淺談電能表電磁兼容輻射干擾問題及解決措施

張春燕 郭俊華

摘 要：近年來，隨著電力企業(yè)發(fā)展速度的加快，大規(guī)模的高頻率電磁設(shè)備得以廣泛的應(yīng)用，電磁兼容問題隨之而來，對(duì)電能表的正常使用和穩(wěn)定性帶來了較大的影響。業(yè)內(nèi)人士也加大了對(duì)電能表電磁兼容問題的研究力度，以便能夠更好地對(duì)電能表電磁兼容輻射干擾問題進(jìn)行很好的解決，確保電能表能夠穩(wěn)定的運(yùn)行。文章對(duì)電能表的主要干擾類型及其測(cè)試方法進(jìn)行了分析，并進(jìn)一步對(duì)電能表電磁兼容問題的解決措施進(jìn)行了具體的闡述。

關(guān)鍵詞：電能表；電磁兼容；干擾

前言

目前電力企業(yè)加大了對(duì)電網(wǎng)改造的力度，現(xiàn)代化的智能電網(wǎng)系統(tǒng)得以建立起來，智能電能表在電網(wǎng)中得到大規(guī)模的應(yīng)用，成為智能電網(wǎng)系統(tǒng)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。智能電能表的應(yīng)用，對(duì)于我國供電系統(tǒng)工作效率的提升發(fā)揮了積極的作用，使電力供應(yīng)成本得以降低，確保了電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高。但在智能電能表使用過程中，不可避免地會(huì)受到來自于高頻率電磁設(shè)備的電磁干擾，使電能表的性能和運(yùn)行的穩(wěn)定性受到影響。特別是在出現(xiàn)同頻率干擾時(shí)，則會(huì)使電能表無法正常進(jìn)行工作，對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來嚴(yán)重的影響。所以在當(dāng)前智能電能表的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中，需要將電磁干擾抵制和電磁兼容問題作為一個(gè)重要的指標(biāo)，從而使其得到有效的解決。

1 電能表的主要干擾類型及其測(cè)試方法

1.1 電快速脈沖干擾

電能表在運(yùn)行過程中受到的電磁干擾較多，其中非常重要的一個(gè)部分即是自身的電脈沖干擾，這種干擾通常會(huì)在電能表結(jié)構(gòu)內(nèi)切換機(jī)械開關(guān)時(shí)產(chǎn)生，而且這種電快速脈沖具有快速的周期性特點(diǎn)，發(fā)生時(shí)呈現(xiàn)群體性，會(huì)對(duì)電能表內(nèi)的器件進(jìn)行充電，時(shí)間一長，則會(huì)使電能表的性能下降，使其無法正常運(yùn)行。

判斷電能表是否受到電磁干擾則需要利用電快速脈沖測(cè)試。這種測(cè)試其主要需要針對(duì)電能表的電源干擾抑制能力和輸入輸出電路的干擾抑制能力來進(jìn)行。由于電源和輸入輸出電路所產(chǎn)生的干擾的實(shí)現(xiàn)形式不同，電源是通過耦合網(wǎng)絡(luò)的形式實(shí)現(xiàn)的，而輸入輸出電路則是通過電容耦合的形式實(shí)現(xiàn)的，所以在進(jìn)行測(cè)試時(shí)通常都會(huì)利用臺(tái)式設(shè)備來進(jìn)行。測(cè)試時(shí)需要對(duì)電能表的工作性能進(jìn)行檢查，確定其是否處于正常工作狀態(tài)下，然后才能利用電磁兼容發(fā)生器的形式來對(duì)電快速脈沖完成測(cè)量，在操作時(shí)需要分組進(jìn)行，并做好相關(guān)的記錄，便于對(duì)后期進(jìn)行分析。這種電磁干擾測(cè)試方法對(duì)于電能表電磁干擾初步的判斷具有較好的適用性。

1.2 外界高頻率電磁干擾

對(duì)于外界高頻率電磁干擾的產(chǎn)生，其干擾源較為廣泛，不僅包括工業(yè)電磁輻射，同時(shí)還包括一些具有高頻率電磁波功能的儀器設(shè)備，而對(duì)電能表的電磁干擾最為明顯的當(dāng)屬于個(gè)人移動(dòng)電話。由于其頻率都在800MHz～1900MHz之間，所產(chǎn)生的電磁干擾對(duì)電能表的影響十分明顯，使電能表無法穩(wěn)定的進(jìn)行工作。而且我國個(gè)人移動(dòng)電話具有較高的普及率，所以對(duì)于外界的高頻率電磁干擾應(yīng)該重點(diǎn)考慮個(gè)人移動(dòng)電話所帶來的干擾。所以需要對(duì)高頻率電磁干擾進(jìn)行測(cè)試，通常采用外加干擾源的方式進(jìn)行，測(cè)試環(huán)境會(huì)選擇在微波暗室環(huán)境下進(jìn)行操作，利用完整的電磁收發(fā)系統(tǒng)，通過對(duì)不同工作頻段的天線接入到信號(hào)源發(fā)射端，這樣天線會(huì)發(fā)射出來不同頻率的電磁波，所選擇的天線以全向輻射天線為主，這能夠有效的保證環(huán)境與真實(shí)環(huán)境的符合度。在測(cè)試過程中通過對(duì)不同頻率電磁波下電能表的工作狀況進(jìn)行記錄，從而電磁波對(duì)電能表的干擾程度進(jìn)行分析，可以準(zhǔn)確、真實(shí)的將外界高頻率電磁干擾對(duì)電能表工作性能的影響反映出來。

1.3 電磁感應(yīng)引起的傳導(dǎo)干擾

這種干擾主要是由電磁的本質(zhì)決定的，可以通過法拉第電磁感應(yīng)定律來分析，主要是一些需要進(jìn)行高頻率電磁感應(yīng)的器件（如常見的節(jié)能燈、電焊機(jī)等）所產(chǎn)生的，其干擾的頻率主要分布的HF頻段，因此，對(duì)于電能表的正常工作也有著很大程度的影響，其影響主要是由于電能表內(nèi)部的設(shè)備之間的連接線可能達(dá)到低頻率的幾個(gè)波長，從而引起電磁波的諧振，進(jìn)而對(duì)電能表的正常工作產(chǎn)生影響。在進(jìn)行這種由于電磁感應(yīng)引起的外界干擾時(shí)，主要是通過低頻段的耦合網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的，并且在實(shí)際的測(cè)試過程中要做好電纜線的連接，其連接形式要與實(shí)際的工作情況相似，以更好的反映出低頻率通過電纜線對(duì)電能表產(chǎn)生的影響。在進(jìn)行一個(gè)端口測(cè)試的同時(shí)，一定要保證其他的空閑端口接入50歐姆的匹配負(fù)載，以更好的增加測(cè)試的精度。

2 電能表電磁兼容問題解決措施

2.1 基于硬件的抗干擾措施

在對(duì)電能表的抗干擾技術(shù)進(jìn)行研究時(shí)，對(duì)硬件方面進(jìn)行考慮是必然的一個(gè)環(huán)節(jié)，長期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，硬件部分所帶來的電磁干擾，很多時(shí)候是由于電源線付入設(shè)備的，從而使設(shè)備的正常工作受到影響，所以在電能表電磁兼容的研究上，對(duì)電源的設(shè)計(jì)是抗干擾的關(guān)鍵所在。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，目前市場(chǎng)上的器件和產(chǎn)品層出不窮，對(duì)于電源線的干擾都能起到極好的控制和抑制作用，所以在實(shí)際選擇中，需要對(duì)智能電能表的運(yùn)行環(huán)境和成本進(jìn)行充分的考慮，從而選擇抗干擾能力強(qiáng)，而且經(jīng)濟(jì)性較好的產(chǎn)品。主要選用的器材有：壓敏電阻、硅瞬變電壓吸收二極管（簡稱VTS）和隔離變壓器，壓敏電阻用于吸收瞬變電壓，應(yīng)根據(jù)使用電路的工作電壓的1.2～1.4倍的關(guān)系來選擇其標(biāo)稱電壓（考慮到使用電壓的波動(dòng)范圍），同時(shí)還要注意有效值和峰值間的換算。VTS具有極快的響應(yīng)時(shí)間和非常高的浪涌吸收能力，用于保護(hù)電路免受靜電、電感負(fù)載切換過程以及感應(yīng)雷擊所產(chǎn)生的瞬時(shí)過電壓。隔離變壓器通過實(shí)現(xiàn)電路和電路之間的電器隔離，解決地線環(huán)路電流帶來的干擾，對(duì)低頻干擾尤其有效。

2.2 基于軟件的抗干擾措施

電能表的使用是為了能夠在電網(wǎng)運(yùn)行過程中，準(zhǔn)確的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，以便于更好地對(duì)電費(fèi)進(jìn)行回收。一旦電能表計(jì)量出現(xiàn)錯(cuò)誤，則會(huì)使電網(wǎng)的正常運(yùn)行受到影響，給電力企業(yè)帶來嚴(yán)重的損失。為了避免電能表在工作過程中由于受到電磁干擾而出現(xiàn)較大的錯(cuò)誤，因此利用軟件來加強(qiáng)抗干擾能力。通過在軟件中進(jìn)行陷阱的設(shè)計(jì)，可以有效的避免系統(tǒng)在運(yùn)行過程中發(fā)生錯(cuò)誤陷入死循環(huán)狀態(tài)，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)輸入輸出端口進(jìn)行設(shè)置，也能有效的減輕由于端口功能變化而對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性帶來的影響，提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。最后，為了更好地確保電能表計(jì)量中的精確度，則需要加強(qiáng)電能表中的控制軟件中的檢驗(yàn)功能模塊設(shè)計(jì)，通過檢驗(yàn)?zāi)K可以有效的控制電能表在計(jì)量中的錯(cuò)誤，使其免受內(nèi)部和外部的干擾，確保其運(yùn)行的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)計(jì)量誤差。

3 結(jié)束語

在電能表運(yùn)用中，電磁兼容是一個(gè)較為常見的問題，需要對(duì)其抗干擾措施進(jìn)行科學(xué)合理的選取，從而有效地提升電能表電磁兼容的能力，確保電能表運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。

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