浅谈智能电能表中继电器的故障及解决方案

钟慈祥王 睿金雅珍

（1.浙江省宁波电力局，宁波315100；2.浙江省嘉兴电力局，嘉兴314001；3.浙江省绍兴电力局，绍兴312000）

浅谈智能电能表中继电器的故障及解决方案

钟慈祥1王 睿2金雅珍3

（1.浙江省宁波电力局，宁波315100；2.浙江省嘉兴电力局，嘉兴314001；3.浙江省绍兴电力局，绍兴312000）

目前智能电能表使用中最突出的就是内置继电器问题，他不仅给电能表检定人员在检定过程中带来了不少障碍，也为正常、安全的使用带来了隐患。笔者就智能电能表内置继电器所引起的各类故障及原因进行分析，并从继电器质量、可靠性设计、合理使用等方面提出自己的一些看法，为从事智能电能表相关工作的同事提供参考。

智能电能表；继电器；安全认证；分析；方案

0 引言

根据国网智能电能表系列标准要求，费控智能表具有内置或外置控制继电器。继电器的合闸与跳闸，在严格的安全认证与数据加、解密下进行，而内置继电器直接控制用户用电电源。内置继电器的质量、带载能力、控制安全性、运行可靠性，直接关系到用户的用电安全，也影响供电部门的服务工作量。这也正是传统电能表转换为智能电能表时面临的新技术、新挑战。本人因工作关系一直和各个电能表生产制造厂的服务技术人员保持沟通，经常跟踪、统计供电部门的计量检定过程中的不合格表以及安装运行过程中的故障表，总结出了一些规律性情况，也想出了一些技术改进方法，现在谈一下我对智能电能表内的继电器问题的一些看法，希望对后期的电能表设计、制造、安装和运行提供一些建设性的帮助意见。

1 智能电能表的继电器故障及原因分析

智能电能表技术要求中规定：当电能表最大电流不超过60A时宜采用内置继电器。目前电能表使用的内置继电器大都采用磁保持继电器。磁保持继电器是指去除激励量后，仍能以磁力（由硬磁或半硬磁材料产生）保持激励时状态的一种双稳态继电器，为其实施电能计量和用电控制的一种继电器。从目前的使用情况来看，内置继电器在检定、安装、运行和故障维修等出现的问题点主要为以下几方面：

1.1 检定时出现的问题

台体在校验电能表时无法加载电流，主要原因是电表在运输振动过程中引发的继电器触点断开而导致的问题。目前的磁保持继电器受结构特性的影响，在强烈振动下触点接触不太可靠。在继电器开闸状态下，台体无法进行校验电表的操作，如果采取远程合闸的方式进行软修复处理，将会严重影响校表工作效率，浪费工时。

1.2 安装时出现的问题

刚安装到用户端的电表，发现继电器为断开状态，导致用户无法用电，供电部门现场不能合闸，要重新换上新的电能表来解决投诉问题，导致供电部门的工作很被动。目前的电能表软件上没有上电自动检测的功能，无法在电能表每次上电时发送一次跳合闸的命令，使现场安装人员为继电器开路的问题而浪费宝贵时间。

1.3 运行时出现的问题

安装在现场的电能表使用一段时间后断开，这种情况下大负荷的单、三相表比例更高，三相中还会有缺相的可能出现。对于家庭工厂和小企业比较多的地区，超负荷容量使用在家庭工厂和小企业里是家常便饭。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，造成触点压力降低，接触电阻变大，发热量继续加大，直到继电器触点烧毁，断开。严重的可能会短路、起火甚至更严重的事故。

1.4 远程控制时出现的问题

远程控制继电器，在大负荷运行情况下强行拉闸将损坏继电器触点，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。

1.5 维修时出现的问题

由于装在现场的智能电能表运行密钥为供电部门方控制的私钥。一旦出现故障，返回厂家检修则需将ESAM芯片更换，厂家才能维修，增加了厂家的生产成本与管理。

2 智能电能表继电器故障的解决方案

智能电能表内置继电器的故障虽然现象较为简单，但危害性十分严重，除直接带来大量服务工作量外，极端情况带来设备及人身安全。而继电器故障的解决是一个系统工程，应从费控方式选型、现场服务力提升、费控可靠性设计、控制策略和继电器质量等多方面着手，综合解决。

2.1 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，原因及优点如下：

1）很多电能表没必要安装控制回路或短时间根本不可能使用，不安装内置继电器将在一定程度上降低了电能表的制造成本，根据不同的客户类型，可以有选择的给电能表配置外置开关。

2）突出电能表的主要功能——计量功能，简化其它辅助功能，将大幅度提高电能表的可靠性、安全性和使用寿命。

2.2 开发现场服务设备

由于继电器的跳闸、合闸在严格的安全认证下进行。目前装在现场的智能电能表，一旦出现内置继电器跳闸，因缺乏有力的现场服务设备支持，必须换表解决。建议远程主站管理系统增加现场维护功能，实现主站和现场相互配合，现场进行合闸与跳闸等本地服务能力。

2.3 软硬件可靠性设计

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。为了有效防止继电器的误动作或不可靠动作，应有防止内置继电器误动作的软硬件设计及继电器不可靠动作的检测机制与补动作机制设计。

2.4 继电器控制策略

继电器在大电流下跳、合闸，直接影响继电器的寿命及智能电表运行安全。选择合适的继电器控制策略（如大于一定电流下不跳闸），可大大减少控制时的负荷冲击影响。

2.5 继电器质量

继电器质量是继电器可靠运行的基础。继电器触点的接触电阻、触点材料、切换电压、切换电流、最大切换功率、触点机械与电气寿命等设计直接关系到带载与控制能力、长期运行稳定性。继电器的端子连接方式、壳体材料、温度、振动、冲击和绝缘等特性直接关系运输、安装、温度变化等产生的应力影响。

磁保持继电器的可靠性研究是一项需要多方合作并长期开展的课题，如何通过一些关键指标的测试以及短期试验手段提前暴露继电器本身一些隐性的质量问题也需要各方做更深一步的研究。开发大电流、小体质、低功耗和低成本的固态继电器，实现过零控制，应是国网内置继电器的发展方向。

3 结语

智能电能表在电力系统已得到越来越多的使用，如何运行、管理好这些智能表计，显得非常重要。继电器只是智能电表里的一小部件，本文通过对其实际使用中所存在问题的分析，提出了解决方案。所以，只有对智能电能表的每个部件进行仔细分析，才能提高智能电能表的可靠性和使用率，为我国智能电网提供强有力的支持。

［1］Q／GDW 364—2009《单相智能电能表技术规范》

［2］Q／GDW＿365—2009《智能电能表信息交换安全认证技术规范》

［3］Q／GDW 354—2009《智能电能表功能规范》

［4］王蕴辉，等.电子元器件可靠性设计－继电器可靠性设计.北京：科学出版社，2009

［5］赵艳云.继电器常见故障检修.大众用电，2007（3）

［6］JB／T 10923—2010电子式电能表用磁保持继电器

10.3969／j.issn.1000－0771.2013.4.24