CN108594158A - 差模干扰试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种差模干扰试验装置及方法，属于智能电表测试技术领域，其包括：信号处理模块，与干扰发生模块连接，用于为干扰发生模块提供干扰信号参数并控制干扰发生模块生成所需的干扰信号；干扰发生模块，与耦合去耦网络模块连接，用于生成测试被检设备的干扰信号；耦合去耦网络模块，与被检设备连接，用于将干扰信号耦合到被检设备的单一电流回路中；以及功率源模块，分别与信号处理模块、干扰发生模块和被检设备连接，用于为信号处理模块和干扰发生模块提供工作电源并为被检设备提供工频电压和电流。本发明能实现2kHz‑150kHz范围内扫频测试，检测精度高。

Description

差模干扰试验装置及方法

技术领域

本发明涉及智能电表测试技术领域，具体涉及一种差模干扰试验装置及方法。

背景技术

随着各种电子设备的日益广泛应用，电磁兼容控制技术的研究已经成为一门新兴研究课题。移动通信近十年的迅速发展，各种无线新设备的不断采用，电磁干扰发生的频率与危害亦随之加大。而由于集中式智能电表工作于居民住宅区内，很容易受到系统内、外部各种电磁干扰，外界的电磁干扰可能导致智能电表程序控制的指针“跑飞”，可能导致电量数据的错误、丢失甚至系统的混乱。由于电表在电网系统中的特殊地位，不可能像其他电子设备一样经常性地通过复位使其恢复初始状态来处理设备异常工作甚至死机等现象。因此，智能电表生产过程中首先要对其抗电磁干扰能力进行测试，以加强其抗干扰能力，确保其在规定的条件下正常稳定运行。

例如，中国专利CN206848461U公开了一种抗电磁干扰能力进行测试的装置，用来测试电能表雷击浪涌抗扰度，包括调压器、去耦网络、浪涌发生器、第一开关、第二开关和检定单元等。

目前在智能电表抗电磁干扰测试中，在高频段(大于150kHz)和低频段(小于2kHz)已有相应的抗干扰测试方法以及相应的测试设备。近年来由于新能源不断推广应用，直流发电、交直流逆变，太阳能光伏逆变技术的大力发展和应用，产生了大量40-3000次工频谐波干扰信号，存在对电能表准确计量的潜在影响，该影响不仅涉及电表的电流通道，还涉及电压通道，而目前还没有能够对2kHz-150kHz频率范围内传导骚扰进行检测的设备，因此需要设计相应的试验方法和检测设备开展相应的试验验证工作。

发明内容

因此，为了解决目前在2kHz-150kHz频率范围内无可用的传导骚扰检测设备的缺陷，本发明实施例提供一种差模干扰试验装置及方法。

为此，本发明实施例的差模干扰试验装置，包括：

信号处理模块，与干扰发生模块连接，用于为干扰发生模块提供干扰信号参数并控制干扰发生模块生成所需的干扰信号；

干扰发生模块，与耦合去耦网络模块连接，用于生成测试被检设备的干扰信号；

耦合去耦网络模块，与被检设备连接，用于将干扰信号耦合到被检设备的单一电流回路中；以及

功率源模块，分别与信号处理模块、干扰发生模块和被检设备连接，用于为信号处理模块和干扰发生模块提供工作电源并为被检设备提供工频电压和电流。

优选地，所述信号处理模块包括：微处理器单元、按键单元、显示单元和通信单元，微处理器单元分别与按键单元、显示单元、通信单元和干扰发生模块连接，用于控制显示单元的显示内容，控制通信单元的通信联接。

优选地，所述干扰发生模块包括：

正弦波发生器单元，分别与信号处理模块和功率放大器单元连接，用于在信号处理模块控制下生成干扰波形；和

功率放大器单元，与耦合去耦网络模块连接，用于放大所述干扰波形并输出。

优选地，所述干扰波形为连续波、间歇连续波或方波调制连续波。

优选地，所述耦合去耦网络模块包括：第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第五电感、第六电感、第七电感、第八电感、第九电感和第十电感；

第一电容的一端和第一电感的一端分别与干扰发生模块的第一输出端连接，第一电容的另一端和第二电感的一端分别与干扰发生模块的第二输出端连接，第一电感的另一端分别与第三电感的一端、第九电感的一端、第十电容的一端和被检设备的电流输入端连接，第二电感的另一端分别与第四电感的一端、第十电感的一端、第十电容的另一端和被检设备的零线端连接，第三电感的另一端分别与第二电容的一端、第五电感的一端和第三电容的一端连接，第四电感的另一端分别与第二电容的另一端、第六电感的一端和第四电容的一端连接，第九电感的另一端分别与第三电容的另一端、第七电感的一端和第九电容的一端连接，第十电感的另一端分别与第四电容的另一端、第八电感的一端和第九电容的另一端连接，第五电感的另一端与第五电容的一端连接，第六电感的另一端与第六电容的一端连接，第七电感的另一端与第七电容的一端连接，第八电感的另一端与第八电容的一端连接，第五电容、第六电容、第七电容和第八电容的另一端分别接地。

优选地，所述功率源模块包括：

电流发生器，与被检设备的电流输入端连接，用于为被检设备提供工频电流；和

电压发生器，与被检设备的电压输入端连接，用于为被检设备提供工频电压，分别与信号处理模块和干扰发生模块的电源端连接，用于为信号处理模块和干扰发生模块提供工作电源。

优选地，所述干扰发生模块在信号处理模块控制下生成频率值范围为2kHz-150kHz的干扰信号。

本发明实施例的差模干扰试验方法，包括以下步骤：

S1、信号处理模块输出干扰信号参数给干扰发生模块；

S2、干扰发生模块接收到所述干扰信号参数后反馈发送应答信号给信号处理模块；

S3、信号处理模块接收到所述应答信号后输出控制生成信号给干扰发生模块；

S4、干扰发生模块接收到所述控制生成信号后生成测试被检设备的干扰信号经耦合去耦网络模块输出给被检设备；

S5、干扰信号驻留一段时间后，获取被检设备显示的表数值，比较所述表数值与干扰发生模块生成的干扰信号，获得被检设备误差数据。

优选地，S4中生成的干扰信号频率值范围为2kHz-150kHz。

本发明实施例的技术方案，具有如下优点：

本发明实施例提供的差模干扰试验装置及方法，通过信号处理模块控制干扰生成模块，经耦合去耦网络模块将干扰信号输入被检设备智能电表，根据信号处理模块的干扰信号预设值完成2kHz-150kHz范围内扫频测试，整个过程可由软件自动控制，得到误差数据，填补了领域内的空白。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中差模干扰试验装置的一个具体示例的原理框图；

图2为本发明实施例1中耦合去耦网络模块的一个具体示例的原理框图；

图3为本发明实施例1中连续波波形图；

图4为本发明实施例1中间歇连续波波形图；

图5为本发明实施例1中方波调制连续波波形图；

图6为本发明实施例2中差模干扰试验方法的一个具体示例的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通；可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种差模干扰试验装置，应用于智能电表抗电磁干扰测试试验，如图1所示，包括：信号处理模块4、干扰发生模块2、耦合去耦网络模块3、功率源模块1等。信号处理模块4与干扰发生模块2连接，用于为干扰发生模块2提供干扰信号参数并控制干扰发生模块2生成所需的干扰信号。干扰发生模块2与耦合去耦网络模块3连接，用于生成测试被检设备的干扰信号。耦合去耦网络模块3与被检设备连接，用于将干扰信号耦合到被检设备的单一电流回路中。以及功率源模块1分别与信号处理模块4、干扰发生模块2和被检设备连接，用于为信号处理模块4和干扰发生模块2提供工作电源并为被检设备提供工频电压和电流。工作时，将干扰信号耦合到被检设备的单一电流回路中，使智能电表处于受干扰状态，测试智能电表的误差，试验系统根据预设值完成2kHz-150kHz范围内扫频测试，整个过程可由软件自动控制，得到频率误差曲线以及敏感频率点的误差数据，生成试验报告。

上述差模干扰试验装置，通过信号处理模块控制干扰生成模块，经耦合去耦网络模块将干扰信号输入被检设备智能电表，根据信号处理模块的干扰信号预设值完成2kHz-150kHz范围内扫频测试，整个过程可由软件自动控制，得到误差数据，填补了领域内的空白。

优选地，信号处理模块4包括：微处理器单元、按键单元、显示单元和通信单元，微处理器单元分别与按键单元、显示单元、通信单元和干扰发生模块2连接，用于控制显示单元的显示内容，控制通信单元的通信联接。

优选地，干扰发生模块2包括：正弦波发生器单元、功率放大器单元等。正弦波发生器单元分别与信号处理模块4和功率放大器单元连接，用于在信号处理模块4控制下生成干扰波形；功率放大器单元与耦合去耦网络模块3连接，用于放大干扰波形并输出。

优选地，干扰波形为连续波(如图3所示)、间歇连续波(如图4所示)或方波调制连续波(如图5所示)。连续波：从设定的起始频率开始，以步进比率连续增加扫频频率，到终止频率停止。频率切换时没有间隔，连续切换。每个频率的波形保持设定的驻留时间后再切换下一个频率。间歇连续波：从设定的起始频率开始，以步进比率连续增加扫频频率，到终止频率停止。每个频率的波形保持驻留时间后停止输出电流，暂停300ms±200ns后输出下个频率的波形。方波调制连续波：从设定的起始频率开始，以步进比率连续增加频率，到终止频率停止。每个频率的波形保持驻留时间可设置，在驻留时间内由不同的调制频率方波进行调制，占空比为50％。

优选地，耦合去耦网络模块3包括：第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第五电感L5、第六电感L6、第七电感L7、第八电感L8、第九电感L9和第十电感L10。

第一电容C1的一端和第一电感L1的一端分别与干扰发生模块2的第一输出端连接，第一电容C1的另一端和第二电感L2的一端分别与干扰发生模块2的第二输出端连接，第一电感L1的另一端分别与第三电感L3的一端、第九电感L9的一端、第十电容C10的一端和被检设备的电流输入端连接，第二电感L2的另一端分别与第四电感L4的一端、第十电感L10的一端、第十电容C10的另一端和被检设备的零线端连接，第三电感L3的另一端分别与第二电容C2的一端、第五电感L5的一端和第三电容C3的一端连接，第四电感L4的另一端分别与第二电容C2的另一端、第六电感L6的一端和第四电容C4的一端连接，第九电感L9的另一端分别与第三电容C3的另一端、第七电感L7的一端和第九电容C9的一端连接，第十电感L10的另一端分别与第四电容C4的另一端、第八电感L8的一端和第九电容C9的另一端连接，第五电感L5的另一端与第五电容C5的一端连接，第六电感L6的另一端与第六电容C6的一端连接，第七电感L7的另一端与第七电容C7的一端连接，第八电感L8的另一端与第八电容C8的一端连接，第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7和第八电容C8的另一端分别接地。耦合去耦网络模块可有效滤除共模电流，完成差模干扰测试，提高检测精度。

优选地，功率源模块1包括：电流发生器11和电压发生器12等。电流发生器11与被检设备的电流输入端连接，用于为被检设备提供工频电流；电压发生器12与被检设备的电压输入端连接，用于为被检设备提供工频电压，电压发生器12分别与信号处理模块4和干扰发生模块2的电源端连接，用于为信号处理模块4和干扰发生模块2提供工作电源。

优选地，干扰发生模块2在信号处理模块4控制下生成频率值范围为2kH-150kH的干扰信号，以完成2kHz-150kHz范围内扫频测试。

实施例2

本实施例提供一种差模干扰试验方法，采用实施例1中的差模干扰试验装置，该方法包括以下步骤：

S1、信号处理模块4输出干扰信号参数给干扰发生模块2；

S2、干扰发生模块2接收到干扰信号参数后反馈发送应答信号给信号处理模块4；

S3、信号处理模块4接收到应答信号后输出控制生成信号给干扰发生模块2；

S4、干扰发生模块2接收到控制生成信号后生成测试被检设备的干扰信号经耦合去耦网络模块3输出给被检设备；

S5、干扰信号驻留一段时间后，获取被检设备显示的表数值，比较表数值与干扰发生模块2生成的干扰信号，获得被检设备误差数据。

优选地，S4中生成的干扰信号频率值范围为2kH-150kH。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.差模干扰试验装置，其特征在于，包括：

信号处理模块(4)，与干扰发生模块(2)连接，用于为干扰发生模块(2)提供干扰信号参数并控制干扰发生模块(2)生成所需的干扰信号；

干扰发生模块(2)，与耦合去耦网络模块(3)连接，用于生成测试被检设备的干扰信号；

耦合去耦网络模块(3)，与被检设备连接，用于将干扰信号耦合到被检设备的单一电流回路中；以及

功率源模块(1)，分别与信号处理模块(4)、干扰发生模块(2)和被检设备连接，用于为信号处理模块(4)和干扰发生模块(2)提供工作电源并为被检设备提供工频电压和电流。

2.根据权利要求1所述的差模干扰试验装置，其特征在于，所述信号处理模块(4)包括：微处理器单元、按键单元、显示单元和通信单元，微处理器单元分别与按键单元、显示单元、通信单元和干扰发生模块(2)连接，用于控制显示单元的显示内容，控制通信单元的通信联接。

3.根据权利要求1所述的差模干扰试验装置，其特征在于，所述干扰发生模块(2)包括：

正弦波发生器单元，分别与信号处理模块(4)和功率放大器单元连接，用于在信号处理模块(4)控制下生成干扰波形；和

功率放大器单元，与耦合去耦网络模块(3)连接，用于放大所述干扰波形并输出。

4.根据权利要求3所述的差模干扰试验装置，其特征在于，所述干扰波形为连续波、间歇连续波或方波调制连续波。

5.根据权利要求1所述的差模干扰试验装置，其特征在于，所述耦合去耦网络模块(3)包括：第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第四电容(C4)、第五电容(C5)、第六电容(C6)、第七电容(C7)、第八电容(C8)、第九电容(C9)、第十电容(C10)、第一电感(L1)、第二电感(L2)、第三电感(L3)、第四电感(L4)、第五电感(L5)、第六电感(L6)、第七电感(L7)、第八电感(L8)、第九电感(L9)和第十电感(L10)；

第一电容(C1)的一端和第一电感(L1)的一端分别与干扰发生模块(2)的第一输出端连接，第一电容(C1)的另一端和第二电感(L2)的一端分别与干扰发生模块(2)的第二输出端连接，第一电感(L1)的另一端分别与第三电感(L3)的一端、第九电感(L9)的一端、第十电容(C10)的一端和被检设备的电流输入端连接，第二电感(L2)的另一端分别与第四电感(L4)的一端、第十电感(L10)的一端、第十电容(C10)的另一端和被检设备的零线端连接，第三电感(L3)的另一端分别与第二电容(C2)的一端、第五电感(L5)的一端和第三电容(C3)的一端连接，第四电感(L4)的另一端分别与第二电容(C2)的另一端、第六电感(L6)的一端和第四电容(C4)的一端连接，第九电感(L9)的另一端分别与第三电容(C3)的另一端、第七电感(L7)的一端和第九电容(C9)的一端连接，第十电感(L10)的另一端分别与第四电容(C4)的另一端、第八电感(L8)的一端和第九电容(C9)的另一端连接，第五电感(L5)的另一端与第五电容(C5)的一端连接，第六电感(L6)的另一端与第六电容(C6)的一端连接，第七电感(L7)的另一端与第七电容(C7)的一端连接，第八电感(L8)的另一端与第八电容(C8)的一端连接，第五电容(C5)、第六电容(C6)、第七电容(C7)和第八电容(C8)的另一端分别接地。

6.根据权利要求1所述的差模干扰试验装置，其特征在于，所述功率源模块(1)包括：

电流发生器(11)，与被检设备的电流输入端连接，用于为被检设备提供工频电流；和

电压发生器(12)，与被检设备的电压输入端连接，用于为被检设备提供工频电压，分别与信号处理模块(4)和干扰发生模块(2)的电源端连接，用于为信号处理模块(4)和干扰发生模块(2)提供工作电源。

7.根据权利要求1-6任一项所述的差模干扰试验装置，其特征在于，所述干扰发生模块(2)在信号处理模块(4)控制下生成频率值范围为2kHz-150kHz的干扰信号。

8.差模干扰试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、信号处理模块(4)输出干扰信号参数给干扰发生模块(2)；

S2、干扰发生模块(2)接收到所述干扰信号参数后反馈发送应答信号给信号处理模块(4)；

S3、信号处理模块(4)接收到所述应答信号后输出控制生成信号给干扰发生模块(2)；

S4、干扰发生模块(2)接收到所述控制生成信号后生成测试被检设备的干扰信号经耦合去耦网络模块(3)输出给被检设备；

S5、干扰信号驻留一段时间后，获取被检设备显示的表数值，比较所述表数值与干扰发生模块(2)生成的干扰信号，获得被检设备误差数据。

9.根据权利要求8所述的差模干扰试验方法，其特征在于，S4中生成的干扰信号频率值范围为2kHz-150kHz。