强无线电干扰对智能电能表的影响

发布时间：2020-12-15 03:25

　　在强无线电干扰下智能电能表会出现计量负误差甚至丧失计量功能等现象,强无线电干扰撤除后,智能电能表能恢复正常计量,这种窃电行为十分隐蔽且无法取证,给电力企业带来重大经济损失。在分析电磁干扰对电子线路影响的基础上,研究了强无线电干扰导致智能电表程序跑飞而丧失计量功能,以及计量芯片参考电压源漂移而导致计量出现负误差的机理。并通过强无线电干扰对智能电表影响的实验验证了理论研究结果的正确性。研究结果表明,强无线电干扰下,一方面智能电表CPU(central processing unit)程序跑飞,看门狗电路反复复位,智能电表丧失计量功能;另一方面,智能电表印刷线路板的布线耦合无线电信号,产生感应电压,使计量芯片模数转换模块参考电压上升,造成转换结果偏低导致电能计量出现负误差,实验中,当参考电压由2.4 V上升至2.8 V时,引起计量负误差高达26.6%。该研究成果对智能电表的防窃电设计具有指导意义。 

【文章来源】：武汉大学学报(工学版). 2020年11期 北大核心

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【部分图文】：

传输线对射频信号的耦合示意图

图1 传输线对射频信号的耦合示意图通常，可近似认为干扰源在电子设备PCB电子线路小范围内的电磁波为平面波，平面波在该处产生的电场为均匀电场[13]，故根据天线设计理论有

智能电表主要由微控制器（central processing unit,CPU）、计量芯片以及液晶显示等辅助电路构成，由计量芯片采集用户线路负载上的电压和电流，计算出实时的电压、电流及电功率等电量参数，由微控制器CPU读取和显示并定时经由无线传输模块传送给营销系统。电表内部电路采用PCB多层电路板设计，由于元器件布局需要，PCB电路板中很多线路布线范围较广、线路较长，且形成类似天线阵子的圆形或半圆形结构[14]。图3所示为某智能电表PCB电路板中某信号线的布线图，该线路类似一根立式天线。由以上分析可知，这种信号线极易耦合外部无线电干扰信号，并产生干扰电压信号Uz，该信号造成原有信号畸变，从而影响智能电表计量性能，产生计量误差或丧失计量功能。通过对智能电表内部的电路及核心模块的分析可知，其易受无线电干扰影响的模块器件主要是CPU（或单片机）和计量芯片，下面针对无线电干扰对这2个模块器件的影响分别进行分析探讨。


本文编号：2917563