國網(wǎng)寧夏電力公司電力科學(xué)研究院 周媛奉

智能電表的設(shè)計(jì)主要包括現(xiàn)代電子、單片機(jī)以及通訊技術(shù)，因此，電磁干擾會引起智能電表的性能下降或出現(xiàn)其他故障。智能電表的組成部分包括計(jì)量芯片、通訊芯片、微處理器、晶振電路、開關(guān)電源等，若芯片布局不合理、開關(guān)電源質(zhì)量不合格、晶振穩(wěn)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(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗撓度試驗(yàn)，檢測電磁場對智能電表的影響。

1.射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗撓度試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)要求和儀器

按照據(jù)GB/T17215.211-2006[2]和GB/T 17626.6-2008的相關(guān)測量設(shè)備的要求和方法進(jìn)行電磁兼容試驗(yàn)，智能電表的射頻傳導(dǎo)抗撓度試驗(yàn)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(shù)分別設(shè)置成150kHz～80MHz、10V，智能電表的誤差值在試驗(yàn)中不可高于極限值，試驗(yàn)過程中電能表誤差該變量不應(yīng)超過極限值。根據(jù)圖1所示，試驗(yàn)儀器包括射頻信號發(fā)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(yàn)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(wǎng)絡(luò)（瑞士SCHAFENR的CDN-M016），頻率范圍設(shè)置為150kHz～230MHz。

圖1 射頻傳導(dǎo)抗撓度試驗(yàn)布置圖

1.2 測量方法

測量實(shí)驗(yàn)室的相對濕度和溫度，需符合電能表與內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（CDN）之間連接電纜距離和水平距離的標(biāo)準(zhǔn)，從而確保150Ω共模阻抗系統(tǒng)的穩(wěn)定性。射頻傳導(dǎo)抗撓度試驗(yàn)前主要進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)目標(biāo)主要是針對實(shí)驗(yàn)中所需的電磁兼容設(shè)備，從而確保試驗(yàn)的可靠度和準(zhǔn)確度。校準(zhǔn)過程中通過主機(jī)將騷擾信號輸出，并在耦合去耦網(wǎng)絡(luò)CDN加入后形成后回路返回主機(jī)，將負(fù)載電阻與CND兩側(cè)相互連接，同時也將6dB衰減器連接入試驗(yàn)中，設(shè)置參數(shù)（耦合方式、電壓水平、掃頻模式、功放選擇、步長、起止頻率、調(diào)制方式、駐留時間、深度、頻率等）后，再進(jìn)行系統(tǒng)校對。在測試電能表抗撓度過程中，連接所有相關(guān)的被測設(shè)備，在有射頻和無射頻傳導(dǎo)騷擾信號情況下分別記錄電能標(biāo)的誤差值，根據(jù)誤差值推算其變化量，同時觀察被測設(shè)備是否符合試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

2.試驗(yàn)中存在的問題對智能電表的影響

2.1 無法實(shí)現(xiàn)自動化的測量

在實(shí)驗(yàn)過程中整個測量儀器與電源必須分別控制，且無法實(shí)現(xiàn)自動化的測量過程?，F(xiàn)階段，大部分的電磁兼容設(shè)備均從國外進(jìn)口，而大部分的電能表檢測裝置都是國內(nèi)生產(chǎn)，因此在試驗(yàn)過程中，電能表檢測裝置無法對電磁兼容試驗(yàn)系統(tǒng)的校準(zhǔn)及測試和設(shè)備騷擾信號的施加進(jìn)行控制，智能對電流量和電壓量的輸出和誤差進(jìn)行控制，實(shí)驗(yàn)中大多數(shù)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(shí)驗(yàn)報告等，且可操作性相對較低，對工作效率產(chǎn)生很大影響，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，從而導(dǎo)致智能電表測量數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差。解決這項(xiàng)問題主要從自動測試軟件著手，開發(fā)一套可通用的自動測試軟件，則可提高工作效率，加大實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度。

2.2 試驗(yàn)對電磁環(huán)境的要求

在實(shí)驗(yàn)過程中，周圍電磁環(huán)境必須要符合實(shí)驗(yàn)要求，否則影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)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(shù)值，則測試場地需在屏蔽室進(jìn)行。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)記載，實(shí)驗(yàn)場強(qiáng)距離若超出電能表0.15m則為超標(biāo)，若為0.5m也符合試驗(yàn)要求[2]。但是，絕大多數(shù)的實(shí)驗(yàn)室對于場強(qiáng)的安全防護(hù)都不重視，這對實(shí)驗(yàn)人員的身體健康會造成不利影響。在電磁兼容屏蔽室中進(jìn)行射頻傳導(dǎo)抗撓度試驗(yàn)的準(zhǔn)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(zhì)，如鋼板、銅網(wǎng)、銅箔等[3]。因?yàn)榻饘侔寤蚪饘倬W(wǎng)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(nèi)具有很強(qiáng)的屏蔽效果。若將實(shí)驗(yàn)中的儀器設(shè)備放在屏蔽室中，試驗(yàn)人員在屏蔽室外觀察儀器的操作和記錄測量結(jié)果，這種條件下才能準(zhǔn)確屏蔽干擾。

3.結(jié)語

伴隨著我國科技的進(jìn)步和社會的發(fā)展，智能電網(wǎng)的建設(shè)也在不斷完善當(dāng)中，智能電表的應(yīng)用越來越廣泛，因此突出了電磁兼容項(xiàng)目的重要性。本文通過對射頻傳導(dǎo)抗撓度進(jìn)行試驗(yàn)分析，并對試驗(yàn)中存在無法實(shí)現(xiàn)自動化測量、傳導(dǎo)抗撓度不確定度、試驗(yàn)對周圍電磁環(huán)境的要求等問題進(jìn)行探討。了解到磁兼容試驗(yàn)室的建設(shè)仍需不斷完善，操作人員的專業(yè)技術(shù)水平也需不斷加強(qiáng)，才能推進(jìn)智能電表的發(fā)展。

[1]丁濤,何志強(qiáng),劉忠等.智能電表射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗撓度試驗(yàn)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(tǒng)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(xué)學(xué)報(工程技術(shù)版),2010,10(3):11-15.