电磁干扰对智能电能表的影响及预防措施

电磁干扰对智能电能表的影响及预防措施

作者：李铁

来源：《科技信息·下旬刊》2017年第07期

摘要：近年来我国加快了智能电网的建设，智能电能表已在用电用户中全面普及。智能电能表作为电能计量仪器，是供用电双方电能交易的重要依据，因此需要确保其计量的精准性。但在智能电能表运行过程中，极易趣受到电磁干扰，从而影响其计数的准确度。因此要针对电磁干扰对智能电能表带来的影响进行分析，并采取切实可行的预防措施，减少或是避免电磁干扰所带来的不利影响，实现智能电能表精准的计量。 关键词：智能电能表；电磁干扰；原理；影响；预防措施

当前智能电能表在电力系统中大规模应用，不仅有效的提高了电力企业工作效率，而且能够降低电力供应成本，确保电力企业实现预期的经济效益目标。但当前由于高频率电磁设备应用范围不断扩大，这就使电磁干扰无处不在，电磁干扰的存在对于智能电能表的运行的稳定性带来了较大的影响，会影响智能电能表性能的正常发挥，因此要做好具体的预防措施，保证智能电能表运行的稳定性和可靠性。

1电磁干扰智能电能表的原理及常见电磁干扰类型

电磁干扰主要是静电电荷放电产生电流，并产生磁场，形成电磁波，电磁波对用电设备管的性能会带来一定的影响。针对于智能电能表的电磁干扰主要来自于干扰源和传播途径这两个因素。干扰源会通过电容器和高频变压器产生音频处于0-20kHz，射频处于20kHz-50MHz，辐射大于50MHz的频谱。这三个标准满足并构成其中之一的条件，就会影响智能电表正常工作的精度。

电磁兼容包括干扰源、耦合能路和敏感体三要素，在具体解决电磁兼容问题过程中，需要深入研究干扰源和传播途径，从而找到具体的解决办法。电磁干扰主要是由电容器和高频变压器产生音频噪音，对电能表的正常计量和相序判断带来影响，同时射频干扰会对电能表的正常工作和精度带来影响，辐射干扰会影响电能表的精度。另外，按照传输方式还可以将电磁干扰分为传导干扰、串音干扰和辐射干扰，按性质还可以分为噪声、脉冲和跳变等。 2电磁干扰对智能电表的影响 2.1 干扰源

干扰源主要来自于高压雷击浪涌、静电放电、电力开关跳闸及电磁场。由于高压雷电频谱较高，电场较大，存在于云层之间，放电电流较高，当出现下行雷和积雨去时，随着云层的加

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

高，低电势聚积到一定程度时会引起积雨云放电，导致直击雷出现，从而产生电磁，会对附近的电线管路带来干扰。特别是感应磁场的形成，会对智能电能表带来损害，使其无法正常运行。当放电十分迅速时，会产生瞬时高压，从而击穿智能电能表，导致智能电能表死机。静电干扰源主要表现为三种类型，电子设备带电；皮具或毛皮摩擦产生静电；气候干燥环境下人体静电放电。静电放电通过传导或是辐射会干扰到智能电能表内部电子元件，主要会对智能电能表的招商口和电源部分带来损害，从而导致内部无部无件损害、程序数据紊乱或是死机等情况发生。当电网处于超负荷运转情况下或是大风天气下电线相触时，电压负荷会起出正常水平，导致跳闸或是电压负荷瞬变，致使智能电能表数据发生混乱。另外，智能手机也会产生较大的电磁场，导致智能电能表显示紊乱或是出现误差变化等现象。 2.2 人为电磁干扰

由于智能电表容易受到电磁干扰，因此，不良的用电用户会利用这一点进行窃电。有不法分子怀有不良目的制作了简易的电磁脉冲干扰源。将高压电容和电极、高压发生模块相接，锂电池供电，外置空心圆形线圈，内有3-4毫米的放电间隙。当干扰源通电后，电池直流电增加至30kV，高压电容积满电量通过电极瞬时放电，空心线圈传递电流，周围产生高频磁场。该干扰源只需4节锂电池，便于隐藏但是电压极高，最高可达100kV，高频电磁波可达2Hz。放置在智能电表附近能形成极大破坏，直接烧坏晶体管。故智能电表不能进行数据计量，从而达到窃电的效果。使用该高压击器，电表表现为两种故障：一是直接死机不可恢复；二是黑屏死机，再电击一次可恢复。

3电磁干扰对智能电能表的预防措施 3.1采用金属板进行屏蔽

电磁干扰信号一般是通过空间辐射传递到智能电能表内部然后影响内部的电子线路工作。金属板在高频变化的电磁场中会产生涡流，从而大幅度衰减干扰信号。若在环路线圈与电击器辐射线圈之间加入一层薄金属板，环路线圈检测到的感应电压会大幅度降低。新型防窃电智能电能表通过PCB板的铜层以及外部附加的金属屏蔽层来实现对高频电磁干扰信号的衰减，进一步提升智能电能表整体的抗电磁干扰能力。 3.2基于硬件的抗干扰措施

通过提高硬件抗干扰能力可以有效的降低电磁干扰对智能电能表带来的不利影响。这就需要在做好电源设计，因此电源干扰主要是通过电源线将干扰传入设备，从而对设备的正常工作造成干扰。因此在智能电能表产品设计过程中，需要做好电源线上的干扰抑制，在具体实施过程中，要综合对智能电能表工作环境和成本等因素进行综合考虑，可以选用压敏电阻、硅瞬变电压吸收二极管、隔离变压器。这其中压敏电阻能够吸收瞬变电压，以此来保护电路免受过瞬

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

时过电压影响。隔离变压器通过隔离电路之间的电器，有效的解决地线环路电流所带来的干扰，尤其对低频干扰具有较好的效果。 3.3电磁干扰检测

在智能电能表设计时，增加强电磁干扰检测电路，检测外部电磁信号耦合至表内检测线圈，由CPU进行软件处理。智能电能表将此干扰行为作为事件记录进行保存，并在DL/ T645—2007中扩展相应的通信协议，可以通过通信接口及时上传至管理监控系统，对此类破坏或窃电行为进行监控。在智能电能表受到强磁场干扰时能够记录磁干扰事件及发生时间等信息，并能在智能电能表异常事件发生后进行追溯。 3.4优化电路结构

智能电能表内部电子元件十分密集，基于强磁场的作用，智能电能表各部件都会受到影响，相关电子器件和集成芯片会丧失功能，出现电量输出低及电表不走等问题。因此可以将热敏电阻加装在电表的电源入口位置，这样即使外电网或是变电站发生电路故障，也不会烧坏电源。同时电路方面采用RS-485作为通信口，其具有较强的抗干扰能力和抗噪声干扰性能。当大电流通过电表内部时，热敏电阻阻抗值增加，电压传导落在RS-485上，保护电表线路不会烧坏。在电路的关键位置上加装陶瓷电容、瞬变抑制器、压敏器等滤波器件可以提高电磁干扰信号的耐受力，从而大大降低电表黑屏复位、数据紊乱的机率。 4结束语

针对于智能电能表受电磁干扰问题，需要电能表生产企业从产品元器件选择和设计进行改时，以此来把好智能电能表源头上的质量，并达到抑制电磁干扰的目的。同时在智能电能表使用过程中，还要针对实际情况来采用切实可行的抗干扰措施，以此来提高智能电能表抗干扰能力，全面提升电力企业智能电能表的管理水平。 参考文献：

[1]王惠民.智能电能表电磁兼容测试及抑制技术的研究[D].济南：济南大学，2014. [2]刘建，王忠东，徐晴，等.工频电磁场对智能电能表干扰仿真分析研究[J].电测与仪表，2015（6）.

[3]宗承云，王康元.智能电能表的电磁兼容[J].浙江大学学报（工学版），2001（06）.