浅析智能电能表防干扰方案及解决办法
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智能电能表安装用电现场，工作环境恶劣，干扰源多，现在运
行 的 智 能 电 能表 多 数采 用 微机 嵌 入 式应 用 技 术 。 智 能 电 能 表在 连 续 运行 不间断数据 记录的智能仪 器的可靠性提 出了很高要求 。对于微
系统容错能力和稳定性 。
扰传播
３ ． ｉ ． １ 电源 抗 干 扰
机嵌入 式系统，只有高可靠性 才能保证系统正常工作。基 于现今社 会用 电负荷 持续 增加，大部分 地区出现用电紧张，具有分 时计费功 能的电子 式复费率 电能表 ，在市场上得到广泛推广和应用 。 １ 嵌 入 式 系统 功 能 电 路 图
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（ ｉ ） 实践证明， 系 统 失 效 和 硬 件 损 坏 大 都是 由各 种 干 扰 引起 的 ， 而９ Ｏ ％以上的干扰来 自于电源。可见这种来 自电源 的干扰对系统 的 影 响相当大 ，因此应充 分考虑 电源对单片机的影响。电源做得好坏 ， 直接影 响整个 电路 的抗干扰能力 的好坏 。目前有 以下几种 电源可供 选择 ：第一种 阻容分压式 ，它采用简单 的电阻电容分压 、滤波 。但 这种 电源稳压性 能差 、电源波动大 、带负载 能力小 、电网干扰极 易 串入 ，一般不采用这种方式 。第二种开关 电源 ，这种 电源稳压性 能 好、纹波 小，但成本较高且对外界电网干扰 比较严重 ，也不 宜采用 。 第三种线性 电源 ，这种 电源 由 ２ ２ ０ Ｖ经交流变压 、整流 、滤波及稳压 得到，稳压性 能好 、隔离特性好 ，价格适 中，在 目前应用广泛 的多 用户电表 设计 中大都采用这种方式 。对这种 电源 的抗干扰措施有 以 下几个方面 。 （ ２ ）对 于 电源 变 压 器 的设 计 ，要 使 其 空 载 电 流 尽 可 能小 ，以 降 低整表 功耗 。增加变压器 的容量 ，能使干扰脉冲 的数量和 幅度有所 减少，而变压器 的容量受 电表空间的限制，变压器 又不 能太大 。 （ ３ ）在 电源 变 压 器 的初 级 串联 一 个 电源 滤 波 器 ，比 如采 用 “ 双 绕组扼 流圈”的滤波 线路 ，它 对高频干扰信 号阻抗很大 ，使整 个电 子系统 与供 电网之间得到一定程度 的高频 隔离，对 于外界 空间电磁 场的干扰 ，也起 一定 的抑制作用 。 （ ４ ）在 各相 交流电源 的进 线端，并联一个 压敏 电阻 （ Ｍ Ｏ Ｖ ） ，其 电阻随电压 的增 加而减 小。在 过压 时形成一个低 阻的分流 器，从而 可以防止被保护 电路 两端 的电压进 一步上升 ：当浪涌 电压 过后 ，电 路电压恢 复到正 常工作 电压 ，压敏 电阻又恢复到高阻状态 。 综 上所 述 ，应 根 据 具 体 的工 作 环 境 ， 选 择 不 同 的抗 干 扰措 施 。 ３ ． ｉ ． ２ 电源 检测 及 看 门狗 电路 分析及实 践表 明， 对来 Ｉ ｃ卡智能 电表 白电网的干扰不仅 要采取 硬 堵 的 办 法 ，还 要采 取 容错 措 施 。 使 用 电源 检测 及 看 门狗 电路 的 目 的， 就是当电源 电压 出现干扰脉冲或单片机受干扰程 序运行异常时， 产生一复位信 号使单片机复位 。 看 门狗 电路实质上是一个单 稳电路 。
路径、改善高灵敏度器件的抗干扰性能。抗干扰 系统的设计是确保 智能 电表系统可靠运行的环节 。设计方案通常包括硬件抗干扰和软 件抗干扰两个方面。 ３ 智能 电能 表 抗 干 扰 方 案 ３ ． ｉ硬 件 抗 干 扰 措 施 智能 电能表带 电感性负载时 ，在 电扇快速插拔 的一瞬 间，很容 易导致 电表 中单片机数据的丢失或死机 。常见的硬件解决方案主要 有 以下 几 种 ：
Ｐｏ ｗｅ ｒ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
浅析智能电能表防干扰方案及解决办法
李 Ｊ ●’ 宁 丽 …
（ 宁夏 电力公司石嘴 山供电局 ，宁夏 石嘴 山 ７ ５ ３ ０ ０ ０）
【 摘 要】 智能电能表是一种新型电能表 ， 相 对以往的普通电 能表 ，除具备基 本的计量功能外，智能电能表是全电子式电能表 ， 带有硬件 时钟和 完备 的通信接 口，具有高可靠性、高安全等级以及 大存储 容量等特 点，完全符合 中国未来发展 “ 节能环保”的要 求。 因此，智能电能表在 工作 中的抗干扰能力尤为重要 ，本文针对影响 电能表 正常运行 最为严重的供 电 系统干扰 ，分析 了若干影响其工作 的因素，结合现 场工作 经验 ，提 出了相应的解决措施。 【 关键 词 】 智能电表 ；干扰 因素；抗干扰方案
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图 １ 嵌 入 式 系 统 电路 简示 图
２ 智能 电能表抗干扰设计 智 能 电能 表 运 行 工 作 环 境 中 的 干 扰 因 素 较 多 ， 按 照 影 响 系 统 正 常工作的形式来区分，主要包括：空间干扰因素，例如电磁辐射干 扰；供 电系统工作异常，比如 电网出现欠压或过压现象；过程通道 干扰因素，例如检测通道中的干扰信号等。通常智能 电能表要求长 年连续挂网运行 ，在运行过程中的任何不正常现象 （ 死机、数据紊 乱等）均要求系统能够 自恢复 。若遇到较强 的干扰信号，性能可靠 性与运行安全性均会降低，会给各部 门带来较大经济损失 ，甚至导 致 法 律纠 纷 。 在诸多因素中，供 电系统本身的影响最为严重 。智能 电表系统 通常独立使用一个直流 电源，它是通过整流 、稳压 以及滤波而获得 的。但 由于各种干扰信号的作用，实际 电网 电压的波形不可能是理 想的正弦波形，其污染程度也较严重 。在一些工矿企业中 ，这些 电 网污染的来源是多种多样的，例如对地短路 、故障跳闸 以及电气设 备投切等因素。例如 ，对某一机械制造厂车 间的智能 电能表系统进 行检测，结果表 明，没 间隔 ２到 ３小时就会 出现不 同程度的欠压 ， 而其中最 大欠压 达到了 ４ ０ Ｖ ，最长 时间有 ２ ｓ ，平均时 间约为 Ｏ ． ３ ｓ 。 平 均 ４到 ５小 时 出现 一 次 过 压 ，最 大 过 压 接 近 １ ８ Ｖ ，最 长 过 压 时间 ０ ． ８ Ｓ ， 平 均 过压 时 间 ０ ． ２ Ｓ 。 除此之外 ，除 电网窜入 的干扰外 ，电源 电路本身也会对 电表产 生干扰，例如电源电路的纹波 、接地耦合和 自激振荡等，开关 电源 的尖峰脉冲噪声等。有研究显示，浪涌与下陷幅度若过大 ，也会影 响系统正常运行 ，如果连续 出现几个 ±１ ０ ％ 、±１ ５ ％ 的浪涌或下陷 ， 由此造成 的振荡能产生 ±３ ０ ％ 、 ±４ ０ ％ 的电源 电压变化 ，致使系统瘫 痪。 造成系统数据记录错误 的原 因，主要集 中在系统上 电阶段和系 统 工 作 时 电网 电压 的 波 动 ，即 供 电系 统 干 扰 产 生 的干 扰 。另 外 ，有 些系统对于记录数据准确性要求极高 ，为保证数据正确可靠 ，防止 系统在读写时造成偏差 ，以及存储器 的部分存储单元 的硬件损坏 ， 而造成数据丢失 ，还要进行多次记录 ，即通过数据备份冗余来提高
行 的 智 能 电 能表 多 数采 用 微机 嵌 入 式应 用 技 术 。 智 能 电 能 表在 连 续 运行 不间断数据 记录的智能仪 器的可靠性提 出了很高要求 。对于微
系统容错能力和稳定性 。
扰传播
３ ． ｉ ． １ 电源 抗 干 扰
机嵌入 式系统，只有高可靠性 才能保证系统正常工作。基 于现今社 会用 电负荷 持续 增加，大部分 地区出现用电紧张，具有分 时计费功 能的电子 式复费率 电能表 ，在市场上得到广泛推广和应用 。 １ 嵌 入 式 系统 功 能 电 路 图
ｉ 姆ｌ ３ 黜
（ ｉ ） 实践证明， 系 统 失 效 和 硬 件 损 坏 大 都是 由各 种 干 扰 引起 的 ， 而９ Ｏ ％以上的干扰来 自于电源。可见这种来 自电源 的干扰对系统 的 影 响相当大 ，因此应充 分考虑 电源对单片机的影响。电源做得好坏 ， 直接影 响整个 电路 的抗干扰能力 的好坏 。目前有 以下几种 电源可供 选择 ：第一种 阻容分压式 ，它采用简单 的电阻电容分压 、滤波 。但 这种 电源稳压性 能差 、电源波动大 、带负载 能力小 、电网干扰极 易 串入 ，一般不采用这种方式 。第二种开关 电源 ，这种 电源稳压性 能 好、纹波 小，但成本较高且对外界电网干扰 比较严重 ，也不 宜采用 。 第三种线性 电源 ，这种 电源 由 ２ ２ ０ Ｖ经交流变压 、整流 、滤波及稳压 得到，稳压性 能好 、隔离特性好 ，价格适 中，在 目前应用广泛 的多 用户电表 设计 中大都采用这种方式 。对这种 电源 的抗干扰措施有 以 下几个方面 。 （ ２ ）对 于 电源 变 压 器 的设 计 ，要 使 其 空 载 电 流 尽 可 能小 ，以 降 低整表 功耗 。增加变压器 的容量 ，能使干扰脉冲 的数量和 幅度有所 减少，而变压器 的容量受 电表空间的限制，变压器 又不 能太大 。 （ ３ ）在 电源 变 压 器 的初 级 串联 一 个 电源 滤 波 器 ，比 如采 用 “ 双 绕组扼 流圈”的滤波 线路 ，它 对高频干扰信 号阻抗很大 ，使整 个电 子系统 与供 电网之间得到一定程度 的高频 隔离，对 于外界 空间电磁 场的干扰 ，也起 一定 的抑制作用 。 （ ４ ）在 各相 交流电源 的进 线端，并联一个 压敏 电阻 （ Ｍ Ｏ Ｖ ） ，其 电阻随电压 的增 加而减 小。在 过压 时形成一个低 阻的分流 器，从而 可以防止被保护 电路 两端 的电压进 一步上升 ：当浪涌 电压 过后 ，电 路电压恢 复到正 常工作 电压 ，压敏 电阻又恢复到高阻状态 。 综 上所 述 ，应 根 据 具 体 的工 作 环 境 ， 选 择 不 同 的抗 干 扰措 施 。 ３ ． ｉ ． ２ 电源 检测 及 看 门狗 电路 分析及实 践表 明， 对来 Ｉ ｃ卡智能 电表 白电网的干扰不仅 要采取 硬 堵 的 办 法 ，还 要采 取 容错 措 施 。 使 用 电源 检测 及 看 门狗 电路 的 目 的， 就是当电源 电压 出现干扰脉冲或单片机受干扰程 序运行异常时， 产生一复位信 号使单片机复位 。 看 门狗 电路实质上是一个单 稳电路 。
路径、改善高灵敏度器件的抗干扰性能。抗干扰 系统的设计是确保 智能 电表系统可靠运行的环节 。设计方案通常包括硬件抗干扰和软 件抗干扰两个方面。 ３ 智能 电能 表 抗 干 扰 方 案 ３ ． ｉ硬 件 抗 干 扰 措 施 智能 电能表带 电感性负载时 ，在 电扇快速插拔 的一瞬 间，很容 易导致 电表 中单片机数据的丢失或死机 。常见的硬件解决方案主要 有 以下 几 种 ：
Ｐｏ ｗｅ ｒ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
浅析智能电能表防干扰方案及解决办法
李 Ｊ ●’ 宁 丽 …
（ 宁夏 电力公司石嘴 山供电局 ，宁夏 石嘴 山 ７ ５ ３ ０ ０ ０）
【 摘 要】 智能电能表是一种新型电能表 ， 相 对以往的普通电 能表 ，除具备基 本的计量功能外，智能电能表是全电子式电能表 ， 带有硬件 时钟和 完备 的通信接 口，具有高可靠性、高安全等级以及 大存储 容量等特 点，完全符合 中国未来发展 “ 节能环保”的要 求。 因此，智能电能表在 工作 中的抗干扰能力尤为重要 ，本文针对影响 电能表 正常运行 最为严重的供 电 系统干扰 ，分析 了若干影响其工作 的因素，结合现 场工作 经验 ，提 出了相应的解决措施。 【 关键 词 】 智能电表 ；干扰 因素；抗干扰方案
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图 １ 嵌 入 式 系 统 电路 简示 图
２ 智能 电能表抗干扰设计 智 能 电能 表 运 行 工 作 环 境 中 的 干 扰 因 素 较 多 ， 按 照 影 响 系 统 正 常工作的形式来区分，主要包括：空间干扰因素，例如电磁辐射干 扰；供 电系统工作异常，比如 电网出现欠压或过压现象；过程通道 干扰因素，例如检测通道中的干扰信号等。通常智能 电能表要求长 年连续挂网运行 ，在运行过程中的任何不正常现象 （ 死机、数据紊 乱等）均要求系统能够 自恢复 。若遇到较强 的干扰信号，性能可靠 性与运行安全性均会降低，会给各部 门带来较大经济损失 ，甚至导 致 法 律纠 纷 。 在诸多因素中，供 电系统本身的影响最为严重 。智能 电表系统 通常独立使用一个直流 电源，它是通过整流 、稳压 以及滤波而获得 的。但 由于各种干扰信号的作用，实际 电网 电压的波形不可能是理 想的正弦波形，其污染程度也较严重 。在一些工矿企业中 ，这些 电 网污染的来源是多种多样的，例如对地短路 、故障跳闸 以及电气设 备投切等因素。例如 ，对某一机械制造厂车 间的智能 电能表系统进 行检测，结果表 明，没 间隔 ２到 ３小时就会 出现不 同程度的欠压 ， 而其中最 大欠压 达到了 ４ ０ Ｖ ，最长 时间有 ２ ｓ ，平均时 间约为 Ｏ ． ３ ｓ 。 平 均 ４到 ５小 时 出现 一 次 过 压 ，最 大 过 压 接 近 １ ８ Ｖ ，最 长 过 压 时间 ０ ． ８ Ｓ ， 平 均 过压 时 间 ０ ． ２ Ｓ 。 除此之外 ，除 电网窜入 的干扰外 ，电源 电路本身也会对 电表产 生干扰，例如电源电路的纹波 、接地耦合和 自激振荡等，开关 电源 的尖峰脉冲噪声等。有研究显示，浪涌与下陷幅度若过大 ，也会影 响系统正常运行 ，如果连续 出现几个 ±１ ０ ％ 、±１ ５ ％ 的浪涌或下陷 ， 由此造成 的振荡能产生 ±３ ０ ％ 、 ±４ ０ ％ 的电源 电压变化 ，致使系统瘫 痪。 造成系统数据记录错误 的原 因，主要集 中在系统上 电阶段和系 统 工 作 时 电网 电压 的 波 动 ，即 供 电系 统 干 扰 产 生 的干 扰 。另 外 ，有 些系统对于记录数据准确性要求极高 ，为保证数据正确可靠 ，防止 系统在读写时造成偏差 ，以及存储器 的部分存储单元 的硬件损坏 ， 而造成数据丢失 ，还要进行多次记录 ，即通过数据备份冗余来提高
