? 智能電表“跑得快”?真相值得深挖……-杭州遠方光電信息股份有限公司

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    智能電表“跑得快”?真相值得深挖……

    2020-09-24423

    近期,居民普遍反映8月份的電費猛漲。雖然電力部門給出了階梯式累進電價的解釋,并把原因歸結為上半年疫情居家用電較多。但市民們依然懷疑新更換的智能電表“跑得快”,對此,杭州市市場監管局對智能電表開展監督檢查,隨機抽查了14只智能電表,均檢定合格,示值誤差都在國家規定的最大允許誤差范圍內。 

    然而,此檢測結果能否真正打消老百姓對智能電表的疑慮,卻始終要打個問號。雖然智能電表作為智能電網的智能終端,已逐漸走進千家萬戶,但事實上人們并不了解它。


    典型智能電表與機械電表


    與傳統電表相比,智能電表不僅具備電能計量的功能,還包括計量信息、用電信息、用電監控等智能化的管理功能。但無法忽視的是,智能電表終究是一個電子設備,易受電磁、諧波等外部干擾。新聞中描述的14只智能電表是按照檢定規程在理想的實驗室電網環境下計量的,判為合格并不難;而實際智能電表所在的電網環境十分復雜,存在各種電壓、電流沖擊和諧波干擾,在這種情況是否還能準確計量才是值得深挖的。


    常見的騷擾源


    因此有必要考察智能電表的抗干擾能力,在不同的電磁和非電磁的沖擊條件下,檢測智能電表是否能正常工作。標準GB/T 17215.211《交流電測量設備 通用要求、試驗和試驗條件 第11部分:測量設備》中規定要對智能電表進行多種抗擾度測試,目前該標準正在進一步修訂中,新修訂的版本增加了更多干擾因素。



    比較典型的就是電磁兼容抗擾度(EMS)測試,測試流程就是將智能電表置于干擾條件下,干擾電磁信號通過空間或導線傳遞到智能電表內部,從而看它是否會被影響,以及影響的程度。電磁抗擾度測試包括雷擊浪涌的測試、靜電放電測試、工頻磁場測試,快速瞬變脈沖群測試,短時過電流測試等,具體地:

    ● 雷擊浪涌測試模擬了雷電天氣下,雷電擊中外部線路時,所產生的巨大電流對智能電表的影響;

    ● 靜電放電測試模擬了周圍的電子設備或者人體帶電的情況下對智能電表的影響;

    ● 工頻磁場測試模擬了住宅區或者商業區,和發電廠等場合的工頻磁場對智能電表的影響;

    ● 快速瞬變脈沖群測試模擬了電網中開關切換時,電路中電流突然變化對智能電表的影響。

    遠方公司的雷擊浪涌發生器(EMS61000-5A)、靜電放電發生器(EMS61000-2A)、工頻磁場發生器(EMS61000-8K)、群脈沖發生器(EMS61000-4N)可分別用于以上抗擾度測試。


    電磁抗擾度測試一體化方案


    除了上述常規的EMC測試項目,針對智能電表的電磁兼容抗擾度測試還有一個重要的項目——短時過電流測試,它是專門考察智能電表在瞬時大功率脈沖電流后造成的損害和性能的變化,遠方已成功研發出HCP-60M短時電流試驗儀,它集成了電流源和三相電壓源,可用于高達6000A的短時過電流測試,目前已被相關計量檢測單位應用于智能電表的性能評價。


    HCP-60M短時電流試驗儀


    除了考慮電磁干擾對智能電表的影響外,還需考慮諧波干擾的影響。在電能的生產、傳輸、轉換和使用的各個環節中都會產生諧波,但諧波主要是來自UPS、開關電源及變頻等非線性設備。純凈電網中的電壓和電流均以正弦波波形運行,然而在非線性設備接入系統時,產生的附加的諧波電流會引起電流和電壓畸變。過多的諧波會嚴重影響供電系統電能質量,并對并網運行的相關設備產生危害。同時,諧波還會引起繼電保護和自動裝置誤動作,使電能計量出現誤差。


    諧波波形示意圖


    常見的非線性家用電器有臺式計算機、筆記本電腦、照明電器、微波爐、冰箱、電視機、空調以及各類充電器等。當這些家用電器處于開通狀態時,就會向系統注入諧波電流,此諧波電流經二次系統和用戶變壓器,進一步流入上一等級的電力系統中。這些家用電器雖然單個功率小,但電流波形畸變嚴重。而且我國城鎮居民人口眾多,生活小區密集,這些非線性家用電器整體對外發射的諧波電流對智能電表的干擾是不容忽視的。


    常見非線性家用電器電流波形


    居民的諧波干擾


    為了提高智能電表的諧波抗擾度水平,新修訂標準規定對智能電表進行電流和電壓電路中諧波、諧間波、高次諧波等影響測試。針對以上測試,遠方公司已成功研發出YS6200智能電表諧波試驗系統,集成了高精度智能電表檢定裝置和諧波發生單元,具有良好的穩壓、穩流特性,能夠在輸出符合標準要求的波形下,實現對智能電表誤差的測量。


     YS6200 智能電表諧波試驗系統


    同時,新標增加了差模高頻電流干擾的測試項目,并要求強制執行。

    2kHz-150kHz范圍內的差模電流干擾一般由諸如電力電子、逆變器和電力線通信系統等設備產生,可在很大程度上干擾電能表計量,引起電流測量通道過載,導致計量出錯等問題。為了提高電能表的抗擾水平,標準GB17215.211(201X)、PD CLC/TR 50579:2012要求對電能表進行差模電流抗干擾測試。

    遠方EMC公司已成功研發出針對該測試項目的專用設備YF2405干擾電流發生器。它是一款可編程掃頻輸出的高頻電流源,完全符合電表行業PD CLC/TR 50579:2012、GB17215.211(201X)及IEC61000-4-19:2014等國際、國內最新標準,用于電能表設備差模高頻電流抗擾能力的評價。


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     YF2405 干擾電流發生器



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