智能电表
蒙元电
摘 要：随着电力事业的科技进步，电网自动化和智能化的全面改革，用电用户已经普及了智能电表。但是智能电表很容易受到电磁干扰，影响计数，因此文章对电磁干扰对智能电能表的影响进行分析，从而为以后智能电表提供一些改进思路。
关键词：电磁干扰；智能电能表；影响
中图分类号：TM933 文献标志码：A 文章编号：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
隨着智能电表的普及，传统电表逐渐被取代了。智能电表的工作原理不同于传统电表，内置大量电子元件，电磁干扰很容易使电子元件的灵敏度受到破坏。为了避免电磁干扰的破坏，应对电磁干扰予以重视。
1 电磁干扰智能电表的原理
电磁干扰是指静电电荷放电产生电流，进而产生磁场生成电磁波。不同种类的用电设备接收到电磁波，将不同用电设备的信号干扰到另一个电网络，导致用电设备系能降低。电磁干扰分为自然因素和人为因素。自然因素是大气层中的电荷，地球的电磁环境造成的干扰，但是作用极其微小。另一种是人为的干扰，制造干扰源，有意发射干扰电波造成的。
电磁兼容包括干扰源、耦合通路和敏感体三部分。其中对智能电表的电磁干扰主要是干扰源和传播途径这两个因素造成的。当干扰源通过电容器及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[1]。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。
2 电磁干扰对智能电表的影响
2.1 干扰源
2.1.1 高压雷击浪涌
高压雷电的频谱高，电场大，在云层之间存在，以此放电的电流可达200kA。在雷电天气，出现下行雷，积雨云电荷随着云层加高，低电势聚积超过3kV/mm引起积雨云放电。出现直击雷电，产生电磁，干扰到附近的电线管路上，从而产生感应电压，形成感应磁场，损害电能表电源，致使智能电表瘫痪。若放电迅速，瞬时高压猛增，则直接导致智能电表永久性击穿及失效，使智能电表死机，产生极大的破坏力。
2.1.2 静电放电
通过传导或者辐射对智能电表内部电子元件造成干扰，影响系统工作。静电干扰源有三种类型：第一是由于电子设备带电而引起的；第二是皮具或皮毛等摩擦产生的；第三是气候干燥，人体静电放电产生的。静电放电对智能电表的损害体现在接口和电源部分，在接口的接收器干扰发送器，使电芯片产生损伤。导致智能电表死机、程序数据紊乱、内部元件损害、因IC芯烧毁的永久失效等等。
2.1.3 电力开关跳闸及电磁场
电网超负荷运转或者大风天气电线相触，造成超过正常的电压负荷。由正常的电压突然跳闸造成电网负荷瞬变，容易引起智能电表数据混乱。智能手机的普及，产生较大的电磁场，辐射达30V/m，对智能电表造成干扰，出现误差变化、电表复位、显示紊乱等现象。
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 电磁干扰的预防控制
对于自然因素产生的电磁干扰，工作人员予以抢修并且分区对用户智能电表进行更换，对于人为造成的电磁干扰，根据国家法律予以坚决打击。在实际情况中，不可能做到实时监控用户的智能电表是否运转正常，因此切实提高电表抗电磁干扰的能力，才是保护智能电表的根本途径。
3.1 加强屏蔽电磁干扰
针对辐射干扰，可以在电子元件环路和电击器的辐射线圈之间加装金属板，在出现电磁干扰的情况下，金属板能够在高频电磁场中衰减干扰信号，使智能电表处于稳定状态，不受电磁场的影响。新型智能电表还有在印制电路板外增加金属层来实现抗干扰的能力。新型智能电表内部电源的变压器，使用硅钢片和强效抗磁屏蔽的装置保护电源，其中，硅钢片具有高导磁率和低能耗等优点，从而有效保证了电源的有效供电。用以预防强磁场作用下，产生磁饱和，造成智能电表计数不准的现象产生。
3.2 优化电路结构
智能电表内部的电子元件比较密集，在印制电路板上构成一个完整的计数体系。由于强磁场的作用，智能电表中的电源、时钟、单片机、接收器、复位片等部件均会受到影响。导致相关的电子器件和集成芯片会因为闩锁现象导致功能丧失。因此会出现电量输出低，电表不走；电量输出高，电表中电子器件超过压力限值计数异常。可在电表的电源入口加装300V热敏电阻，在外电网或者变电站发生电路故障的时候，电压突增时不会造成电表过流烧坏电源。电压突增时，热敏电阻可在1分钟之内实现电流高阻，从而有效保护电源。在电路方面，可以使用RS-485作为通信口，这种通信口抗干扰能力极强，特别是抗噪声干扰性能高。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
由此可见，电磁干扰对智能电表产生的影响较多。为了避免智能电表频繁发生故障，在电路和电源等方面要实施抗干扰措施，保证电表的正常运转。根据《电力供应及使用条例》中的规定，对于智能电表窃电行为进行严厉打击，并且对偷漏的电费予以追缴。电力人员应对智能电表异常的用户进行走访，调查电表异常的原因并作出相应处理。同时，对智能电表要进行改良，使其提高抗干扰的能力，从而保障企业利益。随着电网不断智能升级，最终智能电表将会突破现有缺陷，发展的更加完善。
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，2015，52（6）：16-22.
[3]周洁，刘红卫.智能电表检测问题及原因分析[J].科技创新与应用，2014（28）：172.endprint
