智能电能表电磁干扰分析及应用

创新背景：智能电能表是电能交易的计量器具，使用遍及千家万户。电磁干扰会引起电能表无负荷、小负荷计量失准，以及电能表软件故障，降低电力公共事业服务优质度，影响贸易公平，损害企业形象。本项目实施之前，尚无有效措施消除智能电能表在现场运行时存在的电磁干扰问题。金萍同志从事电能表检测工作25年，经历了机械式电能表、电子式电能表、智能电能表的更新换代过程，积累了丰富的理论知识和实践经验，针对智能电能表电磁干扰问题，在结构设计、安装方式、软件性能检测等方面取得了系列创新成果。 
主要技术创新：1）提出智能电能表硬件抗电磁干扰改进措施。先后设计两代锰铜采样回路结构，不断减小等效耦合线圈面积，并通过标准化现场安装方式，逐步降低电磁干扰对智能电能表的影响，正常运行状态下，无负荷、小负荷电能计量失准的概率分别由0.5%和0.2%降低到零。2）发明防外界电磁场干扰的结构辅助设计方法。应用有限元分析软件，建立智能电能表三维电磁场仿真模型，研究不同强度、不同类型的电磁场影响，为电能表防电磁场干扰结构设计提供依据。与传统方法相比，该方法设计效率提升80%，分析准确度提高50%。3）研制国内首套智能电能表软件故障检测评估系统装置。总结提炼电磁干扰现场典型工况类型参数，模拟现场干扰环境，发明智能电能表电磁干扰下的软件故障检测评估系统装置，提出了软件故障测试方法，编制了软件检测规范，建立了智能电能表软件品质评价指标体系，将软件故障检出率由15%提升到85%。 
知识产权及评价：本成果历时7年，以国网江苏省电力公司科技项目为支撑，在智能电能表抗电磁干扰改进措施、防电磁干扰结构辅助设计和软件故障检测等方面开展了关键技术研究，获授权发明专利1件、软件著作权1件、实用新型专利4件，撰写论著2部，发表论文4篇。由汪槱生院士等专家组成的鉴定委员会认为：“本成果促进了智能用电计量与采集终端检测技术的发展，推动了终端产品可靠性的提升，提高了电网的智能化和安全经济运行水平，总体达到国际领先水平”，中国计量院王磊教授等专家认为“研究成果在基于典型现场工况模拟的软件故障黑盒测试方法、基于EEPROM数据读写的软件故障白盒测试方法、智能电能表软件品质评价指标体系方面达到了国内领先水平”。 
推广及效益：本项目在智能电能表设计、制造、检测及安装过程中得到了广泛应用，提升了智能电能表的抗电磁干扰能力，有效降低了现场运行故障率。林洋、华立、威胜等30余家国内主要智能电能表生产厂家应用本项目成果，对智能电能表内部的信号采样回路进行了抗电磁干扰设计。江苏省内各供电公司应用本项目成果，对智能电能表抗电磁干扰性能进行了检测，规范了智能电能表现场安装方式，将由电磁干扰引起的故障率从1%降低至0.3‰。项目成果在全国范围内成功推广应用，仅江苏电力公司近两年减少的电表更换费用达1298.8万元，经济效益和社会效益显著。