摘要：目前电能表生产企业多, 水平参差不齐。在激烈的市场竞争和价格竞争中, 部分企业在元器件上采用低成本、低性能的器件, 在设计上进行简化设计, 生产上简化流程, 虽然经检测都能满足要求, 但电能表在投入运行后产品的生命周期却大大缩短, 来回轮换维护费用增高, 产生大量电费纠纷。基于光电技术提出了一种能在强磁干扰环境中实现高精度位置补偿控制的方法,并开发了相应装置。磁场强度固定时，随着磁铁与电能表距离的减少，电能表 计量误差受干扰程度增大，甚至出现完全不计量的现象。
关键字：电能表; 电磁兼容; 电磁干扰;
引言：在配电网中，电能计量是供电企业与电力用户之间进行经济结算的重要依据，电能计量的准确性直接关系双方的经济利益。然后，盗窃电能的现象时有发生。随着社会的进步窃电手段更像高科技化、隐蔽化、团伙化发展。据了解，有些地方已经出现了利用强磁场干扰电能表窃电的新动向。此类窃电手段效果明显、隐蔽性强、取证困难，给供电企业反窃电工作带来了重重困难。结合日常工作中发现疑似强磁干扰窃电的现象对强磁干扰环境下电能表计量的准确性进行了试验研究，并进行了初步定量分析，最后提出了预防强磁干扰窃电的措施。
1 电能表计量的干扰类型
1.1传导干扰
传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络。传导干扰主要通过导线耦合及共模阻抗耦合来影响其它电路。例如噪音通过电源电路进入某一系统, 使所有使用该电源的电路受到影响。
1.2串音干扰
串音干扰由电容性干扰和电磁性干扰所引起, 是一个信号线路对另外一邻近信号路径的干扰, 它通常发生在邻近的电路和导体上, 用电路和导体的互容和互感来表征。
1.3辐射干扰
辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合( 干扰) 到另一个电网络, 通常由空间电磁波辐射而引起。在电能表及其它电子系统设计中, 高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源, 其发射的电磁波将影响电能表或电子系统内其他子系统的正常工作。电能表中的辐射干扰主要是电缆和 PCB 中内部走线间的共模电流辐射干扰。当电磁波辐射到传输线上时, 将出现场到线的耦合问题。沿线引起的分布小电压源可分解为共模( CM )和差模( DM )分量。共模电流是指两导线上振幅相差很小而相位相同的电流, 差模电流则是两导线上振幅相等而相位相反的电流。
2理论分析
2.1强磁铁
我们常称的强磁铁主要是指钕铁硼强磁铁，钕铁硼作为第三代稀土永磁材料，具有体积小、重量轻和磁性强的特点，是迄今为止性能价格比最佳的磁体。预计在未来 20 ～30 年里，不可能有替代钕铁硼的磁性材料出现。生产钕铁硼永磁材料的主要原材料有稀土金属钕、金属镨、纯铁、铝、硼铁合金以及其他稀土原材料，其化学式为 Nd 2 Fe 14 B，在裸磁的状态下，磁力可达到 3500mT 左右。
2.2相关标准要求
2013 年颁布实施的国家电网标准《三相智能电能表技术规范》(Q/GDW1827 － 2013)中规定:电能表处于工作状态，将其放置在 300mT 恒定磁场干扰中，电能表应不死机、不黑屏;电能计量误差改变量不应超过2. 0%。阈值由实际安装位置整定。由于外加强磁铁的磁场远远超过标准中电能表所测试的强度，因此不法分子将强磁铁放在在电能表附近时，电能表的误差将增大，导致不能正常计量所用电量。
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2.3电能表工作原理
电能表作为电量结算的强检计量器具，按国家鉴定规程进行安装前的首次鉴定，以后还要每三年或五年检定一次。据调查，现在在用的电能表及新建住宅中安装的电能表许多都未经检定或根本没有鉴定过。正因为如此，由电能表计量失准引起的纠纷已呈逐年上升趋势。
电能表测量的原理:电能表通过计量芯片采集输入电能表的电压信号和电流信号，并将采集到的信号变换成数字信号进行运算处理并输出显示。其中电压线路通过一般采用互感器、电阻分压或者两者结合的方式采样;电流线路一般通过互感器加采样电阻的方式采样。电流互感器采样原理。其中 ＲL 为采样电阻，其他部分为电流互感器电路，电流互感器的采样原理就是变压器原理:U 1 /U 2 = T 1 /T 2 ，I 1 /I 2 = T 2 /T 1 。有欧姆定律 U = ＲI 知，在电流通道的两个管脚之间加一个电阻，则可以使两个管脚之间的电压随输入电流变化而变化，以达到采样的目的。
3强磁场对电能表计量误差影响的试验研究
为了研究强磁场对电能表计量准确性的影响程度，选用了 4 个厂家、8 种型号的电能表，以及三种不同磁场强度的磁铁，并在中国南方电网用电检查专业职工技术创新基地内的电能表高频强磁干扰试验台上进行试验。所选电能表的厂家及型号如表 1 所示，所选磁铁的尺寸均可同时覆盖电能表的三个(或两个)电流采集线圈。试验分三部分进行，通过已校准的三相电能表校验仪分别测量固定磁场强度固定距离、固定距离不同磁场强度、固定磁场强度不同距离三种情况下试验电能表的计量误差，并对得出的试验数据进行分析，从而实现强磁场对电能表计量误差影响的试验研究。
电磁兼容三要素包括干扰源( 骚扰源)、耦合通路和敏感体。解决电磁兼容问题, 必须在干扰源和传播途径上进行深入研究, 以找到相应的解决办法。电磁干扰按频谱描述可分为音频噪声( 0~20kHz )主要是由电容器和高频变压器产生, 影响电能表的正常计量和相序判断; 射频干扰( 20kHz~50MHz ) 影响电能表的正常工作和精度; 以及辐射干扰( >50MHz ) 影响电能表的精度。按性质描述可分为噪声、脉冲和跳变, 分别对应周期性的负荷变化、瞬时负荷变化和大型负荷变化。按传输方式描述可分为传导干扰、串音干扰和辐射干扰。
在强磁场干扰前后电能表计量误差对比研究实验中笔者选用不同厂家、不同型号的三相三线电子式电能表、三相四线电子式电能表进行了实验。将磁铁与电能表的位置固定，在不更换强磁铁，通过数据分析不难发现，强磁干扰对所选用的 4 个厂家、8 种型号电能表的测量误差均有影响，且被干扰电能表的计量误差均为负，从而可以得出结论:强磁干扰会导致电能表计量失准从而少计电量。
针对强磁对电能表误差的影响，防范的总体思路和目标是将电能计量装置采用全封闭式，并使用电能表和互感器不要太靠近箱体，应尽一切办法最大限度地增加其窃电的麻烦、困难和危险，使之望难止窃，杜绝窃电。
4结束语
所研制的小型多功能测控装置研制周期短,适用范围广。在通用硬件平台的基础上, 只要采用软件方式对片脚和 I/O 接口重新定义, 并对数据处理函数和通信处理函数重新修改便可应用于其他领域。目前该平台已作为电力自动化系统中的 FTU 使用, 监控柱上开关和变压器已获得满意的效果。在热电企业,对供热系统的管道监控也取得了同样满意的效果。该装置能实现本地测控和远程测控, 具有通用、灵活和方便的特点, 配合不同的传感器、执行机构能广泛地应用到工业生产自动化中, 对工业生产流程的测控具有重要的意义。
参考文献：
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[4]顾海洲,马双武.PCB 电磁兼容技术 - 设计实践 [M].北京:清华大学出版社 , 2014.
论文作者:郭金莲,刘秀国,赵波
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/21
标签：电能表论文; 干扰论文; 磁铁论文; 误差论文; 电流论文; 磁场强度论文; 电能论文; 《电力设备》2017年第13期论文;