CN205049727U - 一种射频辐射抗扰度实验装置及系统 - Google Patents

一种射频辐射抗扰度实验装置及系统 Download PDF

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袁瑞铭
田海亭
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邬小波
魏彤珈
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Abstract

本实用新型提供了一种射频辐射抗扰度实验装置及系统，对被测电能表的抗扰度进行测试，射频辐射抗扰度实验装置包括：信号源、标准源以及标准表；标准源、标准表以及被测电能表相互连接，被测电能表设置于电波暗室，信号源、被测电能表以及标准表通过数据通信接口连接到外部控制设备；信号源通过所述通信接口接收外部控制指令，对被测电能表施加不同频率的电磁干扰信号，标准的表的测量数据和被测电能表的实测数据均通过通信接口传输至外部控制设备以进行射频辐射抗扰度实验。试验过程中每个步进均进行误差测试，可实现在电磁场辐射骚扰过程中的电能表误差测试；试验后通过外部设备生成对智能电能表的误差敏感点曲线，对不同智能电能表性能的分析。

Description

一种射频辐射抗扰度实验装置及系统
技术领域
本实用新型涉及电力技术，具体的讲是一种射频辐射抗扰度实验装置及系统。
背景技术
目前中国的智能电能表已经到达或接近发达国家技术标准，生产和研发能力已经能够满足国际市场的不同需求，而且价格优势明显，在国际市场上有较强的竞争力。随着我国智能电网建设进程的不断推进以及相应的居民递增式阶梯电价改革模式的进行，作为保证居民用电安全的法定计量器具，电能表等相关电能计量工具的技术要求也随之提高。所以电磁兼容试验是检测电能表性能的必不可少的试验项目。
目前，智能电能表的全性能试验共60多项，其中有10项电磁兼容试验。射频电磁场辐射抗扰度试验是10项电磁兼容试验中必不可少的试验项目，此试验项目主要模拟无线电设备对受试智能电能表的影响。
现有技术中，射频电磁场辐射抗扰度试验是在电波暗室中进行，需要试验前读取并记录表计内部数据和时钟偏差，然后将受试智能电能表置于射频电磁场环境中，施加电磁骚扰，骚扰施加完成后，读取并记录试验后的表计内部数据和时钟偏差，看试验前后表计内部数据和时钟偏差是否一致，并检测智能电能表的误差是否超差。现有技术的的射频电磁场辐射抗扰度试验不能有效的监测到受试智能电能表在射频电磁场骚扰环境中是否正常工作，有的智能电能表在试验前后(脱离射频电磁场环境)工作正常而在试验过程中工作不正常，这种情况无法及时的发现，造成了智能电能表安装在长期受射频电磁场骚扰的现场，无法正常工作，影响用户用电的稳定性，影响计量的准确性，对用户和国家均造成损失。
此外，现有技术的射频电磁场辐射抗扰度试验无法对智能电能表的工作状态进行分析，无法通过此项试验分析不同厂家的差异性，无法评定各个智能电能表厂家生产的智能电能表的优劣性，对智能电能表的质量管控不全面。
因此亟需建立全面、精确的，集计量和射频电磁场辐射抗扰度试验为一体的测试系统，实现测试过程中全程监测电能表的工作状态，并以统一的界面进行测试结果显示、将试验过程中各个频点的误差绘制成敏感点曲线进行分析并根据不同厂家在同一试验环境中的差异性进行比对，制定出科学、合理的试验方法，完成完善智能电能表的射频电磁场辐射抗扰度试验，保证居民用电的安全、精确、可靠。
实用新型内容
本实用新型实施例提供了一种射频辐射抗扰度实验装置，对被测电能表的抗扰度进行测试，射频辐射抗扰度实验装置包括：信号源、标准源以及标准表；
所述标准源、标准表以及被测电能表相互连接，所述被测电能表设置于电波暗室，所述信号源、被测电能表以及标准表通过数据通信接口连接到外部控制设备；其中，
信号源通过所述通信接口接收外部控制指令，对被测电能表施加不同频率的电磁干扰信号，标准表的脉冲常数应和被测电能表的脉冲常数相同，标准表的测量数据和被测电能表的实测数据均通过所述通信接口传输至外部控制设备以进行射频辐射抗扰度实验。
本实用新型实施例中，所述的射频辐射抗扰度实验装置还包括：功率放大器、天线；所述的天线通过功率放大器连接到信号源。
本实用新型实施例中，所述的射频辐射抗扰度实验装置还包括：功率计；
所述的功率放大器通过功率计连接到通信接口。
同时，本实用新型实施例还提供一种射频辐射抗扰度实验系统，对被测电能表的抗扰度进行测试，系统包括：射频辐射抗扰度实验装置和试验数据显示装置；其中，
所述的射频辐射抗扰度实验装置包括：信号源、标准源以及标准表；
所述标准源、标准表以及被测电能表相互连接，所述被测电能表设置于电波暗室，并且所述信号源、被测电能表以及标准表通过数据通信接口连接到外部控制设备；
信号源通过所述通信接口接收外部控制指令，对被测电能表施加不同频率的电磁干扰信号，标准表的脉冲常数和被测电能表的脉冲常数相同标准表的测量数据和被测电能表的实测数据均通过所述通信接口传输至外部控制设备；
试验数据显示装置，显示所述标准电能表参数、被测电能表的实测数据以及外部控制设备生成的射频辐射抗扰度实验数据。
本实用新型实施例中，射频辐射抗扰度实验装置还包括：功率放大器、天线；所述的天线通过功率放大器连接到信号源。
本实用新型实施例中，射频辐射抗扰度实验装置还包括：功率计；所述的功率放大器通过功率计连接到通信接口。
为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型提供的一种射频辐射抗扰度实验装置的框图；
图2为本实用新型一实施例中提供射频辐射抗扰度实验装置的框图；
图3为本实用新型实施例提供的一种射频辐射抗扰度实验系统的示意图；
图4为本实用新型一实施方式的示意图；
图5为本实用新型实施例中基于计量与射频电磁场辐射抗扰度试验系统的流程图；
图6为本实用新型一实施例的误差曲线图；
图7为本实用新型一实施例的误差曲线图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型实施例提供了一种射频辐射抗扰度实验装置，对被测电能表的抗扰度进行测试，如图1所示，本实用新型的射频辐射抗扰度实验装置包括：信号源101、标准源102以及标准表103；
标准源102、标准表103以及被测电能表104相互连接，被测电能表104设置于电波暗室，信号源101、被测电能表104以及标准表103通过数据通信接口105连接到外部控制设备；其中，
信号源101过通信接口105接收外部控制指令，对被测电能表104施加不同频率的电磁干扰信号，标准表103根据读取的被测电能表104的脉冲数据测得标准电能表参数，标准电能表参数和被测电能表的实测数据均通过通信接口105传输至外部控制设备以进行射频辐射抗扰度实验。本实施例中，标准表103通过与被测电能表104的连接读取被测电能表104的脉冲读数，以使标准表的脉冲常数和被测电能表的脉冲常数相同
此外，如图2所示，本实用新型实施例中射频辐射抗扰度实验装置还包括：功率放大器106、天线108；天线107通过功率放大器106连接到信号源。
本实用新型实施例中，射频辐射抗扰度实验装置还包括：功率计108；
所述的功率放大器通过功率计108连接到通信接口104。
本实用新型实施例中，标准的表测量数据包括：电压、电流、频率、有功、无功参数、脉冲常数。
本实用新型提供一种集成了计量与射频电磁场辐射抗扰度试验的电能表测试装置，可实现在电磁场辐射骚扰过程中的电能表误差测试。
同时，本实用新型还提供一种射频辐射抗扰度实验系统，对被测电能表的抗扰度进行测试，如图3所示，所述的射频辐射抗扰度实验系统包括：射频辐射抗扰度实验装置202和试验数据显示装置201；
所述的射频辐射抗扰度实验装置202包括：信号源101、标准源102以及标准表103；
标准源102、标准表103以及被测电能表104相互连接，被测电能表102设置于电波暗室，并且信号源101、被测电能表104以及标准表103通过数据通信接口105连接到外部控制设备；其中，
信号源101通过通信接口105接收外部控制指令，对被测电能表104施加不同频率的电磁干扰信号，标准表103根据读取的被测电能表104的脉冲数据测得标准电能表参数，标准电能表参数和被测电能表的实测数据均通过所述通信接口传输至外部控制设备以进行射频辐射抗扰度实验。
试验数据显示装置201，显示所述标准电能表参数、被测电能表的实测数据以及外部控制设备生成的射频辐射抗扰度实验数据。
本实用新型通过试验过程中实时检测的误差数据，对智能电能表在不同频点上的工作状态有明确的认知，为以后智能电能表的选购和故障的处理提供了有效的方案。
为了实现计量检测系统和射频电磁场辐射抗扰度试验系统的集成，达到实时检测智能电能表在射频电磁场环境中的工作状态是否满足标准的要求，本实施例中，外部设备根据计量检测系统的数据绘制出误差曲线，以方便对智能电能表在射频电磁场环境中敏感点的分析和不同厂家在同一射频电磁场环境中的差异性比对，为智能电能表在实际工作中安全可靠地运行提供了有力的保障。
如图4所示为本实用新型一实施方式的示意图，其包括三部分：射频电磁场辐射系统、计量误差检测系统、计算机控制系统。
其中射频电磁场辐射系统主要实现对受试智能电能表施加电磁骚扰信号；计量误差检测系统实现在电磁骚扰的环境中对智能电能表的误差检测与采集；计算机控制系统可控制射频辐射抗扰度系统和计量误差检测系统数据的操作步骤，并具有数据处理、绘图等功能。
计算机控制系统采集电能表参数：电压、电流、频率、有功、无功、接线方式、被测表型号规格及功率因数。
计算机控制系统主要控制的设备：信号源、功率计、标准源、标准表。
本实用新型的具体实施例由电波暗室、信号源、功率计、试验天线、功率放大器组成，信号源实验天线及受试智能电能表设置于电波暗室中。信号源用于在电波暗室中对智能电能表施加频率在80MHz-2GHz、场强为10V/m、步进为1％的电磁骚扰信号。
本实施例中，计量误差检测系统由标准表和标准源构成，采用标准源给受试智能电能表施加额定的电压和电流，同时用标准表与标准源相连接并进行检测，标准表读取受试电能表的脉冲读数，测得在没有电磁场辐射的情况下的标准值，并传输至外部计算机控制系统进行误差的计算，判断受试智能电能表在射频电磁场环境中是否满足标准要求。误差的计算公式：其中x为相对误差；a为实测值(受试智能电能表的实测值)；b为标准值(标准表测得的标准值)。
如图5所示，为本实用新型实施例中基于计量与射频电磁场辐射抗扰度试验系统的流程图。
1)试验前的准备：
试验前应检查计量与射频电磁场辐射抗扰度试验系统的内部连线是否正确，是否牢固可靠；接地是否良好；并按照试验要求，正确的连接受试智能电能表的连线。
2)预热：
将试验所需要的设备打开并预热20分钟，确保试验设备能够稳定可靠地运行。
3)配置试验参数：
通过测试系统配备受试智能电能表的参数，选择接线方式，施加额定的电压电流并读取误差和表计时间。
4)开始试验：
通过计算机控制系统对射频电磁场辐射抗扰度系统和误差检测系统发开始试验的指令，射频电磁场辐射抗扰度系统对受试智能电能表施加电磁骚扰，并通过场强监测设备将试验场强反馈给计算机控制系统，确保试验场强符合标准要求；同时误差检测系统中标准源对受试智能电能表施加额定的电流电压，通过标准表检测受试智能电能表的实时误差数据、内部表计数据、内部表计时钟数据，并将以上数据上传给计算机控制系统。
5)绘制误差曲线并分析：
试验后的误差曲线是根据试验过程中的实时的误差绘制出的曲线，根据误差曲线可以很明确的看出智能电能表在射频电磁场环境中的工作状态是否满足标准要求，并可以根据误差曲线趋向可以找出受试智能电能表在哪个频点波动最大，影响最大，从而确定智能电能表的敏感点；误差曲线确定后可以根据不同厂家的误差曲线进行比对，很明确对比出不同厂家对于射频电磁场辐射抗扰度试验的兼容性的好坏，为智能电表的招标、故障的处理提供了有力的保障。
表1
频点(MHz) 误差值％
80 0.51
90 0.31
100 0.45
200 0.55
300 0.21
400 0.23
500 0.11
600 0.34
700 0.74
800 0.24
900 0.05
1000 0.09
2000 0.15
如图6所示，为本实用新型一实施例中，利用外部设备生成的误差曲线图，表1为对应的误差数据表，由图6和表1可知，受试智能电能表在电磁兼容环境中的工作状态满足标准要求，均未超差。受试智能电能表的误差在700MHz时最大，所以700MHz是受试智能电能表的敏感点，在以后的安装和工作环境中要尽量避免电能表工作在敏感频点附近，保障智能电能表稳定、可靠地运行。
表2
频点(MHz) 误差值％ 误差值％
80 0.51 0.12
90 0.31 0.13
100 0.45 0.14
200 0.55 0.25
300 0.21 0.21
400 0.23 0.26
500 0.11 0.23
600 0.34 0.09
700 0.74 0.14
800 0.24 0.15
900 0.05 0.18
1000 0.09 0.20
2000 0.15 0.22
利用本实用新型的方案，具体实施例中通过误差比对曲线可以很直观的判断出两个不同的智能电能表厂家在同一个电磁兼容环境中的工作状态。如表2和图7所示，两家智能电能表均未超差，但是在电磁兼容环境中各自的稳定性存在差异。很明显的比对出曲线801对应的电能表的质量要好于曲线802对应的电能表，曲线801对应的智能电能表的稳定性高于曲线802对应的电能表。由于智能电能表是我国的法定计量器具，所以智能电能表的稳定性越高越好，稳定性越高，说明智能电能表受外界的干扰越小，越能准确计量用户的用电信息。如果招标采购电能表，明显要选用曲线801对应的电能表。
本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (6)

1.一种射频辐射抗扰度实验装置，对被测电能表的抗扰度进行测试，其特征在于，所述的射频辐射抗扰度实验装置包括：信号源、标准源以及标准表；
所述标准源、标准表以及被测电能表相互连接，所述被测电能表设置于电波暗室，所述信号源、被测电能表以及标准表通过数据通信接口连接到外部控制设备；其中，
信号源通过所述通信接口接收外部控制指令，对被测电能表施加不同频率的电磁干扰信号，标准表的测量数据和被测电能表的实测数据均通过所述通信接口传输至外部控制设备以进行射频辐射抗扰度实验。
2.如权利要求1所述的射频辐射抗扰度实验装置，其特征在于，所述的射频辐射抗扰度实验装置还包括：功率放大器、天线；其中，
所述的天线通过功率放大器连接到信号源。
3.如权利要求2所述的射频辐射抗扰度实验装置，其特征在于，所述的射频辐射抗扰度实验装置还包括：功率计；
所述的功率放大器通过功率计连接到通信接口；
所述的天线通过功率放大器连接到信号源。
4.一种射频辐射抗扰度实验系统，对被测电能表的抗扰度进行测试，其特征在于，所述的射频辐射抗扰度实验系统包括：射频辐射抗扰度实验装置和试验数据显示装置；其中，
所述的射频辐射抗扰度实验装置包括：信号源、标准源以及标准表；
所述标准源、标准表以及被测电能表相互连接，所述被测电能表设置于电波暗室，并且所述信号源、被测电能表以及标准表通过数据通信接口连接到外部控制设备；
信号源通过所述通信接口接收外部控制指令，对被测电能表施加不同频率的电磁干扰信号，标准表的测量数据和被测电能表的实测数据均通过所述通信接口传输至外部控制设备；
试验数据显示装置，显示所述标准表的测量数据、被测电能表的实测数据以及外部控制设备生成的射频辐射抗扰度实验数据。
5.如权利要求4所述的射频辐射抗扰度实验系统，其特征在于，所述的射频辐射抗扰度实验装置还包括：功率放大器、天线；其中，
所述的天线通过功率放大器连接到信号源。
6.如权利要求5所述的射频辐射抗扰度实验系统，其特征在于，所述的射频辐射抗扰度实验装置还包括：功率计；
所述的功率放大器通过功率计连接到通信接口。
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