智能电能表作为发、供、用电各方电量贸易结算的装置,其计量是否公平、公正、准确、可靠,直接关系到社会民生[1]。为进一步加强对内蒙古电网中运行的电能表质量监督工作,开展了电能表抽样试验,评价电能表实际运行效果,总结电能表故障情况。以某次抽检单相智能费控电能表为例,从抽样试验检测依据、抽样内容、试验主要设备及抽样试验结果等方面进行分析,并针对智能电能表抽样试验发现的问题,提出相应的改进措施,确保智能电能表在内蒙古电网中更好地推广和应用。
1 抽样检测试验依据本次单相智能费控电能表抽样检测试验依据为Q/NMDW-YX-005—2012《智能电能表技术规范》,Q/GDW 354—2009 《智能电能表功能规范》,Q/ NMDW-YX-006—2012《多功能电能表通信协议》,Q/NMDW-YX-008—2012《智能费控电能表信息交换安全认证技术规范》,Q/NMDW-YX-009—2012 《微功率无线通信模块技术规范》,DL/T 645—2007 《多功能电能表通信协议》,DL/T 448—2016 《电能计量装置技术管理规程》 [1-4]。
2 抽样检测内容 2.1 抽样检测项目单相智能费控电能表抽样试验依次为本地费控电能表安全检测、远程安全认证测试、外观及标志检查、基本误差试验、启动试验、潜动试验、电能表常数试验、日计时误差试验、电压影响试验、频率影响试验、电压和电流线路中谐波分量试验、交流线路中奇次谐波及次谐波试验、电气测量准确度试验、功耗测定、电源电压影响试验、电流升降变差试验、误差一致性试验、误差变差试验、功能检查试验、剩余电能量递减准确度试验、负荷开关试验、通信功能试验、交流电压试验、RS485口测试、环境温度影响试验、高低温影响试验等[1]。
2.2 抽检样品信息本文从抽检样品中选取3只在安全认证、表计误差采集、走字试验等方面存在典型故障的单相费控智能电能表进行试验,电能表基本信息见表 1。
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表 1 3只单相费控智能电能表基本信息 |
试验采用的设备主要有智能电能表发卡、售电测试系统(RT-1010,RT-1001)、远程安全认证测试系统(SHJ0901-B)、0.05级单相电能表检定装置(ST-9020V3)、0.03级单/三相电能表检定装置(ST9001D5V4)、调温调湿箱(SETM-2-040V)、步进式智能电能表高低温试验装置(RD 9501)和步入式恒温恒湿试验室(EWR-20P-D)等。
3 抽样试验结果分析根据抽取的单相智能费控电能表抽检试验结果,对发现的问题和原因进行分析总结。
3.1 单相电能表不出基本误差 3.1.1 故障情况3只抽检单相电能表依次接在单相电能表检定装置的3号、4号和5号表位。3号表位是表号为080110261213的电能表,4号表位是表号为080110261255电能表,5号表位是表号为080110260282电能表。其中,3号表位电能表脉冲灯闪烁,但不出误差;4号表位单相电能表既不出误差,脉冲灯又不闪烁;5号表位电能表脉冲灯闪烁,且出基本误差,试验结果见表 2所示。
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表 2 5号表位电能表基本误差试验结果 |
根据Q/NMDW-YX-005—2012中4.2.6.1条电流改变引起的误差限值要求,电能表在参比条件下,其百分数误差应控制在表 3百分数误差限值规定的范围。可见,3号和4号表位电能表不满足要求,5号表位电能表满足,即3号和4号表位电能表不合格,5号表位电能表合格。
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表 3 额定电压条件下百分数误差限值 |
对3号表位的单相电能表加电压和电流,误差值不显示,但脉冲灯闪烁。逐个排查该电能表表计计量部分,脉冲线夹连接,脉冲输出部分的连焊、元器件,确定原因为表计的光耦发生故障,无法触发计量芯片误差计算器,导致误差计算器不能正常接收脉冲信号。
对4号表位的单相电能表加电压和电流,脉冲灯不闪烁,误差不显示。排查计量部分的虚焊、连焊及元器件,未发现问题。初步判断原因可能有2种,计量芯片发生故障,或微控制单元(MCU)与计量部分通信发生故障。经过排查,可通过RS-485远程通信抄读表计内部计量信息,证明MCU与计量部分通信正常,因此确定故障原因为计量芯片未能将电信号转换为MCU能读取的数据,因此在检测设备上无法读取误差。
3.2 电能表日计时误差不合格 3.2.1 故障情况根据Q/NMDW-YX-005—2012中4.2.6.11条日计时误差要求,在参比温度(23 ℃)及工作电压范围内,内部时钟准确度应优于0.5 s/d。在工作温度范围(-30~60 ℃)内,在交流电源供电和直流电池供电条件下,时钟准确度≤1.0 s/d。观察3个表位的电能表日计时误差结果发现,3号表位的电能表日计时误差合格,4号表位和5号表位的电能表日计时误差不显示,为不合格。
3.2.2 原因分析排查多功能螺丝口,电路连焊、虚焊情况和时钟晶体情况,判断故障原因为单相电能表内时钟芯片发生故障,时钟晶振异常,导致日计时误差无显示。
3.3 安全认证、购电卡代码错误 3.3.1 故障情况根据Q/NMDW-YX-008—2012中7.1.2.2条购电卡类型识别规定,再次购电,用电类型设为开户类型,插表,卡类型错,应提示错误代码为ERR-26(卡类型错)。但3只抽检单相电能表错误代码均显示为ERR-21(表计已开户),为不合格。
3.3.2 原因分析表计内嵌入式安全控制模块(ESAM)读取集成电路(IC)卡购电信息和文件时,判断用户卡类型和用户卡号信息的程序有误,导致异常名称与异常代码无法对应。
3.4 走字试验时,剩余金额为零跳闸后自动合闸,跳转保电透支模式 3.4.1 故障情况根据Q/NMDW-YX-005—2012中4.2.4.2.1条本地费控功能要求,当剩余金额小于等于设定的报警金额时,电能表应能以光或其他方式提醒用户。当电能表中剩余金额为零时,电能表应拉闸断电。此时,若用户插入购电卡,可启动透支供电,电能表将合闸继续供电。当透支金额达到透支门限金额时,电能表再次拉闸断电。此后,不能再通过插入购电卡的方式激活透支供电;当电能表接收到有效的续交电费信息后,应首先扣除透支金额;当剩余金额大于零时,电能表自动合闸[1]。3块抽检单相电能表均存在剩余金额为零跳闸后自动合闸,跳转保电透支模式合闸现象,不满足规范要求。
3.4.2 原因分析单相智能费控电能表ESAM模块剩余金额为零时,MCU芯片控制负荷开关中断供电,错误的程序判断方法使表计跳转为保电透支模式,从而MCU芯片触发继电器自动合闸,导致上述故障现象产生。
3.5 表计内显示剩余金额与ESAM模块剩余金额不一致 3.5.1 故障情况3只抽检电能表的走字试验和充值购电都存在该故障现象。走字试验时,电能表内显示剩余金额逐步递减,但是远程抄读电能表时,状态查询中ESAM模块剩余金额只能记录第1次的数值,不能实时更新,无法与电能表内显示剩余金额一样实现递减,不满足Q/NMDW-YX-008—2012规定。充值购电共10次,表计内剩余金额与ESAM模块剩余金额均不一致,见表 4。
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表 4 不同购电次数下3号表位电能表剩余金额统计 |
单相电能表本地费控功能进行电费实时计算后,通过虚拟介质对ESAM模块和表计预存电费数据同时抄读,发现MCU对ESAM模块数据抄读程序有误,导致ESAM模块剩余金额与表计内显示剩余金额一直存在差异。
3.6 阶梯电价计费错误 3.6.1 故障情况阶梯电价计费模式下,当切换不同阶梯电价时,出现“尖峰平谷”标识,按峰谷电价计费模式计算电费。Q/NMDW-YX-005—2012中4.2.4.2.1.14条计费模式规定阶梯电价计费模式,至少具有2套阶梯电价,每套至少支持3个阶梯度,即梯度数小于等于3,对应3个阶梯值,4个阶梯电价。电能表显示与阶梯相关的符号指示(如“1” “2” “3” “4”等),不显示分时费率相关指示。3只抽检电能表均存在该故障现象,不满足规范要求,为不合格。
3.6.2 原因分析单相电能表MCU芯片控制表计执行电价计费模式的程序存在问题,在纯阶梯电价计费模式下,错误的程序执行峰谷电价计费模式,从而导致上述故障现象产生。
4 改进措施通过对单相智能费控电能表抽样试验结果分析总结,发现抽检电能表故障问题基本都是由于电能表生产厂家的生产工艺和元器件质量较差导致的。为进一步提高运行智能电能表抽检质量,确保智能电能表在实际应用中稳定可靠运行,提出以下改进措施。
(1)加强电能表生产工艺和元器件质量的监督工作,针对性地对生产厂家开展定期驻厂监造、监督工作。
(2)加强智能电能表现场巡视工作,定期收集、统计现场实际运行电能表故障信息,并对故障进行分类整理,便于计量检测机构开展相应的技术服务工作。
(3)提高现场计量检测能力,便于及时发现潜在质量隐患,切实提高智能电能表现场运行可靠性,进一步完善智能电能表现场检测项目,全面提升现场安装检测能力。
(4)根据运行智能电能表、终端设备情况,完善计量检测机构的入网检测方案,从而提高运行设备的首次检测质量。
(5)定期对现场运维人员进行技术培训,提高一线工作人员对智能电能表常见故障处理水平[5]。
5 结束语本文依次介绍了单相智能费控电能表抽样试验检测依据、抽样内容、试验主要设备,并对其抽样试验结果进行分析总结,提出相应的改进措施,以便进一步加强智能电能表的质量监督管理。同时将智能电能表实际运行质量信息及时向相关生产厂家反馈,确保智能电能表在内蒙古电网中更好地推广和应用。
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内蒙古电力(集团)有限责任公司.智能电能表技术规范: Q/NMDW-YX-005-2012[S].呼和浩特: 内蒙古电力(集团)有限责任公司, 2012.
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[2] |
电力行业电测量标准化技术委员会.多功能电能表通信协议: DL/T 645-2007[S].北京: 中国电力出版社, 2007.
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内蒙古电力(集团)有限责任公司.智能费控电能表信息交换安全认证技术规范: Q/NMDW-YX-008-2012[S].呼和浩特: 内蒙古电力(集团)有限责任公司, 2012.
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[4] |
电力行业电测量标准化技术委员会.电能计量装置技术管理规程: DL/T 448-2016[S].北京: 中国电力出版社, 2016.
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张兴忠, 王琳. 运行智能电能表抽检结果分析[J]. 青海电力, 2013, 32(3): 20-21. DOI:10.3969/j.issn.1006-8198.2013.03.007 |