0 引言

智能电能表快速脉冲群抗扰度试验目的是检验智能电能表中的电子、电气元器件在暂态干扰影响时的性能。由于耦合干扰源干扰检定装置，导致快速脉冲群抗扰度试验出现粗大误差结果，不能有效检验元器件的抗干扰性能。

本文针对多批次智能电能表快速脉冲群抗扰度试验结果，依次从试验要求、粗大误差结果、试验改进措施等方面进行分析，通过对试验过程中发现的问题进行改进，确保智能电能表快速脉冲群抗扰度试验结果真实有效。

1 智能电能表快速脉冲群抗扰度试验要求 1.1 检测及判别依据

内蒙古电网智能电能表快速脉冲群抗扰度试验检测依据：GB/T 17215.211—2006《交流电测量设备通用要求、试验和试验条件第11部分：测量设备》第7.5.4条。判别依据：Q/NMDW-YX-005—2012 《智能电能表技术规范》第5.1.6条。

1.2 试验用主要仪器设备

智能电能表快速脉冲群抗扰度试验设备主要有电快速瞬变脉冲群模拟器（型号为EFTN6932T），脉冲电压范围0.2~5 kV；电能表检定装置（型号为KP-P3001-C），电流范围0.1~100 A，电压范围57.7~ 380 V，准确度等级为0.05级。

1.3 试验要点

智能电能表快速脉冲群抗扰度试验接线示意图如图 1所示，其中，PCB为印制电路板（Print Circuit Board，PCB）。

进行快速脉冲群抗扰度试验时，电能表处于正常工作状态下，根据不同的端口选择相应的试验等级和耦合方式干扰电能表，从而测试被测电能表在遭受脉冲干扰时对原有性能的保持程度。具体要点如下^[1-4]。

（1）电压线路、电流线路施加快速脉冲群干扰时，应采用耦合/去耦合网络对传输线路施加快速脉冲群干扰信号，试验电压等级4 kV（正/负极性分别进行）。

（2）采用RS-485信号线施加快速脉冲群干扰时，将信号线放入容性耦合夹中进行测试，试验电压等级1 kV（正/负极性分别进行）。

（3）脉冲信号重复频率5 kHz或100 kHz。

2 试验粗大误差结果分析 2.1 试验粗大误差结果

经多次测试发现，对电能表采集的误差经常出现粗大值，并且检定装置会出现异动、死机现象。多批次智能电能表试验结果如表 1所示。

2.2 脉冲群信号不确定度分析

根据GB/T 17215.211—2006第7.5.4条对快速脉冲群抗扰度试验要求，涉及技术参数很多，各参数均对试验结果的准确度有一定影响。本文选择脉冲电压V、重复频率f这2项对试验误差结果影响较大的技术参数指标进行不确定度分析，便于比较实施改进措施前后的信号源输出一致性，确保输出的脉冲群信号满足试验需求。

电能表快速脉冲群抗扰度试验的不确定度来自2方面：测量重复性引入的标准不确定度u_A，测量用仪器设备引入的标准不确定度u_B。

2.2.1 脉冲电压不确定度分量评定 2.2.1.1 脉冲电压测量重复性引入的相对标准不确定度u_A1rel

利用示波器（测量范围0.01~500 MHz）和50 Ω高压衰减器（测量范围0~6 kV）对快速脉冲群抗扰度试验电源端口进行5次重复测试，设脉冲输出电压峰值4 kV（端口负载50 Ω），测试结果如表 2所示。

单次快速脉冲群抗扰度试验电压测量的标准偏差为：

其中，V为5次测量电压的平均值。

由测量重复性引入的测量电压相对标准不确定度为：

2.2.1.2 测量用仪器设备允许误差引入的相对标准不确定度u_B1rel

现有的快速脉冲群抗扰度试验装置是经上级计量检定机构校准合格，并根据GB/T 17626.4— 2018《电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》中的规定，脉冲电压最大允许误差为± 10%，被测量可能值区间的半宽度a=0.1，服从均匀分布，包含因子。故快速脉冲群试验由测量用仪器设备允许误差引入的脉冲电压V相对标准不确定度为：

2.2.2 试验重复频率f的不确定度评定 2.2.2.1 重复频率f测量重复性引入的相对标准不确定度u_A2rel

本文选择5 kHz作为试验测试频率，重复测试结果如表 3所示。

单次快速脉冲群抗扰度试验重复频率测量的标准偏差为：

其中，f为5次测量频率的平均值。

由测量重复性引入的重复频率f的相对标准不确定度为：

2.2.2.2 测量用仪器设备允许误差引入的相对标准不确定度u_B2rel

现有快速脉冲群抗扰度试验装置是经上级计量检定机构校准合格，并根据GB/T 17626.4—2018规定，重复频率最大允许误差为±20%，被测量可能值区间的半宽度a=0.2，服从均匀分布，即。故快速脉冲群抗扰度试验由测量用仪器设备允许误差引入的重复频率f相对标准不确定度为：

2.2.3 相对扩展不确定度评定分析

上述u_A和u_B两种不确定度分量互不相关，因此设相关系数c_i为1，则合成标准不确定度u_C为：

其中，u（x_i）为变量的不确定度。

脉冲电压V和重复频率f的合成标准不确定度分别为：

则脉冲电压V的相对扩展不确定度u_vr为（k=2）：

重复频率f的相对扩展不确定度为（k=2）：

2.3 粗大误差原因分析

通过对多批次智能电能表快速脉冲群试验结果综合分析，认为产生粗大误差干扰路径主要有3方面，如图 2所示。

（1）施加电能表的快速脉冲群信号去耦合不完全，通过光电脉冲线返送回检定装置，导致检定装置工作异常，出现粗大误差结果，甚至死机现象。

（2）施加在电源线路上的快速脉冲群信号去耦合不完全，通过线路返送施加到检定装置，导致检定装置工作异常，出现粗大误差结果，甚至死机现象。

（3）电能表与试验金属地面之间有杂散电容，耦合干扰通过杂散电容传输到大地，由大地返回检定装置，导致检定装置工作异常，试验出现粗大误差结果。

3 改进措施

目前最好的解决方式是将电能表与检定装置有效隔离，即阻止耦合干扰源干扰检定装置正常工作。提高抗电磁干扰能力方法主要有3种：提高检定装置PCB板抗电磁干扰能力；在检定装置电源接口处安装电源滤波器；在外部线路缠绕磁环，防止耦合干扰的高频信号干扰检定装置准确测量^[5-8]。针对现有试验设备现状，第3种方法简易可行，采取的改进措施如下。

（1）在光电脉冲线路上缠绕一定数量的磁环来抑制耦合干扰通过脉冲线路返送回电能表检定装置。施加磁环后，对高频干扰呈高阻性，能直接吸收高频干扰并转化为热能。吸收此类干扰后，误差数值得到明显改善。

（2）在耦合网络与电能表检定装置连接的电源线缠绕一定数量的磁环，防止高频共模耦合干扰信号返送至干扰检定装置。可使试验获得更准确的试验数据，同时也对台体起到一定的保护作用。

（3）将检定装置供电电源线、与电脑连接网线等缠绕一定数量的磁环，防止从大地返回的耦合干扰影响检定装置，破坏检定装置的电源环境。

4 改进后试验结果分析

对检定装置进行改进后，首先测量信号源脉冲电压和重复频率，并对其不确定度评定。与改进前对比，评定结果基本一致，即信号源输出稳定且一致，排除前后2次试验信号源输出不稳定对试验结果的影响。改进后，对上述5个批次电能表再次进行快速脉冲群抗扰度试验，试验结果如表 4所示。试验过程中不再出现粗大误差，说明改进措施很好地抑制了耦合干扰信号干扰检定装置。

5 结论

（1）通过分析脉冲发生器输出的脉冲信号，及对主要技术参数的不确定度评定，确定引起快速脉冲群试验粗大误差结果的原因不是脉冲发生器输出信号质量问题，而是脉冲信号的耦合干扰去耦合不完全，导致检定装置不能正常工作。

（2）现有试验装置虽然有去耦合网络，但短时间内使用，容易造成干扰累积，影响检定装置误差测量的准确性。通过缠绕磁环来阻断干扰信号的传输路径，从而避免耦合干扰信号影响检定装置正常采集误差，使其能更真实地反映电能表在电快速脉冲群试验中的误差情况。

（3）本文给出的改进措施效果良好，有效保证了试验结果的可信度。