，电子智能电表经常存在乱码、黑屏等现象。除了这些故障之外，电能装置的运行环境发生改变也会影响到电能计量装置正常工作，若是电能装置的运行环境极为恶劣甚至会导致的电能计量装置发生故障。电能计量装置经过长时间的运转也可能会出现电能计量管理紊乱或者操作失误等现象；与此同时，电能计量装置发生故障的概率也会增加。在安装和调试电能计量装置的过程中，工作人员需要认真审视和检验每一个电能计量装置的质量，一旦安装的电能计量装置存在问题将会影响居民的正常用电。在电能使用数据的统计过程中，电力用户若是不能按照合同的规定准确报告电容量、操作不当以及电能计量装置运行时间过长等问题都会导致电能计量装置无法正常运行。当情况严重时，还可能烧毁电能计量装置，甚至会引发各种安全事故。

    3.环境问题

通常来说，智能电能表在出厂之前，都会接受多道工序的检测。只有符合国家标准的智能电能表才能投放市场。而且，电力企业在应用这些智能电能表之前，也要对它们的准确性、质量进行检验，达到相应的标准之后才能使用，一旦发现质量不合格，应当退回。然而，有些智能电能表在经过出厂和电力企业的检测合格之后，在使用的过程中仍然会由于环境因素的影响，导致计量不够准确或者其他一系列问题。如有些使用环境湿度较大，磁场较强，这些都会造成智能电能表的计量出现问题。比如，在湿度较大的环境中，智能电能表的电压和电流连接螺钉可能会产生锈蚀，影响智能电能表的正常使用。还有一些智能电能表存放环境条件不好，阴暗、潮湿，时间一长也会影响计量的准确性。

二、智能电能表计量故障的处理方法

    1.优化计量芯片

要想让智能电能表在使用的过程中尽可能稳定运行，降低计量故障出现的概率，电力企业要对计量芯片进行优化。①企业可以通过使用更高质量的材料来实现这样的目的。尤其对于智能电能表内部的一些敏感元件来说，应用更好的材料能够非常明显地提升电表的使用性能。如对于压敏元件来说，优化计量芯片就能让压敏元件在更强的压力下正常运转，这对于整个智能电能表的使用都会产生一定的积极作用。②在优化计量芯片时，还可以通过优化线路的布局来达到提升芯片使用效果的目的。因为良好的线路布局能够很好避免一些线路之间的互相干扰，让信号的传输更加准确，这样对于计量准确性的提升也大有好处。

2.智能电能表的检测评估技术

随着现阶段智能电能表的广泛运用，根据既往的经验可知，由于难以精准识别各种原因造成的误差，导致构建全生命周期的计量管理体系具有必然性，因此在传统模式下，关于智能电能表的参数变化、环境变化成为计量管理的核心内容，而在计量管理中也出现了问题，包括：（1）电能表的运行、安装等环节导致维修管理成本快速攀升，并且相关项目的覆盖面是有限的，所以会进一步增加全生命周期质量管理难度；（2）电能表普遍采用定期轮换策略，导致企业无法对电能表的实际性能进行评估，导致全生命周期的计量管理出现严重的资源浪费。针对上述问题，随着现代化信息技术的发展，基于5G通信技术的CT成为电流传感器的常见类型，与传统装置相比，该传感器在能耗、敏感性以及隔离等方面均具有显著优势，通过与智能电能表的有效结合，能够实时反馈智能电表的运行状态，降低了全生命周期的管理难度。

    3.智能电表软件设计

电表上电后若检测到自身未配置表后断路器，便开始采样表后断路器发送过来的电流指纹，采样完成后，利用软件算法解调编码数据后与智能电表蓝牙接收到的特征码一一比较，当特征码一致时，与断路器蓝牙连接。随后，电表蓝牙将更改电流特征码，待收到断路器蓝牙的回复信息后，重新开始采样电流指纹，再重新利用软件算法解调编码数据。最后，与电表蓝牙更改后的新特征码相比较，若一致，便获得合法断路器蓝牙ＭＡＣ地址，实现自动配对。针对目前掌机配对过度依赖人工，成本高，容易发生误配对串户等问题，提出了一种基于电流指纹的自动配对技术。文中阐述了电流指纹配对技术的基本原理，详细描述了电流指纹调制和解调、编码与解码原理，对比分析了有功电流指纹和无功电流指纹的优缺点，并对智能电表与配对过程的程序进行了设计，最后通过实验验证了所提的电流指纹自动配对技术的正确性和有效性。

    4.安全防护系统建设

由于SM消息的可扩展性以及较低的计算能力，因此要求AMI具有较为理想的安全防护方法。所提方法基于“云-边-端”AMI系统架构，利用区块链技术将所有台区智能终端视为区块链节点，并把各个SM的密钥信息作为区块链的交易信息，以实现基于区块链的密钥和数据的可靠管理。其中通过引入20字节的数据源头和16字节的链接指纹以得到的AMI安全防护方案。报头大小可以根据SM的计算能力来增加或减少。对于发送到台区智能终端进行入侵检测的信息，根据计算的皮尔逊系数判定AMI中是否存在网络攻击。基于MATLAB对MICAzmotes微型无线测量系统获取的ＲSSI数值进行实验分析，结果表明，当AMI中存在网络攻击时，ＲSSI的变化不再呈现线性特征，其皮尔逊系数为负值或近似为0，并且相比于其他方法，所提方法中存在唤醒机制，采用区块链的传输方式，能耗最少且安全性能最佳，能够实现AMI的安全防护。但目前区块链技术发展不成熟，标准并不统一，不同区块链难以联通互联，这种割裂会在一定程度上削弱区块链安全防护的优势。并且未来还将针对SM的加入或退出以及台区智能终端分布对AMI安全防护效果的影响展开进一步的研究。

结束语

随着智能电能表的发展，各种测量问题也越来越突出。电力企业和智能企业电能表生产厂家应注意智能仪表的各种计量故障报警，无论是在电能表的生产过程中，还是在后期的安装使用过程中，都应进行严格的控制，通过科学的方法避免实践中出现的各种计量问题，完善管理制度，使电能表的使用更加方便、有效。

参考文献：

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