浅谈射频电磁场对智能电表的影响

国网宁夏电力公司电力科学研究院 周媛奉

智能电表的设计主要包括现代电子、单片机以及通讯技术，因此，电磁干扰会引起智能电表的性能下降或出现其他故障。智能电表的组成部分包括计量芯片、通讯芯片、微处理器、晶振电路、开关电源等，若芯片布局不合理、开关电源质量不合格、晶振稳定性差等情况都会影响智能电表与电磁的兼容性[1]。本次研究采用通过射频场感应的传导骚扰抗挠度试验，检测电磁场对智能电表的影响。

1.射频场感应的传导骚扰抗挠度试验

1.1 试验要求和仪器

按照据GB/T17215.211-2006[2]和GB/T 17626.6-2008的相关测量设备的要求和方法进行电磁兼容试验，智能电表的射频传导抗挠度试验的要求主要包括电流回路连通基本电流和额定电流，电压回路加入基本电压和额定电压，频率和电压参数分别设置成150kHz～80MHz、10V，智能电表的误差值在试验中不可高于极限值，试验过程中电能表误差该变量不应超过极限值。根据图1所示，试验仪器包括射频信号发生器（瑞士SCHAFENR的NSG4070），输出电压和频率的范围控制在1～30V、9kHz～1GMHz；电能表检验装置（郑州EMC303）的电流和电压范围分别控制在0.1～60A、57.7～380V；耦合去耦网络（瑞士SCHAFENR的CDN-M016），频率范围设置为150kHz～230MHz。

图1 射频传导抗挠度试验布置图

1.2 测量方法

测量实验室的相对湿度和温度，需符合电能表与内容分发网络（CDN）之间连接电缆距离和水平距离的标准，从而确保150Ω共模阻抗系统的稳定性。射频传导抗挠度试验前主要进行校准。校准目标主要是针对实验中所需的电磁兼容设备，从而确保试验的可靠度和准确度。校准过程中通过主机将骚扰信号输出，并在耦合去耦网络CDN加入后形成后回路返回主机，将负载电阻与CND两侧相互连接，同时也将6dB衰减器连接入试验中，设置参数（耦合方式、电压水平、扫频模式、功放选择、步长、起止频率、调制方式、驻留时间、深度、频率等）后，再进行系统校对。在测试电能表抗挠度过程中，连接所有相关的被测设备，在有射频和无射频传导骚扰信号情况下分别记录电能标的误差值，根据误差值推算其变化量，同时观察被测设备是否符合试验标准。

2.试验中存在的问题对智能电表的影响

2.1 无法实现自动化的测量

在实验过程中整个测量仪器与电源必须分别控制，且无法实现自动化的测量过程。现阶段，大部分的电磁兼容设备均从国外进口，而大部分的电能表检测装置都是国内生产，因此在试验过程中，电能表检测装置无法对电磁兼容试验系统的校准及测试和设备骚扰信号的施加进行控制，智能对电流量和电压量的输出和误差进行控制，实验中大多数操作都需手动才可完成，包括自动记录和采集误差、自动生成实验报告等，且可操作性相对较低，对工作效率产生很大影响，从而影响实验结果的准确性，从而导致智能电表测量数据出现误差。解决这项问题主要从自动测试软件着手，开发一套可通用的自动测试软件，则可提高工作效率，加大实验的准确度。

2.2 试验对电磁环境的要求

在实验过程中，周围电磁环境必须要符合实验要求，否则影响试验结果的准确性，降低智能电表的使用效率。如果辐射能量高于允许电平的参数值，则测试场地需在屏蔽室进行。根据相关文献记载，实验场强距离若超出电能表0.15m则为超标，若为0.5m也符合试验要求[2]。但是，绝大多数的实验室对于场强的安全防护都不重视，这对实验人员的身体健康会造成不利影响。在电磁兼容屏蔽室中进行射频传导抗挠度试验的准确性较高，屏蔽室呈六面体，面积较大，且其地板、天花板和四壁的制造材料均为金属物质，如钢板、铜网、铜箔等[3]。因为金属板或金属网可吸收消耗射入的电磁波，并可板中反射和界面反射电磁波，因此屏蔽室内具有很强的屏蔽效果。若将实验中的仪器设备放在屏蔽室中，试验人员在屏蔽室外观察仪器的操作和记录测量结果，这种条件下才能准确屏蔽干扰。

3.结语

伴随着我国科技的进步和社会的发展，智能电网的建设也在不断完善当中，智能电表的应用越来越广泛，因此突出了电磁兼容项目的重要性。本文通过对射频传导抗挠度进行试验分析，并对试验中存在无法实现自动化测量、传导抗挠度不确定度、试验对周围电磁环境的要求等问题进行探讨。了解到磁兼容试验室的建设仍需不断完善，操作人员的专业技术水平也需不断加强，才能推进智能电表的发展。

[1]丁涛,何志强,刘忠等.智能电表射频场感应的传导骚扰抗挠度试验研究[J].电测与仪表,2013(5):52-55.

[2]邵冬阳.智能电表用磁保持继电器的电磁系统仿真研究[J].电工电气,2012(8):25-27.

[3]封志明,陈道升,赵波等.智能电表的电磁兼容测试[J].南京师范大学学报(工程技术版),2010,10(3):11-15.