智能电能表EMC潜动试验研究

尹 博，刘 莉，王佳晗,李菥然，赵 影

(1.沈阳工程学院，辽宁 沈阳 110136；2.国网辽宁省电力有限公司计量中心，辽宁 沈阳 110168;3.国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院，内蒙古 呼和浩特 010020)

智能电能表EMC潜动试验研究

尹 博1，刘 莉1，王佳晗2,李菥然2，赵 影3

(1.沈阳工程学院，辽宁 沈阳 110136；2.国网辽宁省电力有限公司计量中心，辽宁 沈阳 110168;3.国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院，内蒙古 呼和浩特 010020)

通过对国家、企业的技术标准、规范中智能电能表潜动试验方法的分析，结合智能电能表实际安装环境，找出现有试验方法存在的弊端，完善了智能电能表潜动试验的方法,在实验室搭建电磁兼容潜动试验环境下，对单相智能电能表进行潜动试验。通过两种试验结果对比分析，验证了电磁环境对智能电能表潜动性能具有一定影响。

智能电能表；电磁兼容EMC；潜动

智能电能表作为衡量电能量的设备，其准确与否直接关系到千家万户的利益，其中智能电能表的潜动性能尤为受到普通百姓的关注。智能电能表的潜动性能是指用户无负载时不计量电能的能力，起动性能是指用户负载达到设定限值时正确计量电能的能力。因此智能电能表的潜动和起动是衡量计量性能的重要指标，是智能电能表能否正确计量电能的关键。随着电网电力电子设备的应用以及配用电网负载日趋多样化，导致电网电磁环境更加复杂，这些都对智能电能表在复杂电磁环境下的计量性能提出更高要求。近期在实际运行中频繁出现智能电能表潜动现象，造成多计量电量问题，由于智能电能表的用户数量庞大，造成错记电费的金额相当可观。日常管理中会出现用户以此为依据要求退补电量等问题，引起诸多麻烦，也会将用户引入智能电能表“多计电量”的误区，对电网企业和用电用户带来严重影响。因此针对实际用电环境开展智能电能表潜动性能研究至关重要。本文在实验室搭建了各种电磁兼容干扰环境，针对应用最为广泛的单相智能电能表进行潜动试验，通过试验结果分析引起智能电能表潜动原因，并提出有针对性的防护建议。

1 实验室环境潜动试验的局限性

1.1 潜动试验要求

根据JJG596—2012《电子式交流电能表检定规程》：潜动要求电流回路无电流，电压回路加115%Un时，在起动电流下产生1个脉冲的10倍时间内，电能表输出应不多于1个脉冲[1]。潜动的目的是保证在用户无负荷(即用户不用电)情况下，电能表不累计电能量，电能表的潜动性能决定于起动阈值设定的合理性，既要保证无负载时不起动，又要保证在微小负荷下起动计量。

1.2 智能电能表的电磁兼容性

电磁兼容性是指设备、系统在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态。包括以下两个方面：设备、系统在预定的电磁环境中运行时，可按规定的安全裕度实现设计的工作性能、且不因电磁干扰而受损或产生不可接受的降级；设备、系统在预定的电磁环境中正常工作且不会给环境(或其它设备)带来不可接受的“电磁干扰”[2]。现有情况下的智能电能表均在不同程度的电磁干扰环境中工作，因此智能电能表在电磁兼容性环境下计量性能尤为重要。

智能电能表实际用电环境可能存在的电磁骚扰源包括以下几类。

a.静电场：人体接触智能电能表的金属端子及人体操作临近智能电能表的电气设备引起的静电对于智能电能表的影响[3]。

b.电快速瞬变脉冲群：电网中切断感性负载及继电器触点弹跳对智能电能表的影响[4]。

c.浪涌冲击：雷击对于电网的二次线路产生的影响,进而影响到智能电能表[5]。

d.射频磁场：智能电能表周围的电气和电子设备工作时发出的高频信号对智能电能表产生的影响。

e.工频磁场：智能电能表周围的导体中流过的工频电流或极少量附近其它装置所产生的工频磁场，影响智能电能表[6]。

1.3 实验室环境智能电能表检定的弊端

目前潜动试验均在实验室参比条件下进行，能够在一定程度上验证起动阈值设定的合理性。但由于实际安装地点位置的差别，智能电能表可能处于不同的电磁骚扰源的影响下，加上不同个体电磁兼容性的优劣可能会导致智能电能表潜动。其中尤以工频磁场对智能电能表的影响最为常见。普通居民小区的智能电能表安装位置附近均有楼宇汇流母线，母线流过的工频电流在周围空间产生工频磁场，不同费率时段负载电流不同，当量值达到一定程度时可能影响智能电能表的潜动性能。

目前JJG596—2012《电子式交流电能表检定规程》和Q/GDW1364—2013《单相智能电能表技术规范》中并没有针对电磁环境下智能电能表潜动性能的要求和试验，因此无法确保智能电能表在电磁环境下的潜动性能。本文在实验室环境下研究智能电能表在各种电磁干扰下的潜动性能，根据研究结论在检验环节增加对应的检验项，以降低智能电能表潜动现象发生的概率。

2 电磁兼容环境下的潜动试验方法及数据分析

选取几组典型的电磁环境进行试验，其中工频磁场对电能表潜动的影响最为常见，因此本文主要对工频磁场干扰因素进行研究。

2.1 参比条件下的潜动试验

在静电屏蔽室(避免正常环境中存在电磁干扰)中，参比温度23±2 ℃，相对湿度60±15 ℃的环境下，对单相智能电能表进行潜动试验。分别选取10个不同厂家的单相智能电能表，依据Q/GDW364—2009规范制造的2009版单相智能电能表[7]和依据Q/GDW1364—2013规范制造的2013版单相智能电能表[8]分为两大类，各厂家每类选取5种不同型号的智能电能表各2只，共200只智能电能表进行试验。将单相智能电能表与智能电能表检定装置相连，其中智能电能表处于正常工作条件，仪表电压线路通以参比电压，电流线路无电流(开路)，观察智能电能表输出应不多于1个脉冲，即为试验合格，潜动性能良好。重复试验10次，试验结果显示所有厂家的智能所有电能表均符合要求，没有出现智能电能表潜动现象。

2.2 工频磁场下的潜动试验

在静电屏蔽室中布置符合GBT17626.8—2006《电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验》要求的工频磁场环境，选取与参比条件下的潜动试验相同的智能电能表，测量其潜动性能。

将试验装置和智能电能表按标准进行布置，如图1所示。

图1 智能电能表工频磁场潜动试验布置

其中智能电能表处于正常工作条件，与智能电能表检定装置相连，电压电流和辅助线路用去耦网络进行隔离，可靠保护智能电能表检定装置，其中仪表电压线路辅助线路通以参比电压，电流线路无电流(开路)，如图2所示。

经过实地调研发现，实际居民楼住户约为40户，按照每100 m2预留8 kW容量计算，即每户流过的最大电流为

其中，按照居民用电要求，功率因数取0.9,则流过汇流线的总电流为

I总=40I=1 600(A)

取智能电能表距离汇流线约为1 m，则该处磁场强度为

由于实际应用中居民楼面积可能与上述计算面积有出入，所以实际居民用户单相智能电能表所处工频磁场强度，分别取0.3 mT和0.5 mT。单相智能电能表在不同工频场强的环境下进行潜动试验，重复试验10次，对试验结果汇总和整理,如表1、表2所示。

表1 0.3 mT工频磁场下智能电能表潜动性能

表2 0.5 mT工频磁场下智能电能表潜动性能

2.3 其他环境下的潜动试验

同上述试验样本选取方法，各选择200只单相智能电能表进行静电场下潜动试验和浪涌环境下潜动试验，重复10次。同样少数厂家在2009版单相智能电能表中出现潜动现象，2013版单相智能电能表中极少出现潜动现象。

2.4 参比条件下与工频磁场下潜动试验对比分析

a.按规范要求的参比环境下的潜动试验中，所有智能电能表均未发生潜动现象。在一定强度(0.3 mT)工频磁场环境下进行试验，智能电能表开始出现潜动现象，进一步增大磁场，智能电能表出现潜动现象的次数随之增加。说明电磁环境对智能电能表潜动性能具有一定影响，经过对智能电能表内部结构和元器件的深入研究发现，电磁环境会对智能电能表内部元器件的性能和PCB板电路特性产生影响，导致智能电能表潜动[9]。因此PCB板布置电路优化设计和元器件的选择尤为重要，合理的布局和提升元器件质量可有效提高智能电能表抗电磁干扰性能[10]。

b.按规范要求的参比环境下的潜动试验中，所有的智能电能表均未发生潜动现象。在0.3 mT工频磁场，2个版本的智能电能表开始出现分化，2009版开始出现潜动现象而2013版并无潜动现象出现。进一步增大磁场(0.5 mT)后，2013版也出现潜动现象，但是2009版出现的潜动次数明显高于2013版的次数。通过对2009版智能电能表和2013版智能电能表调研发现，2013版的单相智能电能表设计和制造考虑到工频磁场对电能表潜动性能的影响，但不能保证所有智能电能表不受工频磁场影响，所以应尽量避免智能电能表处于工频磁场的环境下。在普通居民用户楼房中，大电流导体周围会出现不同强度的工频磁场。基于以上数据分析，建议工程设计和施工时要考虑智能电能表的入户安装位置，应远离大电流导体，以免给用户造成不必要的经济损失[11]。

3 结束语

本文提出了EMC电磁兼容条件的潜动试验方法，完善了原有的智能电能表潜动试验方法。通过两者试验结果的对比分析，验证了EMC电磁兼容环境对智能电能表潜动性能具有一定影响。为提高智能电能表检验的可靠性，建议在智能电能表出厂检验和后续检验中完善原有潜动试验，即增加EMC电磁兼容潜动试验。同时为避免在实际应用中出现潜动现象，建议各个施工方要考虑工频大电流对智能电能表潜动性能的影响，尽量将安装智能电能表的位置远离楼内的大电流导体，以减小智能电能表附近的工频磁场，减少工频磁场对智能电能表工作时的干扰。此外还要注意其他电磁环境对智能电能表的影响，以免造成不必要的损失。

[1] 电子式交流电能表检定规程:JJG596—2012[S].

[2] 朱 凌，刘振波，冯守超.智能电能表的标准、政策和发展[J].东北电力技术，2012，33(2)：46-48.

[3] 电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验：GB/T17626.2—2006[S].

[4] 电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验：GB/T17626.4—2006[S].

[5] 电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验：GB/T17626.5—2006[S].

[6] 电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验：GB/T17626.8—2006[S].

[7] 单相智能电能表技术规范：Q/GDW 364—2009[S].

[8] 单相智能电能表技术规范：Q/GDW1364—2013[S].

[9] 李 勤.电磁干扰对电子式电能表的影响及其抑制策略[J].电测与仪表，2007，8(6)：50-54．

[10] 关焕新，李诗宇，刘振波.智能电能表出现黑屏现象的原因分析[J].东北电力技术，2014，35(8)：17-19.

[11] 张 强，于 宁.智能电能表全生命周期质量跟踪策略探讨[J].东北电力技术，2015，36(9)：23-26.

Research on EMC the False Actuation Performance of the Intelligent Electric Energy Meter

YIN Bo1，LIU Li1，WANG Jiahan2, LI Xiran2, ZHAO Ying3

(1.School of Electrical Engineering，Shenyang Institute of Engineering，Shenyang， Liaoning 110136，China；2.State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Metrological Center，Shenyang，Liaoning 110168，China；3.Electric Power Research Institute of State Grid East Inner Mongolia Electric Power Co.,Ltd., Hohhot，Inner Mongolia 010020，China)

In this paper, through analysis of the intelligent electric energy meter test method for false actuation test on specification, combining with actual installation environment, the defects and unreasonable of the existing test methods is found out, an electromagnetic compatibility environment of false actuation test in the laboratory is built, false actuation tests of all kinds of single phase intelligent electric energy meter is studied. The results shows the new methods and new requirements have a certain influence.

the intelligent electric energy meter；electromagnetic compatibility EMC； false actuation

TM933.4

A

1004-7913(2017)02-0034-04

2016-10-28)

尹 博(1990)， 男，在读硕士，从事电能计量工作和相关研究。