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[摘 要]本文从远程费控电能表常见的问题出发，分析了在应用过程中出现的时钟不准确、继电器、通信故障和数据突变的问题，然后针对具体的问题提出了相应的预防和解决措施。
[关键词]电能表远程费控问题对策
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）38-0295-01
远程费控电能表实现了电网企业和电网用户之间的信息交互、需求交互，大大提高了电能计费效率，优势明显。远程费控电表运用的环境较普通电能表更为复杂，所承担的责任更为重大。在远程费控电能表发展和功能的完善过程中，出现了一系列故障。因此研究智能电能表的常见故障并提出相应的预防和控制措施具有重要的意义。
1 远程费控电能表应用问题分析
1.1 时钟不准确
电表的时钟要求在电表整个运行周期中都正常工作，就是在外部电源和电池供电的情况下都要正常工作。在电源切换过程中出现时钟电源短时掉电等情况，如长时间外部电源供电下，电池因为质量及工作环境等问题出现钝化情况，这样出现外部电源断电，需要电池供电时，电池就可能短时间供不上电，时钟就可能因为短时间的断电而错乱。如果提供时间的芯片本身不够可靠的话，那当然会直接影响最后的时间。CPU自带的时钟其正常运行要建立在CPU正常运行的前提下，即如果CPU跑乱的话，时钟很有可能也会受到影响，所以其可靠性相对与独立的时钟芯片来说要差。
1.2 继电器故障
刚安装的智能电能表继电器断开，导致客户不能用电，可能是源于我们的计量检定部门测试远程拉阐后没有合闹或没有下发合闹命令，或者是电能表在安装过程中的输出了误动作信号。运程控制继电器，在大负荷运行情况下强行拉闹将损坏继电器触点，增加继电器触点的接触电阻，将导致继电器触点更容易发热，并烧坏。检定时刚上台体出现无法加载电流，远程合闹、跳闹测试需人工参与操作，有时因密钢状态无法识别，不能正常控制继电器。安装在表内的继电器触点过载能力有限，触点发热后，导致继电器固定触点的塑料变形、移位，导致触点压力降低，接触电阻变大，发热量继续加大，直到继电器触点烧毁，断开。
1.3 通信故障
在实际的检定工作中常出现RS485通讯故障、红外通讯故障。
如果RS485（图1）通信不成功，首先检查设置软件是否与相应表符合或RS485通信线是否接触良好。如果通信符号显示，但通信不成功，说明表计485接收部份正常，可能是MCU（FM330X）部分信号输出到RS485芯片之间线路故障。打开电能表，目测RS485芯片管脚、MCU的第10脚是否有虚辉、连燥等情况，若两芯片管脚这边都正常，则查看R82、D13、R91、R4这几个元器件是否有虚、连燥或元器件损坏。红外通信故障发生时红外发射不正常，主要检查红外发射电路的红外发射管是否装反、虚挥或损坏，看MCU的18管脚到R80之间是否断路。红外接收管输入电压不正常，电能表会死机，检查7805后面的供电回路上的相应元件是否有连挥、损坏等现象。
1.4 数据突变
通过对I2C总线传输数据的特性分析，可以知道以下几个方面可能会导致CPU与EEPROM进行数据传输出现错误：SCL、SDA這两根信号线上的上拉电阻阻值配置不合理，导致数据传输的不稳定，在数据传输过程中，当受到强烈的外部信号干扰时，波形严重失真，导致数据传输紊乱。其次，在CPU与EEPORM进行数据传输时，受到外界的干扰，导致控制命令字的最后一位传输出错，读命令变成写命令，对需要读取的数据进行写操作，导致数据紊乱。时钟信号的最高频率与EEPROM的工作电压有关，工作电压高，频率高，工作电压低，频率会降低。所以如在程序设计中选择时钟频率偏高，当EEPROM电压出现波动时，可能会导致工作电压与频率不匹配，从而导致数据传输出现紊乱。
2 相应的预防和解决措施
2.1 时钟不准确的解决措施
在设计时，PCB板应尽量将时钟芯片和CPU足够的靠近，彼此之间数据通信间的I2C总线尽量的短，可以减少自身线路对信号的衰减和外部干扰对数据线上信号的影响，确保数据通讯的可靠。为了防止外部电源和电池供电切换时出现短时断电的情况，在时钟芯片外部电源供电端加一个足够大的电容，比如加一个220uF电解，这样的话在进行电源切换时即使出现电池钝化而短时供不上电的情况，可以通过电容的放电来维持这个短暂时间的时钟芯片供电。尽量避免在电源电压不稳定时操作时钟；因为电源不稳定时如果对时钟芯片进行读写，在对时钟芯片进行操作更改完成后马上读取所更改的内容，核对更改后的值是否为要求更改的值。
2.2 继电器故障的解决方案
继电器故障的解决应从费控方式选型、现场服务力提升、费控可靠性设计、控制策略、继电器质量等多方面着手，综合解决。选型好费控方式，考虑在不改变国网技术要求的情况下，因地制宜，最好的办法就是使用开关外置的电能表，同时根据现有电能表的结构设计合适的外置开关，在必要的情况下安装外置开关，达到远程控制的目的。对于长期现场运行的智能电能表可能出现内置继电器误动作或者执行动作时由于电压、触点等原因造成的不可靠动作。
2.3 通信故障预防和解决
多功能电能表抗干扰能力差，会造成故障率偏高，提高电子式多功能电能表电子元件的抗干扰能力，要做好数据保护措施。在表计端口再加一路RS485通讯接口（双RS485通讯4口），以保证表计电量的正常抄收。针对RS485通讯口由于过压烧坏，无法正常通讯、电量无法抄收这一现象，建议采取在RS485通讯口设置过压保护，以防RS485通讯口由于过电压而烧坏。延长表计内、外制电池寿命，避免表计乱码、缺比划，保证电费回收的准确性。在多功能电能表具备停电抄表功能或表计端子加装辅助电源，以便装表人员拆表后可以当着客户的面抄回电能表拆回底码。
2.4 数据突变的预防措施
选择合理的数据操作时机，不同器件工作电压不同，所以在数据操作前可以进行适当的延迟，可防止错误数据的产生。电磁兼容性方面，尽可能缩短I2C数据总线的走线，线越短受干扰的几率就越小，EEPROM存储器器件下面尽可能不要布电源线，以便提高抗干扰能力，在数据总线上选择合适的上拉电阻可以提高总线信号传输的可靠性，建议选用10kV及以下的上拉电阻。对电量做查错处理的同时，在EEPROM存储器中不同的页面做多处备份，当查错处理发现错误时，则读备份数据，并进行数据恢复处理。主控芯片是电子式电能表的大脑，选用抗干扰能力强的主控芯片，是一个比较直接有效的提高可靠性的方法，选型时最好选用知名品牌的产品，在运算能力已经足够的情况下，选用较低的工作频率。
3 结语
如今，远程费控电能表在电力系统得到了越来越多的推广，必须做好新表质量检定和运行故障，以掌握购售电与结算信息，降低工作成本，合理分配电力，提升服务质量。
参考文献
[1] 孙建国.CPU智能卡预付费单相电能表系统的研究与设计[D].华中科技大学硕士学位论文.武汉：华中科技大学，2005：8-9.
[2] 徐萍萍.采用CPU和SAM安全模块的通用智能卡预付费电子系统的设计[J].电测与仪表，2000（9）20-24.
[3] 汤元信，李永飞.多用户集中式智能电能表的预付费售电功能[J].中国住宅设施，2006，8：51-53.
[关键词]电能表远程费控问题对策
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）38-0295-01
远程费控电能表实现了电网企业和电网用户之间的信息交互、需求交互，大大提高了电能计费效率，优势明显。远程费控电表运用的环境较普通电能表更为复杂，所承担的责任更为重大。在远程费控电能表发展和功能的完善过程中，出现了一系列故障。因此研究智能电能表的常见故障并提出相应的预防和控制措施具有重要的意义。
1 远程费控电能表应用问题分析
1.1 时钟不准确
电表的时钟要求在电表整个运行周期中都正常工作，就是在外部电源和电池供电的情况下都要正常工作。在电源切换过程中出现时钟电源短时掉电等情况，如长时间外部电源供电下，电池因为质量及工作环境等问题出现钝化情况，这样出现外部电源断电，需要电池供电时，电池就可能短时间供不上电，时钟就可能因为短时间的断电而错乱。如果提供时间的芯片本身不够可靠的话，那当然会直接影响最后的时间。CPU自带的时钟其正常运行要建立在CPU正常运行的前提下，即如果CPU跑乱的话，时钟很有可能也会受到影响，所以其可靠性相对与独立的时钟芯片来说要差。
1.2 继电器故障
刚安装的智能电能表继电器断开，导致客户不能用电，可能是源于我们的计量检定部门测试远程拉阐后没有合闹或没有下发合闹命令，或者是电能表在安装过程中的输出了误动作信号。运程控制继电器，在大负荷运行情况下强行拉闹将损坏继电器触点，增加继电器触点的接触电阻，将导致继电器触点更容易发热，并烧坏。检定时刚上台体出现无法加载电流，远程合闹、跳闹测试需人工参与操作，有时因密钢状态无法识别，不能正常控制继电器。安装在表内的继电器触点过载能力有限，触点发热后，导致继电器固定触点的塑料变形、移位，导致触点压力降低，接触电阻变大，发热量继续加大，直到继电器触点烧毁，断开。
1.3 通信故障
在实际的检定工作中常出现RS485通讯故障、红外通讯故障。
如果RS485（图1）通信不成功，首先检查设置软件是否与相应表符合或RS485通信线是否接触良好。如果通信符号显示，但通信不成功，说明表计485接收部份正常，可能是MCU（FM330X）部分信号输出到RS485芯片之间线路故障。打开电能表，目测RS485芯片管脚、MCU的第10脚是否有虚辉、连燥等情况，若两芯片管脚这边都正常，则查看R82、D13、R91、R4这几个元器件是否有虚、连燥或元器件损坏。红外通信故障发生时红外发射不正常，主要检查红外发射电路的红外发射管是否装反、虚挥或损坏，看MCU的18管脚到R80之间是否断路。红外接收管输入电压不正常，电能表会死机，检查7805后面的供电回路上的相应元件是否有连挥、损坏等现象。
1.4 数据突变
通过对I2C总线传输数据的特性分析，可以知道以下几个方面可能会导致CPU与EEPROM进行数据传输出现错误：SCL、SDA這两根信号线上的上拉电阻阻值配置不合理，导致数据传输的不稳定，在数据传输过程中，当受到强烈的外部信号干扰时，波形严重失真，导致数据传输紊乱。其次，在CPU与EEPORM进行数据传输时，受到外界的干扰，导致控制命令字的最后一位传输出错，读命令变成写命令，对需要读取的数据进行写操作，导致数据紊乱。时钟信号的最高频率与EEPROM的工作电压有关，工作电压高，频率高，工作电压低，频率会降低。所以如在程序设计中选择时钟频率偏高，当EEPROM电压出现波动时，可能会导致工作电压与频率不匹配，从而导致数据传输出现紊乱。
2 相应的预防和解决措施
2.1 时钟不准确的解决措施
在设计时，PCB板应尽量将时钟芯片和CPU足够的靠近，彼此之间数据通信间的I2C总线尽量的短，可以减少自身线路对信号的衰减和外部干扰对数据线上信号的影响，确保数据通讯的可靠。为了防止外部电源和电池供电切换时出现短时断电的情况，在时钟芯片外部电源供电端加一个足够大的电容，比如加一个220uF电解，这样的话在进行电源切换时即使出现电池钝化而短时供不上电的情况，可以通过电容的放电来维持这个短暂时间的时钟芯片供电。尽量避免在电源电压不稳定时操作时钟；因为电源不稳定时如果对时钟芯片进行读写，在对时钟芯片进行操作更改完成后马上读取所更改的内容，核对更改后的值是否为要求更改的值。
2.2 继电器故障的解决方案
继电器故障的解决应从费控方式选型、现场服务力提升、费控可靠性设计、控制策略、继电器质量等多方面着手，综合解决。选型好费控方式，考虑在不改变国网技术要求的情况下，因地制宜，最好的办法就是使用开关外置的电能表，同时根据现有电能表的结构设计合适的外置开关，在必要的情况下安装外置开关，达到远程控制的目的。对于长期现场运行的智能电能表可能出现内置继电器误动作或者执行动作时由于电压、触点等原因造成的不可靠动作。
2.3 通信故障预防和解决
多功能电能表抗干扰能力差，会造成故障率偏高，提高电子式多功能电能表电子元件的抗干扰能力，要做好数据保护措施。在表计端口再加一路RS485通讯接口（双RS485通讯4口），以保证表计电量的正常抄收。针对RS485通讯口由于过压烧坏，无法正常通讯、电量无法抄收这一现象，建议采取在RS485通讯口设置过压保护，以防RS485通讯口由于过电压而烧坏。延长表计内、外制电池寿命，避免表计乱码、缺比划，保证电费回收的准确性。在多功能电能表具备停电抄表功能或表计端子加装辅助电源，以便装表人员拆表后可以当着客户的面抄回电能表拆回底码。
2.4 数据突变的预防措施
选择合理的数据操作时机，不同器件工作电压不同，所以在数据操作前可以进行适当的延迟，可防止错误数据的产生。电磁兼容性方面，尽可能缩短I2C数据总线的走线，线越短受干扰的几率就越小，EEPROM存储器器件下面尽可能不要布电源线，以便提高抗干扰能力，在数据总线上选择合适的上拉电阻可以提高总线信号传输的可靠性，建议选用10kV及以下的上拉电阻。对电量做查错处理的同时，在EEPROM存储器中不同的页面做多处备份，当查错处理发现错误时，则读备份数据，并进行数据恢复处理。主控芯片是电子式电能表的大脑，选用抗干扰能力强的主控芯片，是一个比较直接有效的提高可靠性的方法，选型时最好选用知名品牌的产品，在运算能力已经足够的情况下，选用较低的工作频率。
3 结语
如今，远程费控电能表在电力系统得到了越来越多的推广，必须做好新表质量检定和运行故障，以掌握购售电与结算信息，降低工作成本，合理分配电力，提升服务质量。
参考文献
[1] 孙建国.CPU智能卡预付费单相电能表系统的研究与设计[D].华中科技大学硕士学位论文.武汉：华中科技大学，2005：8-9.
[2] 徐萍萍.采用CPU和SAM安全模块的通用智能卡预付费电子系统的设计[J].电测与仪表，2000（9）20-24.
[3] 汤元信，李永飞.多用户集中式智能电能表的预付费售电功能[J].中国住宅设施，2006，8：51-53.