直流电能表电磁兼容检测

孙敏杰

摘 要：  现如今，我国是社会主义经济在快速发展，社会在不断进步，直流电能表是一种专门针对直流屏幕、电信基站、充电桩、地铁等应用场合而设计的一种电能表，作为一种智能化，数字化的仪表，在低碳、智能等各领域中的应用越来越广泛。它与传统的交流电能表工作原理、电路设计等方面有较大区别。因此，直流电能表的电磁兼容试验以及试验中合格与否的判定与交流表电能表也是有区别的。本文以型号为DC700VDC300A/75mV直流表为例，介绍直流电能表在电磁兼容试验中电压电流的接入方式、计度量变化的算法、误差该变量的原理以及电磁兼容试验判定要求。

关键词：  直流电能表;电磁兼容;计度量

【中图分类号】TM933     【文献标识码】B     【文章编号】1674-3733（2020）06-0186-01

引言：随着直流电能表在电动汽车、太阳能供电等新型能源领域的应用，高电压、大电流直流电能表的应用更加广泛，这对直流电能表检定装置提出了新的要求。电能表检定装置，可对电能表执行校验工作，是电能表生产和使用人员完成相关工作时必备的设备之一，也是保证电能贸易结算公平公正的依据。

1 装置主要功能及参数

本文研制了一种0.05级的新型多表位直流电能表自动检定装置，具有高精度、稳定性强、多表位和全自动等特点。可同时对6台直流电能表进行自动检定，兼容直接接入式和分流器接入式，可内置不同的检定场景，自动检定过程尽可能减少了人工干预。多表位直流表检定装置主要由高精度电压电流源、标准表、数据采集、数据处理、人机交互组成。此检定装置采用虚功率的方法实现电能的计量，采用标准表法完成直流电能表的检定与溯源，其具体参数及特征主要包括：1）检定装置具有六路高电压输出回路、六路毫伏电压输出回路、一路电流输出回路，并且各路输出回路之间相互隔离。既可检定直接接入式的电能表，又可检定分流器接入式的电能表。同时实现毫伏电压的功率及电能检定，最低量程为1mV，方便电能表的起动试验。提供5～50V的可调直流电压作为供电电源，对电能表进行电源变化影响试验。2）配备全自动校验软件，可实现直流电能表的全自动、半自动检定。可输出检定证书、检测报告等统计报表;支持多种格式的文档保存和打印。（1）高电压回路输出量程为0～750V。（2）毫伏电压回路输出量程为0～300mV。（3）电流回路输出量程为0～500A。（4）装置量程调节精度为0.001%。（5）电压电流回路输出稳定度为0.005%/1min。（6）电压电流回路输出准确度为0.012%（RD）+0.008%（RG）。（7）电能计量准确度为0.05%（RD）。（8）其中RD为读数值，RG为量程值。3）电能脉冲输出范围（1）高频脉冲输出时：0～60kHz。（2）低频脉冲输出时：0～6Hz。（3）电能误差显示分辨率为0.001%。（4）高频脉冲接收范围为0～10kHz。

2 直流电能表电磁兼容检测

2.1 直流电能表电磁兼容试验电压电流的接入方式

在直流表的电磁兼容试验中，根据电流电压的接入方式不同可以分为3类，一类为电压线路通以参比电压，电流线路通以0.1Ib电流。第二类为电压线路通以参比电压，电流线路通以基本电流。第三类为电压线路通以参比电压，电流线路处于开路状态。本文以直流电能表较为常见的型号DC700VDC300A/75mV，脉冲常数为100imp/kWh为例。此接入方法适用于无线电干扰抑制，包括辐射骚扰（30MHz-1GHz）和传导骚扰（150KHz-30MHz）试验，辅助电源和工作电源同时进行试验。第二种方式电能表加700V直流电压，如有辅助电压，同时加上辅助电压。电流端通以300A（经分流器接入）电流或者直接接75mV的电压信号，此接入方式适用于电快速瞬变脉冲群抗扰度试验、射频场感应的传导骚扰抗扰度试验以及射频电磁场辐射抗扰度试验（试验场强为10V/m），辅助电源按照一般交直流设备单独进行试验。第三种情况电能表加700V直流电压，如有辅助电压，同时加上辅助电压。此接入方法适用于静电放电抗扰度试验、浪涌和射频电磁场辐射抗扰度试验（试验场强为30V/m）。辅助电源按照一般交直流设备单独进行试验。直流电能表不同于交流电能表，直流表不存在压流一体。因此，在电压电流输入时，要特别注意电压和电流分开加入。其次，直流电能表一般有两路电压，一路为工作电压，一路为辅助电源电压。因此，直流电能表在试验时，电压直接从电压源接入，直流表的电压一般都很高，比如规格有300V，700V甚至1000V，所以试验中对电压源的要求更高，辅助电压从其他电压源接入。其次电流接入有两种方式，一种是直接接入式，比如DC300A/75mV的直流表，电流加入300A，但是不能直接接入电能表，必须通过分流器接入（本文以分流器为例）。

2.2 智能化

本项目研发的高精度智能直流电能表是在消化国外进口同类产品的技术基础上，根据我国对电力设备的运行和计算机智能化监控要求而设计的全数字表，克服机械式直流电能表的诸多不足，能够直接测量直流供电系统的用电量，用于功率、能量以及电压和电流的计量，并带有支持Modbus，DL/T645等多通信协议的通信接口，与计算机进行数据交换，通过用电监控管理系统实现智能监控功能，对直流供电系统进行智能化、远距离检测和管理，是适合蓄电池供电、太阳能电池板、风力发电、直流电源供电、电动交通工具、船舶等直流用电设备电能测控和计量使用，亦可用于工矿企业、民用建筑、楼宇自动化等现代供配直流电系统的一种高性能自动化仪表。关键点在于控制芯片的任务切换方法，多通信协议监测。

2.3 电源模块

检定装置的电源包括程控电压源、程控电流源。开关电源提供的电压，经功放由变压器升压，得到相应量程的电压输出。其中，最大输出电压1100V，最大输出功率25VA。电流源亦为开关电源，最大输出电流500A。本装置采用的开关电源都具有程控调节输出电压的功能，可由CPU调节开关电源的输出使负反馈达到平衡。

结语：直流电能表的电磁兼容试验标准大部分参考交流电能表，其要求按理论都能满足要求。但是由于原理不一样，目前用于直流電能表电磁兼容试验的标准源和标准表都很少能满足电磁兼容的试验要求，因此，研发出满足电磁兼容试验要求的用于直流电能表电磁兼容试验的标准源和标准表则是整个行业研发的重点。

参考文献

[1] 《直流电能表智能化的研究与实现》硕士论文庄葛巍上海交通大学2012年3月.

[2] GB/T33708-2017静止式直流电能表.