电快速瞬变脉冲群抗扰度试验

如何正确判断电能表电快速瞬变脉冲群　

抗扰度试验的结果　

赵军　王卓　杨明镜　（河南省计量测试研究所，郑州４５０００８）　

摘要本文通过实例分析，对《全电子式电能表定型鉴定大纲》第５．４．３条ａ款试验提出补改意见。　关键词　判断　电能表　电快速瞬变脉冲群抗扰度试验　

一、引言　

为强化电能表新产品的监督管理，严格把住产　品质量第一关，国家质检总局于２０００年下发通知　（质技监局量发［２０００］１０８号）要求停止执行各地制　定的电能表样机试验大纲，统一执行国家制定的全　国统一的电子式电能表定型鉴定大纲，我所是全国　首批能进行电能表定型鉴定的定点授权单位之一。　通过近一年来的试验，我们发现在执行《全电子式电　能表定型鉴定大纲》（以下简称《大纲》）规定的　“５．４．３电快速瞬变脉冲群抗扰度试验ａ）在基本电　流，　，功率因数为１；……试验时，电能表不应损坏　并能正常工作，电能表的记录值相对于同一负载下　无脉冲群作用时记录值的改变，对１级及以上等级　表和２级及以下等级表分别不应大于４％或６％。”　试验时，由于该项试验的试验时间要求为１０ｍｉｎ，对　于那些设计完全符合国家标准但电能累记值显示分　辨力仅为０．０１ｋＷｈ的各种类型电子式电能表来讲，　就可能出现电能值的累记数据经四舍五人后的显示　误差大于该项试验中电能表两次（加干扰和不加干　扰）电能记录值改变量的误差的现象，从而导致对该　项试验结果作出错误的判断，现通过实例进行阐述。　

二、实例说明　

实例１：一台ＤＤＳ２６型２．０级量程为电压：　２２０Ｖ，电流；５Ａ，脉冲常数：１６００个／ｋＷｈ的单相全　电子式电能表（显示器分辨力为０．０１ｋＷｈ），按《大　纲》第５．４．３条ａ款进行试验。　根据该款要求，电能表在１０ｒａｉｎ内的理想电能　

计量技术２００２　Ｎｏ　９　累记值应为：Ｅ１＝２２０Ｖ×５Ａ×（１Ｏ÷６０）ｈ＝０．１８３　（ｋｗｈ）；但由于该类型电能表的显示分辨力仅为　０．０１ｋＷｈ，则１０ｍｉｎ内该类型电能表的实际电能累　记值显示为０．１８ｋｗｈ（按四舍五人法则）；这样即使　不加脉冲群干扰，该类型电能表１０ｍｉｎ内的电能累　记值显示误差最大就有０．０１　ｋＷｈ，换算成相对误差　即为６％（１０ｍｉｎ）。　实例２：一台ＤＴＳＤＸ５８１型１．０级量程为电压：　３×２２０Ｖ／３８０Ｖ，电流：３×１．５（６）Ａ；脉冲常数：１６００　个／ｋＷｈ的三相三线有功电子式电能表（显示分辨　力为０．０１ｋｗｈ）按《大纲》第５．４．３条ａ款进行试　验。　根据该款要求，电能表在１０ｍｉｎ内的理想电能　累记值应为：Ｅ２＝√３×２２０Ｖ×１．５Ａ×（１Ｏ÷６０）ｈ＝　０．０９５（ｋｗｈ）；但由于该类型电能表显示分辨力仅为　０．０１ｋＷｈ，则１０ｍｉｎ内该类型电能表的实际电能累　记值显示为０．１Ｏｋｗｈ（按四舍五人法则）；这样即使　不加脉冲群干扰，该类型电能表１０ｍｉｎ内的电能累　记值显示误差最大就有０．００５ｋＷｈ，换算成相对误　差即为５％（１０ｍｉｎ）。　以上两个实例，很容易让我们得出这两种类型　电能表不符合《大纲》第５．４．３条ａ款要求的错误结　论；但实事上并非如此，产生这样的错误结论，关键　是因为这两种类型电能表的电能累记值显示分辨不　够和该项试验电能累记时间较短，电能累记值较小　所致，若将该项试验中误差的计算依据“电能的记录　值”改为“电能的脉冲信号记录值”，利用外接高精度　计数器来分别读取该项试验中电能表两次（加干扰　和不加干扰）电能的脉冲信号记录值，就可以作出这　

电快速瞬变脉冲群抗扰度试验

电快速瞬变脉冲群抗扰度试验是一种将由许多快速瞬变脉冲组成的脉冲群耦合到电气和电子设备的电源端口、控制端口、信号端口和接地端口的试验。试验要点是瞬变的高幅值、短上升时间、高重复率和低能量。

本试验是为了验证电气和电子设备对于诸如来自切换瞬态过程（切断感性负载、继电器触点弹跳等）的各类型瞬变骚扰的抗扰度。

GB/T17626.4涉及电气和电子设备对重复性电快速瞬变的抗扰度要求和试验方法，此外，还规定试验等级的范围，确认了试验程序。目的是为评估电气和电子设备的电源端口、信号、控制和接地端口在受到电快速瞬变（脉冲群）干扰时的性能确定一个共同的能再现评定依据。

1、试验等级

开路输出试验电压和脉冲的重复频率

等级 在供电电源端口，保护接地（PE） 在I/O（输入/输出）信号、数据和控制端口

电压峰值/

kV 重复频率/

kHz 电压峰值/

kV 重复频率/

kHz

1 0.5 5或者100 0.25 5或者100 2 1 5或者100 0.5 5或者100

3 2 5或者100 1 5或者100

4 4 5或者100 2 5或者100

× 特定 特定 特定 特定

2、测试方法

电快速瞬变脉冲群测试试验配置示意图

3、试验判定

试验结果应依据受试设备的功能丧失或性能降级进行分类。相关的性能水平由设备的制造商或试验的需求方确定，或由产品的制造方和购买方双方协商同意。建议按照如下要求分类：

A) 在制造商、委托方或采购方规定的限值内性能正常；

B) 功能或性能暂时丧失或降低，但在骚扰停止后能自行恢复，不需要操作者干预；

C) 功能或性能暂时丧失或降低，但需要操作者干预才能自行恢复；

D) 因设备硬件或软件损坏，或数据丢失而造成不能恢复的功能丧失或性能降低。

电快速瞬变脉冲群抗扰度试验布置

说到“电快速瞬变脉冲群抗扰度试验布置”，咱们这些搞技术的，心里第一反应可能就是：啊，又是那些看不见摸不着，却能搞得你一塌糊涂的电磁干扰。这听起来就像是一些“神秘力量”，实际上呢，它们和我们生活中的各种电器设备息息相关。如果你家里的电视，电脑，甚至是冰箱，突然因为一波电磁波搞得死机、跳屏或者自动重启，呵，那就怪不得电磁干扰。更具体点说，就是这类干扰会影响到电子设备的稳定性，而所谓的“抗扰度”试验，正是为了模拟这些干扰，看看设备能不能顶得住这一波波“电磁风暴”。

想象一下，一台电子设备就像是一个老爷车，电磁干扰就像是路上的坑坑洼洼或者突如其来的大雨，试验的任务就是看这辆车在这些“恶劣环境”下能跑多久，能不能跑得稳，能不能不坏。这不就是我们做抗扰度试验的目的嘛，要保证设备在面对外界各种干扰时，还能坚挺地发挥作用，绝不掉链子。

所以这个试验布置就显得尤为重要了。如果我们没有好好地准备，试验的结果肯定不靠谱。想象一下，如果测试环境像是杂乱无章的厨房，锅碗瓢盆全乱堆着，怎么做饭都不可能做得好，对吧？同理，试验环境必须精心布置，连线的每个环节都不能有一丝懈怠。布置的第一步就是要清楚环境里的“干扰源”是什么，哪些设备可能会成为不速之客，给你捣乱。

试验的环境最好选择一个符合标准的实验室，四周要屏蔽得很严实，尽量避免外界的电磁干扰。这就像你要在一个安静的书房里看书，外面再怎么热闹，至少里面要有一个清净的空间，不然你根本看不下去。接下来呢，我们得给设备“穿上防护服”。所有的电缆、连接线，甚至设备本身，都得考虑到电磁辐射的影响。连接线的长度、走向，都要谨慎设计，不然电磁波在这条线上跑来跑去，影响测试结果，可就太冤了。

更有意思的是，你得控制好“干扰源”的强度。咱们就像在做一场“极限挑战”，干扰的电压、电流、频率，必须按照标准来，不然就是给设备开“外挂”，让它根本没机会展现自己真实的抗扰能力。如果干扰源太弱，试验根本无法达到预期的效果；而太强了，设备又可能早早被“打垮”，那不就白费力气了？

EMC电快速瞬变脉冲群测试原理及对策

1、快速瞬变脉冲群的干扰机理

1.1、实验的目的

电快速瞬变脉冲群EFT试验的目的是验证电子设备机械开关对电感性负载切换、继电器触点弹跳、高压开关切换等引起的瞬时扰动的抗干扰能力。这种试验方法是一种耦合到电源线路、控制线路、信号线路上的由许多快速瞬变脉冲组成的脉冲群试验。容易出现问题的场合有电力设备或监控电网的设备、使用在工业自动化上面的设备、医疗监护等检测微弱信号设备。

1.2、干扰的特点

EFT的特点是上升时间快，持续时间短，能量低，但具有较高的重复频率。EFT一般不会引起设备的损坏，但由于其干扰频谱分布较宽，会对设备正常工作产生影响。其干扰机理为EFT对线路中半导体结电容单向连续充电累积，引起电路乃至设备的误动作。

1）电快速瞬变脉冲群测试及相关要求

不同的电子、电气产品标准对EFT抗扰度试验的要求是不同的，但这些标准关于EFT抗扰度试验大多都直接或间接引用GB/T17626.4这一电磁兼容基础标准，并按其中的试验方法进行试验。下面就简要介绍一下该标准的内容。

2）信号发生器和试验波形

a）信号发生器

其中，U为高压直流电源，Rc为充电电阻，Cc为储能电容，Rs为内部的放电电阻，Rm为阻抗匹配电阻，Cd为隔直电容，R0为外部的负载电阻，Cc的大小决定了单个脉冲的能量，Cc和Rs的配合决定了脉冲波的形状（特别是脉冲的持续时间），Rm决定了脉冲群发生器的输出阻抗（标准规定是50Ω），Cd则隔离了脉冲群发生器输出波形中的直流成分，免除了负载对脉冲群发生器工作的影响。

b）实验波形

试验发生器性能的主要指标有三个：单个脉冲波形、脉冲的重复频率和输出电压峰值。IEC 61000-4-4要求试验发生器输出波形应如图1，2所示。

EFT是由间隔为300ms的连续脉冲串构成，每一个脉冲串持续15ms，脉冲波形组成，单个脉冲的上升沿5ns，持续时间50ns，重复频率5kHz和100kHz。为了保证5kHz和100kHz注入的能量具有等效性，当用100kHz的重复频率代替5kHz时，EFT的持续时间从15ms缩减到0.75ms。传统上使用5kHz的重复频率，然而100kHz更接近实际情况。在电力上一般要求为100kHz。