電磁干擾對智能電能表的影響

蒙元電

摘 要：隨著電力事業(yè)的科技進(jìn)步，電網(wǎng)自動化和智能化的全面改革，用電用戶已經(jīng)普及了智能電表。但是智能電表很容易受到電磁干擾，影響計(jì)數(shù)，因此文章對電磁干擾對智能電能表的影響進(jìn)行分析，從而為以后智能電表提供一些改進(jìn)思路。

關(guān)鍵詞：電磁干擾；智能電能表；影響

中圖分類號：TM933 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）27-0182-02

Abstract： With the scientific and technological progress of power industry， power grid automation and intelligent comprehensive reform， electricity users have universal access to smart meters. But the smart meter is susceptible to electromagnetic interference， the impact of counting， so this paper on the impact of electromagnetic interference on the intelligent energy meter analysis， so as to provide some improvements to the future of intelligent meter ideas.

Keywords： electromagnetic interference； intelligent energy meter； influence

前言

隨著智能電表的普及，傳統(tǒng)電表逐漸被取代了。智能電表的工作原理不同于傳統(tǒng)電表，內(nèi)置大量電子元件，電磁干擾很容易使電子元件的靈敏度受到破壞。為了避免電磁干擾的破壞，應(yīng)對電磁干擾予以重視。

1 電磁干擾智能電表的原理

電磁干擾是指靜電電荷放電產(chǎn)生電流，進(jìn)而產(chǎn)生磁場生成電磁波。不同種類的用電設(shè)備接收到電磁波，將不同用電設(shè)備的信號干擾到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致用電設(shè)備系能降低。電磁干擾分為自然因素和人為因素。自然因素是大氣層中的電荷，地球的電磁環(huán)境造成的干擾，但是作用極其微小。另一種是人為的干擾，制造干擾源，有意發(fā)射干擾電波造成的。

電磁兼容包括干擾源、耦合通路和敏感體三部分。其中對智能電表的電磁干擾主要是干擾源和傳播途徑這兩個(gè)因素造成的。當(dāng)干擾源通過電容器及高頻變壓器產(chǎn)生音頻處于0-20kHz，射頻處于20kHz-50MHz，輻射大于50MHz的頻譜[1]。這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)滿足并構(gòu)成其中之一的條件，就會影響智能電表正常工作的精度。

2 電磁干擾對智能電表的影響

2.1 干擾源

2.1.1 高壓雷擊浪涌

高壓雷電的頻譜高，電場大，在云層之間存在，以此放電的電流可達(dá)200kA。在雷電天氣，出現(xiàn)下行雷，積雨云電荷隨著云層加高，低電勢聚積超過3kV/mm引起積雨云放電。出現(xiàn)直擊雷電，產(chǎn)生電磁，干擾到附近的電線管路上，從而產(chǎn)生感應(yīng)電壓，形成感應(yīng)磁場，損害電能表電源，致使智能電表癱瘓。若放電迅速，瞬時(shí)高壓猛增，則直接導(dǎo)致智能電表永久性擊穿及失效，使智能電表死機(jī)，產(chǎn)生極大的破壞力。

2.1.2 靜電放電

通過傳導(dǎo)或者輻射對智能電表內(nèi)部電子元件造成干擾，影響系統(tǒng)工作。靜電干擾源有三種類型：第一是由于電子設(shè)備帶電而引起的；第二是皮具或皮毛等摩擦產(chǎn)生的；第三是氣候干燥，人體靜電放電產(chǎn)生的。靜電放電對智能電表的損害體現(xiàn)在接口和電源部分，在接口的接收器干擾發(fā)送器，使電芯片產(chǎn)生損傷。導(dǎo)致智能電表死機(jī)、程序數(shù)據(jù)紊亂、內(nèi)部元件損害、因IC芯燒毀的永久失效等等。

2.1.3 電力開關(guān)跳閘及電磁場

電網(wǎng)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)或者大風(fēng)天氣電線相觸，造成超過正常的電壓負(fù)荷。由正常的電壓突然跳閘造成電網(wǎng)負(fù)荷瞬變，容易引起智能電表數(shù)據(jù)混亂。智能手機(jī)的普及，產(chǎn)生較大的電磁場，輻射達(dá)30V/m，對智能電表造成干擾，出現(xiàn)誤差變化、電表復(fù)位、顯示紊亂等現(xiàn)象。

2.2 人為電磁干擾

由于智能電表容易受到電磁干擾，因此，不良的用電用戶會利用這一點(diǎn)進(jìn)行竊電。有不法分子懷有不良目的制作了簡易的電磁脈沖干擾源。將高壓電容和電極、高壓發(fā)生模塊相接，鋰電池供電，外置空心圓形線圈，內(nèi)有3-4毫米的放電間隙。當(dāng)干擾源通電后，電池直流電增加至30kV，高壓電容積滿電量通過電極瞬時(shí)放電，空心線圈傳遞電流，周圍產(chǎn)生高頻磁場。該干擾源只需4節(jié)鋰電池，便于隱藏但是電壓極高，最高可達(dá)100kV，高頻電磁波可達(dá)2Hz。放置在智能電表附近能形成極大破壞，直接燒壞晶體管。故智能電表不能進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)量，從而達(dá)到竊電的效果。使用該高壓擊器，電表表現(xiàn)為兩種故障：一是直接死機(jī)不可恢復(fù)；二是黑屏死機(jī)，再電擊一次可恢復(fù)。

3 電磁干擾的預(yù)防控制

對于自然因素產(chǎn)生的電磁干擾，工作人員予以搶修并且分區(qū)對用戶智能電表進(jìn)行更換，對于人為造成的電磁干擾，根據(jù)國家法律予以堅(jiān)決打擊。在實(shí)際情況中，不可能做到實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶的智能電表是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常，因此切實(shí)提高電表抗電磁干擾的能力，才是保護(hù)智能電表的根本途徑。

3.1 加強(qiáng)屏蔽電磁干擾

針對輻射干擾，可以在電子元件環(huán)路和電擊器的輻射線圈之間加裝金屬板，在出現(xiàn)電磁干擾的情況下，金屬板能夠在高頻電磁場中衰減干擾信號，使智能電表處于穩(wěn)定狀態(tài)，不受電磁場的影響。新型智能電表還有在印制電路板外增加金屬層來實(shí)現(xiàn)抗干擾的能力。新型智能電表內(nèi)部電源的變壓器，使用硅鋼片和強(qiáng)效抗磁屏蔽的裝置保護(hù)電源，其中，硅鋼片具有高導(dǎo)磁率和低能耗等優(yōu)點(diǎn)，從而有效保證了電源的有效供電。用以預(yù)防強(qiáng)磁場作用下，產(chǎn)生磁飽和，造成智能電表計(jì)數(shù)不準(zhǔn)的現(xiàn)象產(chǎn)生。

3.2 優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)

智能電表內(nèi)部的電子元件比較密集，在印制電路板上構(gòu)成一個(gè)完整的計(jì)數(shù)體系。由于強(qiáng)磁場的作用，智能電表中的電源、時(shí)鐘、單片機(jī)、接收器、復(fù)位片等部件均會受到影響。導(dǎo)致相關(guān)的電子器件和集成芯片會因?yàn)殚V鎖現(xiàn)象導(dǎo)致功能喪失。因此會出現(xiàn)電量輸出低，電表不走；電量輸出高，電表中電子器件超過壓力限值計(jì)數(shù)異常?？稍陔姳淼碾娫慈肟诩友b300V熱敏電阻，在外電網(wǎng)或者變電站發(fā)生電路故障的時(shí)候，電壓突增時(shí)不會造成電表過流燒壞電源。電壓突增時(shí)，熱敏電阻可在1分鐘之內(nèi)實(shí)現(xiàn)電流高阻，從而有效保護(hù)電源。在電路方面，可以使用RS-485作為通信口，這種通信口抗干擾能力極強(qiáng)，特別是抗噪聲干擾性能高。當(dāng)大電流通過電表內(nèi)部時(shí)，熱敏電阻阻抗值增加，電壓傳導(dǎo)落在RS-485上，保護(hù)電表線路不會燒壞。在電路的關(guān)鍵位置上加裝陶瓷電容、瞬變抑制器、壓敏器等濾波器件可以提高電磁干擾信號的耐受力，從而大大降低電表黑屏復(fù)位、數(shù)據(jù)紊亂的機(jī)率。

4 結(jié)束語

由此可見，電磁干擾對智能電表產(chǎn)生的影響較多。為了避免智能電表頻繁發(fā)生故障，在電路和電源等方面要實(shí)施抗干擾措施，保證電表的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)《電力供應(yīng)及使用條例》中的規(guī)定，對于智能電表竊電行為進(jìn)行嚴(yán)厲打擊，并且對偷漏的電費(fèi)予以追繳。電力人員應(yīng)對智能電表異常的用戶進(jìn)行走訪，調(diào)查電表異常的原因并作出相應(yīng)處理。同時(shí)，對智能電表要進(jìn)行改良，使其提高抗干擾的能力，從而保障企業(yè)利益。隨著電網(wǎng)不斷智能升級，最終智能電表將會突破現(xiàn)有缺陷，發(fā)展的更加完善。

參考文獻(xiàn)：

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