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摘要: 本文介绍了用电信息采集平台中出现的电磁干扰, 制定了用电数据采集通信方面电磁干扰的测量计划，并经过实验检测节能灯运行时朝电力线传出的电磁干扰; 制定了电磁干扰对用电数据采集平台通讯性能干扰的测试办法, 在电磁干扰出现设备启动、关闭两种状态下，分别检测了几家低压电能载波通讯系统的抄表合格率。试验结果显示 : 部分用电设备会出现很强的电磁干扰 , 当载波通讯系统的中心频率中的电磁干扰幅值很高时, 其通讯性能将明显降低。
关键词: 用电数据收集; 低压电能载波; 电磁干扰; 通讯性能
用电数据采集通信包括集中器上行通讯与下行通讯，上行通讯包含GPRS、CDMA、4G 等形式; 下行通讯包含低压电能线窄带载波、低压电能线宽带载波、低功率无线等形式。干扰用电数据采集成功率的 重要因素是 : 用电数据采集系统与集中器内电表档案齐全现象；电能表与集中器接线现象和设施故障；通讯条件下电磁干扰的制约。伴随 供电企业对抄表合格率的要求不断提升，电磁干扰现象越来越受到相关人员的关注。
1、电磁干扰源介绍
用电数据采集方面的电磁干扰源分成高频与低频两种，低频电磁干扰具体干扰窄带载波通讯，高频电磁干扰具体干扰宽带载波通讯与低功率无线通讯。
1.1 低频电磁干扰源介绍
低压电能线的信道性质比较繁琐，具有负载多变性、噪音干扰强、 信道衰降大、信道拖延等特征，而这些性质对自动电表的载波通讯成功率有很大影响。用电数据收集通信条件下的低频电磁干扰源包括电动汽车充电器、小区内的变频水泵、家用节能灯和电梯等。
（1）节能灯出现的电磁影响
节能灯是干扰最强的电气设施之一，具体原因在于节能灯配置电子镇流器，镇流器运行时，将管控正弦波的导通和截止，进而令经过 节能灯的电流出现畸变，引起谐波。因为电子镇流器强压逆变线路在 具体使用时开断时间通常是 0.1~0.2 微秒，如此最高等效频率可以高达几兆赫兹的数量级，所以会出现高频电磁干扰。电子镇流器出现的电 磁骚扰不仅通过线路内的电感器、电容器以及电阻器等部件和引线以静电与磁场的方式射向空间，而且还顺着输电线传送高频电信号。很 多节能灯无 EMI 率波线路，造成其在低压电力线中出现较强的电磁干扰，进而可能阻碍载波抄表。
（2）其他骚扰源
电能线载波中的其他骚扰源包括电动自行车充电站与变频水泵 等，其骚扰机理都是带有整流电路，工作时，非线性部件要实现迅速 开关运行，出现高次谐波，进而令输入电源、传输的电压及电流波形 出现畸变，造成电磁干扰 [1]。相较于一般电器，变频水泵的运行功率高，进而出现的电磁干扰能量大，其将以线路耦合、电磁辐射以及感 应耦合形式将本身的能量传送出去，对其他设施产生骚扰，其中涉及 载波抄表设施。
2、用电数据采集方面的电磁干扰检测方案
2.1低频电磁干扰检测
用电数据采集通讯条件下的低频电磁干扰源的噪音检测，重点 是经过示波器和频谱仪来检测与分析通讯信号，其检测原理见图 1。LISN 和被测电磁干扰设施的电源端连接，基于 LISN 中的阻波线路、滤波线路和耦合线路等得到载波信号和 220V 电源相脱离。LISN 的载波信号端经过同轴电缆衔接频谱仪和示波器，进而完成了频谱仪和示波器对噪音信号的检测。基于频谱仪，可以检测出该电磁干扰设施出 现噪音的频率、频谱宽度以及峰值与准峰值等。
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图 1 低频电磁干扰检测原理
2.2
高频电磁干扰检测
用电数据采集通信条件下的高频电磁干扰源的噪音检测，要在电波暗室内展开。被测电磁干扰设施置于能够旋转的木制桌上，其宽度是 0.8 米。被测电磁干扰设施运行时将传出电磁干扰信号，采用接受天线接收干扰信号，然后通过射频电缆输送至 EMC 检测接收机，进而完成了接收器对辐射噪音信号的检测 [2]。检测要分别于天线水平和垂直计划两种形式下处理，天线塔升降区域是 1~4ms，转台扭转角度面积是0 度至360 度，检测天线会在不同高度及角度下检测最大辐射干扰。
2.3检测重要设施
此次检测旨在检测节能灯朝低压电力线内辐射的传导电磁干扰强 度，检测的重要设施包括：LISN 型号是 NSLK8128;EMI 检测接收器型号是 N9038A526 节能灯。
2.4检测结果
低频电磁干扰检测的背景噪音与节能灯引进的电磁干扰检测结果 见图 2 与图 3 所示。
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图 2 低频电磁干扰检测的背景噪音
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图 3 节能灯电磁干扰发射检测结果
由图 2 上的背景噪音检测结果能够发现 , 电磁环境较为干净，符合检测环境需要。由图 3 节能灯电磁干扰发射检测结果能够发现，节能灯运行时朝电力线载波内发射的电磁干扰最高为 93dBμV，已超出GB9254《无线电电骚扰抑制》内对 B 类信息系统设施允许的发射数值。
3、电磁干扰源对用电数据采集通讯的影响检测
3.1检测内容
a.电磁干扰对低压电力窄带载波抄表的干扰检测，包含实时抄表、 定期智能冻冻结电量、不良事件自动上报、远程拉合开关等。
b.电磁干扰对低功率无线抄表的干扰检测，具体项目与a 一样。
C. 电磁干扰对低压电力宽带载波抄表的干扰检测，具体内容同 a。
3.2检测方法
基于实验室环境，电磁干扰源对用电数据采集通信的干扰检测结 构图，见图 4 所示。
图 4 电磁干扰对用电数据采集通讯的干扰检测
为解决电力线原本噪音对检测的干扰，首先基于背景噪音，以集中器在固定部位传输采集通讯信号，检测智能电能表和集中器通讯合格率 [3]。再开启磁干扰设施到运行状态，然后检测通讯成功率，把两种状态下的检测结果相比较，获得电磁干扰设施对采集通讯的干扰。
3.3 检测结果
基于表 1 中的检测结果发现，B 模块与D 模块遭节能灯干扰最大， 其次是E 模块，而C 模块与A 模块的抄表合格率就免受影响。为研究其原因，把图 4 上重要频率的检测结果采集出来（见表 2 所示）。由表 2 结果能够发现，在 D 模块、E 模块的中间频率位置，节能灯出现的电磁干扰刚好处在最大值，而 A 模块、C 模块的中间频率对应着电磁干扰波形的低谷，干扰强度很小，与表 1 上检测结果比较能够发现， 节能灯能出现很强的电磁干扰，当载波通讯模块的中间频率对应着电磁干扰扶智很高时，其通讯性能能明显降低。
表 1 节能灯对低压电能载波通讯信号的干扰检测结果
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表 2 节能灯每个频率干扰强度
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4、结论
用电数据采集平台内有许多电磁干扰源，能对用电数据采集通信造成巨大干扰。本文对于节能灯运行时传出的电磁干扰进行了检测，检 测结果表示其朝电力线载波内发射的传导电磁干扰为 93dBμV，超出了国家各项标准规定的传输限值，需要引起用电数据采集人员的重视。
在电磁干扰出现设备启动、闭合两种状态下，分别检测了几家低压电力载波通讯的抄表合格率，检测表示：部分用电设施会出现很强 的电磁干扰，当载波通讯模块的中间频率对应的电磁干扰幅值很高时， 其通讯性能能明显降低。
参考文献
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论文作者:李仕平
论文发表刊物:《福光技术》2019年31期
论文发表时间:2020/1/3
标签：电磁干扰论文; 载波论文; 通讯论文; 干扰论文; 节能灯论文; 数据采集论文; 低频论文; 《福光技术》2019年31期论文;