智能电表的电磁兼容测试与抗干扰研究说明

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1、智能电表的电磁兼容测试与抗干扰研究摘要：为了提高现代智能电表设计中的抗干扰性能和增强电表工作时系统的稳定性，本文主要从电快速脉冲群抗扰度测试、辐射电磁抗扰度测试及传导电磁干扰抗扰度测试三个方面对智能电表进行电磁兼容测试.此外，还研究了几种抗干扰技术以及通过实践研究总结的一些电磁兼容测试的简易测试方案.关键词：电磁兼容，测试方法，智能电表，抗干扰由于智能电表的设计屮引入了微控制器，这对设备的电磁兼容性能提出了更高的要求.主要原因是外界的电磁干扰可能导致程序控制的指针“跑飞”，可能导致电棗数据的错课、丢

2、失共至系统的混乱.由于电表在电网系统中的特殊地位，不可能像其他电子设备一样经常性地通过复位使其恢复初始状态来处理设备界常工作甚至死机等现象.因此，必须从源头上采取提高彳甲能电表电磁兼容性能的措施，以加强具抗丁扰能力,确保其在规定的条件下正常稳定运行.针对以上问题和对儕能电表在实际工作小的电磁环境分析，我们主要从电快速脉冲群（EFT）干扰、辐射电磁干扰（RadiatedEM1）和传导电磁干扰（ConductedEM1）三个方面考察智能电表的电磁兼容性能.1测试方法1.1电快速脉冲群抗扰度测试方法EFT

3、十扰是由于电路中的机械开关对电感性负载的切换产生的，它会对电路屮的其他电气和电了设备产住干扰.这种T扰的特点是：脉冲成样出现、重复频率高（脉冲重复频率:5KHz,脉冲群重复周期：300ms）、脉冲波形上升时间短（5ns）.脉冲群对电路中的半导体器件的结电容充电，当电容上的能量累积到一定程度时就会引起设备的谋动作.EFT抗扰度测试主要就是验证干扰施加在受试设备（EUT,本文中指的是智能电表）的电源及I/O线路上时设备的抗干扰能力.电源线是通过耦合/去耦网络施加干扰的，而I/O线路则是通过电容耦合夹施加

4、干扰的.测试中无论是施加在电源线上的干扰还是I/O线路上的干扰都是不对称干扰（是指线与大地Z间的干扰，即共模干扰），这也就为如何抑制EFT干扰提供了着手点.对于智能电表，我们采用台式设备的测试方法.首先，检杏电表的功能性能；然示，按照测试标准连接设备，示意图如图1;其次，按照产品技术条件确定实验等级，i±EFT发生器输出开路，接示波器，设定EFT发牛器的各个参数；接着，将EFT发牛器的输出接耦合/去耦网络或电容耦合夹，对智能电表施加脉冲群，要求每种试验电压下做3次试验，每次lmin,间隔lmin,一

5、种极性做完后换另一种极性，一根线做完后再换另一•根，同时观察智能电表功能是否正常；最后,断开所有连接，重新检查智能电表功能是否正常，并图1EFT试验设备布置与连接示意图作为智能电表设计初级阶段的简易EFT抗扰度测试方法，我们可以采用图2所示的方法粗略验证EUT的电磁兼容性能。如图2所示，在EUT上绕上数圈（圈数与试验严酷等级成正比，一般1（）圈相对而言己经比较严酷），通过控制信号控制继电器的闭合从而控制外围线圈的通断电，模拟了EFTT•扰。该方法可以对EUT做初步的测试。图2EFT简易测试图1.2射

6、频辐射电磁场抗扰度测试方法射频辐射电磁场干扰（R・EMI）主要是由电台、电视台、固定或移动式无线电发射台和各种工业辐射源产生的。标准IEC61（）（）0-4-3:2002主要把个人使用的移动电话作为辐射源的重点考虑点，原因是移动电话使用的普遍性和其在局部范围内辐射T扰比较强。试验的频率定为80MHz〜2GHz,而其上限频率今后可能扩展到更高。标准要求用1kHz的正弦波対载波频率进行幅度调制，以便模拟语音信号对载频的幅度调制情况門.试验屮对不同的频段采用不同的天线产牛所需的电磁场。双锥天线的适用频段为

7、20〜200MHz,对数周期天线适川频段为200-1000MHZ,对于l~2GHz的频段町以采川角锥喇叭犬线和双脊波导大线。试验需要在电波暗宗内进行，试验框图如图3所示。图中天线（包括升降塔、转台）、均匀场及场强探头均处在电波暗室内，通过计算机控制信号发生器和功率放大器从而实现対场强的控制。图3试验框图测试过程是这样的：首先，按照设备技术要求确定试验等级，不加正弦调制信号产住试验等级要求强度的均匀场（覆盖所有测试频段）；其次，使用校准过程中确定的电平，以正弦波对其调幅（深度80%）,信号发主器扫频速

8、度不超过1.5X10"十倍频程/秒；最后，将试站放在转台上，让设备各而都接受试验（试品在一个面上做两次试验，天线分别处于垂直和水平位置上），观察其功能和性能是否正常。考虑到试验设备复杂、成本昂贵以及受试设备（智能电表）体积不大的特点，在工程应用中我们常采用吉赫兹横电磁波室（GTEM小室）对其进行R-EMI测试。试验组成如图4所示,N型接头向小室传播的为近似平面波（实际为球面波，但张角很小），小室芯板耳底板之间形成均匀场区（芯板和底板扮演了天线的角色，要改变场的极化方向