国网黑龙江木兰县电业局有限公司 黑龙江省哈尔滨市 151900
摘要：电力系统中智能电表是一个重要的存在，智能电表的相关问题关乎着我国的民生问题。本文对于智能电表在运用中产生误差的原因，以及智能电表计量误差的抑制方法进行研究与分析，从根本上解决电表计量产生误差的问题。
关键词：智能电网建设；智能电表；计量误差；问题分析
引言
随着我国电网系统的不断发展，智能电网兴起并逐渐在全国范围内普及，而保证智能电网安全运行的关键之一便是智能电表，其也是智能电网的基本组成单元。智能电表具备多功能的特性，不再仅限于简单的电能计量计费，而是能够进行数据监测、采集和分析，还能够进行远程传输，从而为智能电网的稳定运行提供有力保障。但在计量误差仍是智能电表最为重要的性能，一旦出现计量误差问题，将直接关系到智能电网的质量。因此在智能电表的实际应用中分析其计量误差的来源，并针对误差来源采取科学的措施来减小并抑制误差十分必要，对保证智能电网的稳定运行有着重要意义。
1.智能电表概述
作为智能电网系统的终端和关键组成部分，智能电表不仅仅具备普通电表的电能计量功能，为了适应智能电网和新能源的使用它还具有用电信息存储、数据监测、数据处理、信息交互等功能。比如，智能电表能够通过其内部的集成电路实现对电网中电流和电压信息的采集处理并转换成脉冲，然后将脉冲以可视化的方式显示在用户终端，从而实现信息交互。
2.智能电表计量误差来源分析及其抑制方法
2.1智能电表计量误差来源1及其抑制方法
误差来源1：环境原因，智能电能表内部集成众多功能模块，属于精密性仪表，其使用环境的干湿度、空气质量、磁场变化以及网络稳定性等都影响着智能电能表的正常运行。由于智能电能表安装后不建议移动，因此在使用前必须进行计量检定并检验，校准合格者方可接入电力系统网络，尽可能地延长其使用寿命，保证其计量精度，既对企业负责，也对用户负责。因此，在智能表安装位置选择时，一定要注意环境因素的影响，选择影响因素最低的位置安装。
抑制方法：重视安装环境，目前使用的智能电表，其技术标准统一由电网公司根据国家标准制定，都是必须经过国家法定授权的检定机构检定合格，才能安装使用。以前住户使用的老式机械表，随着使用年限的增加会有一定的磨损，导致误差越来越大。使用一些很小功率的电器，可能旧电表不会走，但灵敏度高的智能电表就会对这些进行准确计量。因此为了避免因环境问题造成的智能电能表计量的不准确，应当注重质量控制与安装环境，切勿进行智能电能表的私自安装和移动。
2.2智能电表计量误差来源2及其抑制方法
误差来源2：硬件原因，第一，计量电路外围电路设计不可靠的原因。第二，MCU和计量电路通讯线路不可靠。当通讯线路受到干扰时，数据出现读写异常。第三，整体电路抗干扰能力不强。PCB布板设计缺陷，本身的EMS设计能力不强，电表的计量部分受到干扰。
抑制方法：第一，布线严格按照强弱电分开原则，保留足够电气间隙，保证PCB质量优良。所有片式电容器焊盘与地过孔都大于安全距离，保证不会因电容受潮而与地的阻抗减小导致。第二，加强线路板布局的合理性，合理应用滤波措施，端子引线长度尽可能短且走线整齐规矩，避免形成环路，变压器、继电器增加屏蔽措施，减少器件和线路对外的噪声辐射和传导，提高线路设计的抗干扰能力。同时对于计量部分的电压、电流采样信号，尽量采用差分走线，并且在走线时注意模拟部分的地需要避开数字信号线的噪声干扰。第三，开发设计中，印制板布局应考虑外力作用（受热、应力、人为因素等），在PCB设计中电容及其它器件应放置在不易受外力影响的部位。
2.3智能电表计量误差来源3及其抑制方法
误差来源3：软件原因，第一，数据校验方式原因。计量芯片校验程序存在漏洞，智能电能表在快速停复电时，主处理器MCU未能成功将配置参数写入计量芯片，而后续程序也未对计量芯片的配置参数进行校验，计量芯片运行在错误的配置参数下，造成电能计量失准；另外通常软件采用累加和的校验方式，这种方式存在数据改变带累加和不变的概率，如采用CRC16校验方式对于一串随机数仍存在1/65536出错的概率。第二，正常计量时校表参数纠错流程原因。在校表参数发生异常时，软件设计缺少容错处理，在异常情况下软件对数据的保护机制不可靠。第三、数据备份机制存在缺陷的原因。单独采用RAM备份或者一份E2PROM备份的方式对数据的可靠性保证不够。特别是对重要数据如费率，电价，校表参数等。
抑制方法：第一，对电量数据采用多种类及多份备份处理。如电量备份数据分为以下几份：MCU的RAM有主、副两份电量数据，EEPROM电量数据分为掉电存储区电量数据和每度电电量备份数据，每度电常规电量备份数据又分为2个区轮流备份。读取电量时首先对RAM中计量参数进行效验，如果不正确则读取EEPROM中存储数据，如果读出的数据依然不正确，还可以参考EEPROM中备份数据，避免出错。第二，加强软件自检功能和纠错功能。加载电量时需要根据备份数据的优先级逐一判断。对校表参数采用多种类及多份备份处理，对计量参数采用RAM和双备份EEPROM的方式，如果数据异常，则重新初始化校表参数。第三、计量程序在运行过程中监控计量芯片状态。保证脉冲常数等重要的表计参数经过严格的校验，防止由于读写参数异常或收到外界干扰而发生异常；在脉冲读取过程中增加保护措施，防止脉冲数读取不准确。对计量芯片有非正常状态处理机制，例如脉冲数过快要根据阈值等相关条件来加以限值等措施。
2.4智能电表计量误差来源4及其抑制方法
误差来源4：生产工艺原因，第一，印制板本身质量有问题回流焊或波峰焊焊接完成后印制板的曲翘度大于设计要求，元件受力不匀造成元件脱落或断裂；手工分板操作造成计量芯片的基准源滤波电容出现损坏，导致电能表运行过程中计量芯片的采样数据异常，引起电能表计量失准。第二，电路板部分元器件受到灰尘污染，电路板清洗不到位或者半成品堆放环境粉尘多，高温，潮湿等现象。在安装期间适逢梅雨季节，计量芯片基准电源的去耦电容管脚由于污染，在受潮后对地形成旁路导通，造成采样值放大，电能计量失准。第三，生产工艺控制缺陷造成电气短路，波峰焊和回流焊工艺控制不到位，导致焊接后有较多的残留物留在印制板上；无三防处理或三防处理不到位，如电路板未在干燥条件下涂覆三防漆。
抑制方法：第一，采用专用分板机防止对印制板及器件造成损坏；生产过程中采用专用的半成品防静电周转箱。第二，计量芯片、晶振、光耦有明确焊接要求，焊接温度不允许过高，避免因温度过高损坏芯片及相关元器件。所有贴片元器件均为回流焊，除按键等特殊元件外所有直插元件均为波峰焊，超声波清洗，全程人工不参与，最大限度降低人为带来的产品质量下降。第三，所有电表焊接后刷三防漆，防止潮湿环境下吸收水汽导致电器性能变化。
3.结论
在当前无论是人们的生活还是工业生产而言，必须要充分考虑智能电网建设，完善智能电网建设，以此来促进整个社会和工业生产的发展。智能电表作为智能电网中的基本单元和关键组成部分，直接影响着智能电网运行的质量，因此必须要控制智能电表的计量误差，抑制降低甚至完全避免误差，保证正常计量分析，促进智能电网运行。
参考文献
[1]柴玉华，胡佳琦.提高电能计量准确性的方法研究[J].科技展望，2017.
[2]刘寒遥.智能电能表计量准确性提高的措施研究[J].计量与测试技术，2018.
[3]杜晓爱.单相智能电能表的故障影响因素及其防范措施[J].中国新技术新产品，2018.