淺談射頻電磁場對智能電表的影響

國網寧夏電力公司電力科學研究院 周媛奉

智能電表的設計主要包括現代電子、單片機以及通訊技術，因此，電磁干擾會引起智能電表的性能下降或出現其他故障。智能電表的組成部分包括計量芯片、通訊芯片、微處理器、晶振電路、開關電源等，若芯片布局不合理、開關電源質量不合格、晶振穩定性差等情況都會影響智能電表與電磁的兼容性[1]。本次研究采用通過射頻場感應的傳導騷擾抗撓度試驗，檢測電磁場對智能電表的影響。

1.射頻場感應的傳導騷擾抗撓度試驗

1.1 試驗要求和儀器

按照據GB/T17215.211-2006[2]和GB/T 17626.6-2008的相關測量設備的要求和方法進行電磁兼容試驗，智能電表的射頻傳導抗撓度試驗的要求主要包括電流回路連通基本電流和額定電流，電壓回路加入基本電壓和額定電壓，頻率和電壓參數分別設置成150kHz～80MHz、10V，智能電表的誤差值在試驗中不可高于極限值，試驗過程中電能表誤差該變量不應超過極限值。根據圖1所示，試驗儀器包括射頻信號發生器（瑞士SCHAFENR的NSG4070），輸出電壓和頻率的范圍控制在1～30V、9kHz～1GMHz；電能表檢驗裝置（鄭州EMC303）的電流和電壓范圍分別控制在0.1～60A、57.7～380V；耦合去耦網絡（瑞士SCHAFENR的CDN-M016），頻率范圍設置為150kHz～230MHz。

圖1 射頻傳導抗撓度試驗布置圖

1.2 測量方法

測量實驗室的相對濕度和溫度，需符合電能表與內容分發網絡（CDN）之間連接電纜距離和水平距離的標準，從而確保150Ω共模阻抗系統的穩定性。射頻傳導抗撓度試驗前主要進行校準。校準目標主要是針對實驗中所需的電磁兼容設備，從而確保試驗的可靠度和準確度。校準過程中通過主機將騷擾信號輸出，并在耦合去耦網絡CDN加入后形成后回路返回主機，將負載電阻與CND兩側相互連接，同時也將6dB衰減器連接入試驗中，設置參數（耦合方式、電壓水平、掃頻模式、功放選擇、步長、起止頻率、調制方式、駐留時間、深度、頻率等）后，再進行系統校對。在測試電能表抗撓度過程中，連接所有相關的被測設備，在有射頻和無射頻傳導騷擾信號情況下分別記錄電能標的誤差值，根據誤差值推算其變化量，同時觀察被測設備是否符合試驗標準。

2.試驗中存在的問題對智能電表的影響

2.1 無法實現自動化的測量

在實驗過程中整個測量儀器與電源必須分別控制，且無法實現自動化的測量過程。現階段，大部分的電磁兼容設備均從國外進口，而大部分的電能表檢測裝置都是國內生產，因此在試驗過程中，電能表檢測裝置無法對電磁兼容試驗系統的校準及測試和設備騷擾信號的施加進行控制，智能對電流量和電壓量的輸出和誤差進行控制，實驗中大多數操作都需手動才可完成，包括自動記錄和采集誤差、自動生成實驗報告等，且可操作性相對較低，對工作效率產生很大影響，從而影響實驗結果的準確性，從而導致智能電表測量數據出現誤差。解決這項問題主要從自動測試軟件著手，開發一套可通用的自動測試軟件，則可提高工作效率，加大實驗的準確度。

2.2 試驗對電磁環境的要求

在實驗過程中，周圍電磁環境必須要符合實驗要求，否則影響試驗結果的準確性，降低智能電表的使用效率。如果輻射能量高于允許電平的參數值，則測試場地需在屏蔽室進行。根據相關文獻記載，實驗場強距離若超出電能表0.15m則為超標，若為0.5m也符合試驗要求[2]。但是，絕大多數的實驗室對于場強的安全防護都不重視，這對實驗人員的身體健康會造成不利影響。在電磁兼容屏蔽室中進行射頻傳導抗撓度試驗的準確性較高，屏蔽室呈六面體，面積較大，且其地板、天花板和四壁的制造材料均為金屬物質，如鋼板、銅網、銅箔等[3]。因為金屬板或金屬網可吸收消耗射入的電磁波，并可板中反射和界面反射電磁波，因此屏蔽室內具有很強的屏蔽效果。若將實驗中的儀器設備放在屏蔽室中，試驗人員在屏蔽室外觀察儀器的操作和記錄測量結果，這種條件下才能準確屏蔽干擾。

3.結語

伴隨著我國科技的進步和社會的發展，智能電網的建設也在不斷完善當中，智能電表的應用越來越廣泛，因此突出了電磁兼容項目的重要性。本文通過對射頻傳導抗撓度進行試驗分析，并對試驗中存在無法實現自動化測量、傳導抗撓度不確定度、試驗對周圍電磁環境的要求等問題進行探討。了解到磁兼容試驗室的建設仍需不斷完善，操作人員的專業技術水平也需不斷加強，才能推進智能電表的發展。

[1]丁濤,何志強,劉忠等.智能電表射頻場感應的傳導騷擾抗撓度試驗研究[J].電測與儀表,2013(5):52-55.

[2]邵冬陽.智能電表用磁保持繼電器的電磁系統仿真研究[J].電工電氣,2012(8):25-27.

[3]封志明,陳道升,趙波等.智能電表的電磁兼容測試[J].南京師范大學學報(工程技術版),2010,10(3):11-15.