Analys av vanliga driftfelors orsaker i smarta elräknare

Med den kontinuerliga utvecklingen av smarta nät, används smarta elräknare alltmer och olika typer av driftfel i dessa räknare upptäcks ofta i energimätararbetet. Detta dokument analyserar orsakerna till fel i smarta räknare och föreslår motsvarande lösningar, med flera verkliga fall av driftfel som exempel.

1. Svart skärm
Svart skärm hänvisar till en elräknare som är ansluten men inte visar något, vilket är det vanligaste felet i fältoperativa smarta räknare. När man tar bort och testar dessa defekta räknare, upptäcker man att kondensatorn på position C2 på DCDC-underkortet är skadad, spänningsregleringschippen på strömförseelskortet är brända, eller att neutralledaren (UN) har lossnat. Orsakerna till detta svarta skärmfel analyseras som följer: momentan överspänning i kretsen (som t.ex. blixttråff eller nätfluktuationer) eller högordning harmoniska genererade av komplexa driftmiljöer kan skada kondensatorer och bränna spänningsregleringschip; felaktig hantering utan att följa tillverkningsprocessen kan leda till dålig lödning eller lossning av neutralledaren.

2. Kryptisk display
Kryptisk display hänvisar till fenomenet där LCD-skärmen på en smart elräknare visar saknade streck. Möjliga orsaker inkluderar dålig lödning vid LCD-pinnarna eller att mätaren är installerad utomhus och exponerad för långvarig högtemperatur solstrålning. Till exempel visade en trefasig smart elräknare total framåtgående aktiv effekt som 702,610.88 kWh, toppperiodenergi som 700,451.96 kWh, toppperiodenergi som 700,987.42 kWh, platt-tidsenergi som 700,551.59 kWh, och dalperiodenergi som 700,619.91 kWh. Under normala förhållanden skulle total framåtgående aktiv effekt vara lika med summan av topp-, toppperiod-, platt- och dalperiodenergi. Men denna ekvation stämde inte för denna mätare. De sista åtta siffrorna i streckkoden som visades på LCD var 75517684, medan de på namnskylten var 05517684.

Detta indikerar att LCD-displayskrivningen saknade streck—där siffran "0" felaktigt visades som "7", vilket bekräftar ett kryptiskt displaysfel. När mätaren lästes på plats med en handhållen mätarläsare, registrerades total framåtgående aktiv effekt som 002,610.88 kWh, toppenergi som 000,451.96 kWh, toppperiodenergi som 000,987.42 kWh, platt-tidsenergi som 000,551.59 kWh, och dalperiodenergi som 000,619.91 kWh. Summan av enskilda periodmätningar stämde överens med det totala, vilket ytterligare bekräftade diagnosen av kryptisk display. Den primära orsaken till detta fel fastställdes som långvarig exponering för högtemperatur solstrålning på grund av mätarens utomhusinstallation.

3. Inability to Read Energy Data
Detta fel refererar vanligtvis till att symbolen "←" (vilket indikerar omvänt strömflöde) dyker upp i det nedre vänstra hörnet av LCD-skärmen, med total framåtgående aktiv effekt som noll och omvänt aktiv effekt som visar ett icke-noll-värde. Undersökningen visade att den huvudsakliga orsaken var felaktig kablage av mätaren, och den faktiska energiförbrukningen motsvarade mätningen av omvänt aktiv effekt. Efter korrigering av kablingsfelet återtog mätaren sin normala funktion.

4. Batteriunderspänning
Enfaset och trefaset smarta elräknare är utrustade med interna klockbatterier som drivs av interna klockchips. Trefaset mätare har också ett batteri för avläsning vid strömavbrott, placerat bakom programmeringsdörren på mätarens panel. När ett batteriunderspänningsfel uppstår, är mätarens alarmljus konstant tänd, och en lågströmsymbol visas på LCD. På plats behandlas problemet genom att ta bort segeln från panelens dörr, öppna dörren, ta ut batteriet, och mäta spänningen mellan dess positiva och negativa poler med en DC-voltmeter. Om spänningen uppfyller specifikationer bör batteriet installeras igen och placeras så att kontakt är bra; om spänningen är under den nominella värdet måste batteriet bytas ut.

5. Snabb registrering (Överregistrering)
En användares enfaset smart elräknare visade en plötslig ökning av energimätningen. På-plats-test med kalibreringsinstrument visade att mätaren låg inom acceptabla felgränser. Laboratorietest efter avtagning bekräftade också att mätaren uppfyllde standarder, men pre-kalibreringsläsningen var 4,505.21 kWh och post-kalibreringsläsningen var 4,512.32 kWh—vilket indikerar att 7.111 kWh registrerades under testet, medan ett typiskt enfaset mätartest konsumerar bara cirka 1 kWh. Detta bekräftade felet "snabb registrering."
Analyser visade att CPU-försörjningsspänningen var betydligt högre än den designade 5V, vilket ledde till abnorma läs-/skriv-operationer på I2C-bussen. Ytterligare inspektion av strömförsörjningskretsen identifierade en skadad kondensator C2. Möjliga orsaker till kondensatorskador inkluderar momentana höga spänningar från nätfluktuationer eller blixttråff, samt högordning harmoniska från komplexa elektriska miljöer.

6. Sammanfattningsanalys
Smarta elräknare är multifunktionella enheter som sträcker sig längre än grundläggande energimätning för att inkludera informationslagring och bearbetning, realtidsövervakning, automatisk styrning, och datainteraktion. De uppfyller behoven av energimätning, marknadsföringshantering, och kundservice. Dock är deras primära funktion fortfarande precist energimätning, vilket måste vara både noggrant och stabilt. Därför, utöver att fullt utnyttja energisamlingssystem för att övervaka driftstatus och ovanliga händelser hos smarta räknare, är det nödvändigt att analysera rotsakerna till mätarfel och aktivt implementera förbättringsåtgärder.

Baserat på analysen av driftfel, kan de huvudsakliga orsakerna till mätarfel sammanfattas som följer:

(1) Miljöpåverkan, inklusive elektromagnetisk interferens, harmoniska, höga spänningar, blixttråff, elektrostatisk avledning, extrem temperatur och fuktighet, högfrekventa elektromagnetiska fält, och snabba transitoriska strömpulser (EFT).

(2) Dålig komponentkvalitet, inklusive batterier, CPU:er, LCD-skärmar, reläer, varistorer, kondensatorer, mätchips, spänningsregulatorer, klockchips, kristaller, 485-optokopplar dioder, och bärarkommunikationsmoduler.

(3) Programvarufel, inklusive systemkrascher, plötsliga ändringar i energidisplays, och klockfel.

(4) Arbetshandikapp, inklusive undermålig lödningsmetodik av mätartillverkare (som leder till kalla eller lösa lödningar) och felaktig kabling vid installation av elbolag.

För att bemöta dessa orsaker till fel, kan följande åtgärder vidtas:

(1) Förstärk komponentval för att säkerställa att smarta räknare fungerar pålitligt även under extrema miljöförhållanden.

(2) Förbättra programvarutestning för att förbättra programvarans felförebyggande och motståndskraft mot interferens.

(3) Förbättra kvalitetskontroll av arbetshandikapp, effektivt övervaka och utvärdera både intern montering och på-plats installationsrutiner.