Faits :
A.
Par jugement du 3 avril 2017, la Cour des affaires pénales du Tribunal pénal fédéral a condamné X._, pour fraude électorale, à une peine pécuniaire de 2 jours-amende à 200 fr. le jour, avec sursis pendant 2 ans, et a refusé de lui accorder une indemnité fondée sur l'<ref-law>.
En substance, le Tribunal pénal fédéral a retenu les faits suivants.
A.a. Originaire de A._, X._ est né en 1969. En 2002, il a été engagé comme journaliste auprès de la chaîne régionale B._. Dès 2004, il a été engagé comme journaliste à C._, tout d'abord au bureau régional D._, puis au bureau régional E._ à partir de 2007. Il occupe actuellement le poste de F._ à C._.
A.b. Le 29 septembre 2008, X._, jusqu'alors domicilié dans le canton de Genève, a annoncé à l'Office cantonal de la population et des migrations (ci-après : OCPM) son départ pour G._, en H._. Le 1er janvier 2015, il a annoncé à l'OCPM son retour dans le canton de Genève, en provenance de G._, déclarant être domicilié à I._.
Le 4 février 2015, la Poste suisse a commencé à expédier le matériel de vote relatif aux votations cantonales et fédérales du 8 mars 2015, destiné aux électeurs résidant à l'étranger. Ce matériel contenait une brochure explicative relative à l'objet du vote cantonal, une brochure explicative relative aux deux objets de vote fédéraux, une notice rectificative du Conseil fédéral concernant le second objet de vote fédéral, un bulletin de vote, une enveloppe de vote destinée au vote par correspondance ou au local de vote, une carte de vote, contenant notamment les codes permettant à l'électeur de voter électroniquement, ainsi que la mention suivante :
"Sanctions pénales
Est passible d'emprisonnement ou d'amende en application des articles 279 à 283 du code pénal, quiconque :
- se présente sous une fausse identité ou atteste faussement de l'identité d'un autre électeur;
- signe pour un tiers la carte de vote, sauf si ce tiers est incapable de le faire lui-même pour cause d'infirmité;
- vote plus d'une fois dans une même opération électorale;
- reproduit sans droit ou contrefait un bulletin;"
Une enveloppe contenant le matériel de vote précité a été adressée à X._ à son adresse en H._, car l'intéressé était inscrit au registre des électeurs résidant à l'étranger.
Le 9 février 2015, la Poste suisse a commencé à expédier le matériel de vote relatif aux mêmes votations du 8 mars 2015, destiné aux électeurs résidant dans le canton de Genève. Ce matériel contenait les mêmes documents que ceux adressés aux électeurs résidant à l'étranger. La carte de vote, quoique présentant des différences formelles - s'agissant notamment de la couleur -, contenait aussi les codes permettant à l'électeur de voter électroniquement, ainsi que la même mention que celle déjà citée relative aux sanctions pénales. Une enveloppe contenant le matériel de vote précité a été adressée à X._ à son adresse en Suisse, car l'intéressé était inscrit au rôle électoral de I._.
A.c. Le 3 mars 2015, à 8 h 03, la plateforme informatique enregistrant les votes électroniques a enregistré le vote effectué au nom de X._, en tant que "Suisse résidant", à partir d'une adresse IP correspondant à un ordinateur sis dans les locaux de son employeur à J._.
Le même jour, à 8 h 07, la même plateforme informatique a enregistré un second vote au nom de X._, effectué en tant que "Suisse de l'étranger", à partir de la même adresse IP.
A.d. Le 3 mars 2015, à 9 h, soit moins d'une heure après avoir procédé aux deux votes litigieux, le recourant a participé à une conférence téléphonique avec sa cheffe de rubrique, qu'il a jugée intéressée par un sujet relatif à la problématique de l'envoi de matériel de vote à double. Aux alentours de 11 h, il a pris contact téléphoniquement avec K._, vice-Chancelier de la Chancellerie d'Etat du canton de Genève. A cette occasion, le recourant a en substance déclaré au prénommé qu'il avait reçu deux fois le matériel de vote, qu'il avait reçu confirmation, par "d'autres personnes", qu'il n'était pas seul dans cette situation, qu'il avait pu voter deux fois avec ce matériel sans que le processus Internet ne soit interrompu et sans message d'alerte, qu'il était en train de réaliser un reportage sur ce problème, qu'il souhaitait pouvoir interviewer un employé du service des votations au sujet de cette "anomalie" et se renseigner sur la question de savoir si le "double vote" avait été pris en compte ou invalidé. K._ a en substance répondu que le recourant avait reçu le matériel de vote à double car les délais de finalisation des registres électoraux pour les citoyens genevois et pour les Suisses de l'étranger ne coïncidaient pas, que la situation était connue et pouvait également se présenter dans d'autres cantons, que la Chancellerie d'Etat genevoise comptait sur le civisme des électeurs, que dès lors que le recourant disposait de deux matériels de vote distincts, avec des numéros de cartes de vote différents, il n'était pas possible d'identifier le double vote, et que le système de vote électronique n'était pas en cause, puisque le double vote aurait pu également se produire par la voie postale ou à l'urne.
Le 9 mars 2015, un reportage d'environ 2 minutes, co-signé par le recourant, a été diffusé sur la chaîne de télévision C._. Ce reportage commençait par l'introduction suivante :
"Voter deux fois sur le même objet, c'est illégal, mais c'est possible. Que ce soit par internet ou par correspondance, à partir du moment où un citoyen reçoit deux fois le matériel de vote, il pourra voter deux fois, sans que cette anomalie soit détectée. Une singularité qui touche les Suisses de l'étranger et les cantons qui centralisent les listes d'électeurs. Prenons un citoyen suisse qui vit à l'étranger : un mois avant la votation il reçoit son matériel de vote, puis il déménage pour revenir en Suisse, s'inscrit à son office cantonal de la population et là, il y a une chance pour qu'il reçoive ou puisse demander un deuxième bulletin de vote."
Suivait l'intervention en ces termes du chef de la Division droits politiques du canton de Vaud :
"Dans ces cas-là, il y aura effectivement tricherie de la personne puisqu'elle sait très bien qu'elle a voté [...] et elle redemande du matériel de vote pour voter une deuxième fois, alors même que, dans les dispositions qui sont communiquées au citoyen, en tout cas dans le canton de Vaud, il y a un avertissement clair qu'il est interdit, pénalement parlant, de voter une deuxième fois dans un même scrutin."
Le reportage se poursuivait sur la question du nombre de personnes concernées par le phénomène :
"En 2013, 20'732 citoyens suisses de l'étranger en âge de voter sont revenus en Suisse. Cela représente en moyenne 1'727 personnes par mois. Au minimum, il faut justement un mois au Consulat pour mettre à jour les listes d'électeurs inscrits et les renvoyer à Berne. C'est dans ce mois de carence, avant une votation, que se glisse l'anomalie. Cela concerne donc potentiellement 1'727 citoyens pour chaque votation. De quoi parfois faire basculer un vote."
Suivait l'intervention en ces termes du chef du Service votations et élections du canton de Genève :
"C'est un risque, à ma connaissance, qui est connu dans la majorité des cantons, voire tous les cantons. C'est un risque qui est assumé pour ne pas exclure les électeurs du droit de vote. Les cantons recherchent des solutions. Une des solutions serait un identifiant unique, dans le cadre d'un registre centralisé fédéral des électeurs domiciliés à l'étranger."
Le reportage se concluait enfin comme il suit :
"Une solution dont la mise en oeuvre n'est pas prévue pour demain. La Chancellerie de la Confédération n'a pas connaissance de discussions sur ce sujet. En attendant, un petit nombre de citoyens, certains malveillants, pourront donc continuer à fausser le résultat des élections."
A.e. Le 27 mars 2015, la Chancellerie d'Etat du canton de Genève a dénoncé X._ au Ministère public genevois en raison des faits précités. Le 13 avril 2016, le Ministère public de la Confédération (ci-après : MPC) a ordonné la jonction, en mains des autorités fédérales, de la poursuite des faits reprochés au prénommé en lien avec la votation fédérale et de ceux relatifs à la votation cantonale. Le 9 juin 2016, le Département fédéral de justice et police a accordé au MPC l'autorisation de poursuivre X._, sur la base de l'<ref-law>, en raison des faits dénoncés.
B.
X._ forme un recours en matière pénale au Tribunal fédéral contre ce jugement, en concluant, avec suite de dépens, principalement à sa réforme en ce sens qu'il est acquitté et, subsidiairement, à son annulation et au renvoi de la cause à l'autorité précédente pour nouvelle décision.
C.
Invités à se déterminer, le Ministère public de la Confédération et la Cour des affaires pénales du Tribunal pénal fédéral ont renoncé à déposer une réponse.

Considérant en droit :
1.
Le recourant conteste l'établissement des faits et l'appréciation des preuves à laquelle s'est livrée l'autorité précédente.
1.1. Le Tribunal fédéral est lié par les constatations de fait de la décision entreprise (<ref-law>), à moins que celles-ci n'aient été établies en violation du droit ou de manière manifestement inexacte au sens des art. 97 al. 1 et 105 al. 2 LTF, soit pour l'essentiel de façon arbitraire au sens de l'art. 9 Cst. La notion d'arbitraire a été rappelée récemment dans l'arrêt publié aux <ref-ruling>, auquel on peut se référer. En bref, une décision n'est pas arbitraire du seul fait qu'elle apparaît discutable ou même critiquable; il faut qu'elle soit manifestement insoutenable, et cela non seulement dans sa motivation mais aussi dans son résultat (<ref-ruling> consid. 4.3 p. 380). En matière d'appréciation des preuves et d'établissement des faits, il n'y a arbitraire que lorsque l'autorité ne prend pas en compte, sans aucune raison sérieuse, un élément de preuve propre à modifier la décision, lorsqu'elle se trompe manifestement sur son sens et sa portée, ou encore lorsque, en se fondant sur les éléments recueillis, elle en tire des constatations insoutenables (<ref-ruling> consid. 2.3 p. 266 et les références citées). Le Tribunal fédéral n'entre en matière sur les moyens fondés sur la violation de droits fondamentaux, dont l'interdiction de l'arbitraire, que s'ils ont été invoqués et motivés de manière précise (<ref-law>; <ref-ruling> consid. 2.4 p. 368). Les critiques de nature appellatoire sont irrecevables (<ref-ruling> consid. 2.4 p. 368 et les références citées).
1.2. S'agissant des intentions du recourant, l'autorité précédente a considéré que celui-ci savait que le fait, pour un électeur, de voter plus d'une fois dans une même opération électorale était constitutif d'un délit pénal, expressément rappelé sur les cartes de vote fournies aux électeurs genevois. Le recourant avait d'ailleurs admis durant l'instruction qu'il s'était senti "mal" au moment de voter pour la seconde fois, en se disant qu'il y avait "peut-être une faille dans le système du vote électronique, mais également parce [qu'il avait] lu les dispositions pénales concernant la fraude électorale." Durant l'instruction, le recourant avait déclaré :
"J'étais persuadé qu'en entrant le code électronique figurant sur le second bulletin de vote, le système allait m'indiquer que je ne pouvais pas voter en me rappelant les dispositions légales à ce sujet."
Durant les débats, il avait tempéré cette affirmation, en déclarant qu'il était "quasiment certain" de cela, "entre 90 et 99%". Il ne pouvait toutefois être retenu que l'intéressé nourrissait à cet égard une quasi-certitude. Le recourant avait déclaré aux débats que sa démarche s'inscrivait dès le départ dans le cadre d'une investigation journalistique. Il n'avait par contre pas été en mesure de mentionner le moindre élément concret qui aurait pu faire naître en lui la quasi-certitude que le système informatique allait empêcher le second vote. Au contraire, le recourant s'était contenté de faire état d'un système qu'il avait imaginé. Les deux cartes de vote que le recourant avait reçues présentaient des couleurs et des codes différents. L'une portait la mention "Suisse de l'étranger" et l'autre celle de la commune suisse de domicile. Toutes deux comportaient le rappel des dispositions pénales applicables en matière de vote. Ainsi, il était exclu que le recourant eût pu être persuadé qu'en entrant le code électronique figurant sur le second bulletin de vote le système allait lui indiquer qu'il ne pouvait pas voter. Au contraire, l'autorité précédente a considéré que le recourant tenait pour très possible que le système informatique ne bloquerait pas son second vote, puisque son sujet journalistique résidait précisément dans le fait qu'il soit possible de voter deux fois sur le même sujet. Ce dernier point était attesté par la teneur même du reportage télévisé réalisé par l'intéressé. Cela résultait également des déclarations du recourant durant l'instruction :
"Je me suis dit que si j'avais reçu deux enveloppes de vote, je n'étais probablement pas le seul et qu'il y avait dès lors un problème au niveau du fonctionnement démocratique et donc, de par mon métier, un sujet à traiter."
Or, selon l'autorité précédente, le "problème au niveau du fonctionnement démocratique" et le potentiel sujet à traiter consistaient dans la possibilité, manifestement envisagée par le recourant, que le système ne bloque pas le second vote entrepris par un citoyen ayant reçu deux matériels de vote. Ainsi, avant d'agir et quand bien même il disposait encore de plus de cinq jours pour voter par voie électronique, le recourant ne s'était renseigné auprès de la Chancellerie d'Etat genevoise ni sur l'existence d'un système d'alerte, ni sur celle d'un système automatique d'invalidation du second vote, ni sur la possibilité, le cas échéant, d'annuler un second vote après coup. Après avoir agi, le recourant avait déclaré, pour la première fois lors des débats, qu'il avait demandé au vice-Chancelier d'annuler son second vote. Il n'avait toutefois pas obtenu de réponse à sa demande, ni insisté pour en obtenir une. Durant les débats, il avait précisé être persuadé que le vice-Chancelier lui avait dit que la chancellerie n'avait pas pu annuler son second vote. Il avait également déclaré qu'en tout état de cause, puisque la Chancellerie d'Etat avait été informée de son double vote, il suffisait qu'elle retranche le vote irrégulier au moment du décompte final. Le recourant avait toutefois déclaré que personne ne lui avait demandé ce qu'il avait voté. Il avait en conséquence dû admettre que la chancellerie ne pouvait pas retrancher son second vote lors du décompte final, puisqu'elle ignorait dans quel sens il avait exprimé sa voix, tant la première que la seconde fois.
1.3. Dans une section de son mémoire de recours intitulée "en fait", le recourant livre son propre exposé des événements. Il se distancie sur plusieurs points des faits retenus par l'autorité précédente et introduit par ailleurs divers éléments qui ne ressortent pas du jugement attaqué, en se référant aux pièces du dossier. Il fait ainsi grief à l'autorité précédente d'avoir ignoré divers faits qu'il considère comme pertinents, tout en critiquant implicitement l'appréciation de certains moyens de preuve. Ce faisant, le recourant développe une argumentation purement appellatoire, dès lors qu'il ne prétend, ni ne démontre, que l'autorité précédente aurait apprécié les preuves ou établi les faits de manière arbitraire. Son argumentation est ainsi irrecevable à cet égard.
Par ailleurs, le recourant soutient que, contrairement à ce qu'a retenu l'autorité précédente, il n'aurait pas été nécessaire de savoir dans quel sens il avait voté la seconde fois pour retrancher son vote irrégulier lors du décompte des bulletins. Il se prévaut à cet égard de pièces produites par la Chancellerie d'Etat genevoise à l'appui de sa dénonciation, lesquelles révèlent l'identité du votant, son adresse IP ainsi que l'heure du vote. Selon le recourant, ainsi qu'il aurait pu l'anticiper avant de procéder à l'opération litigieuse, la chancellerie aurait ainsi pu déceler et annuler son double vote. L'argumentation du recourant tombe à faux. En effet, l'autorité précédente a retenu qu'il était impossible de retirer le second vote du recourant du décompte final du scrutin. Elle n'a en revanche nullement retenu qu'il aurait été impossible d'annuler les deux votes litigieux. Quoi qu'il en soit, le recourant ne démontre aucunement qu'une telle "annulation" aurait été techniquement réalisable par le seul fait que son double vote fût connu. Mal fondé, le grief doit ainsi être rejeté.
2.
Le recourant fait grief à l'autorité précédente d'avoir violé l'<ref-law>.
2.1. L'<ref-law> fait partie des délits contre la volonté populaire (art. 279-284 CP). Il vise à protéger l'exactitude de la constatation de la volonté populaire. Il prévoit notamment que celui qui, sans en avoir le droit, aura pris part à une élection, à une votation ou signé une demande de référendum ou d'initiative sera puni d'une peine privative de liberté de trois ans au plus ou d'une peine pécuniaire (ch. 1 al. 2). Cette disposition érige en fraude électorale les actes par lesquels l'auteur prend part à une votation ou à une élection à laquelle il n'est pas autorisé à participer selon les dispositions légales et qui ont pour effet de modifier le résultat de l'opération électorale quant au nombre d'électeurs qui y ont pris part. Tel est le cas lorsque l'auteur n'est pas titulaire du droit politique en cause en raison de son domicile, de son âge ou de sa nationalité, ou qu'il exerce une deuxième fois un droit qu'il avait déjà épuisé. L'infraction à l'<ref-law> est consommée avec la participation non autorisée, sans qu'il soit nécessaire que le résultat du scrutin soit faussé (<ref-ruling> consid. 1.1.1 p. 71 s. et les références citées).
L'infraction à l'<ref-law> est intentionnelle. L'intention doit porter sur tous les éléments objectifs de celle-ci. Le dol éventuel suffit (MATHILDE VON WURSTEMBERGER, in Commentaire romand, Code pénal II, 2017, no 13 ad <ref-law>; STEFAN FLACHSMANN, in StGB Kommentar, 19ème éd. 2013, no 4 ad <ref-law>).
Selon l'<ref-law>, agit intentionnellement quiconque commet un crime ou un délit avec conscience et volonté. L'auteur agit déjà avec intention, sous la forme du dol éventuel, lorsqu'il tient pour possible la réalisation de l'infraction et l'accepte pour le cas où celle-ci se produirait (<ref-ruling> consid. 4.1 p. 16). Déterminer ce qu'une personne a su, envisagé, voulu ou accepté relève du contenu de sa pensée, à savoir de faits "internes", partant, des constatations de fait (<ref-ruling> consid. 6.3 p. 375 et les références citées). Est en revanche une question de droit celle de savoir si l'autorité cantonale s'est fondée sur une juste conception de la notion de dol éventuel et si elle l'a correctement appliquée au vu des éléments retenus (<ref-ruling> consid. 4.2.3 p. 4 s.).
Il y a dol éventuel lorsque l'auteur envisage le résultat dommageable, mais agit néanmoins, même s'il ne le souhaite pas, parce qu'il s'en accommode pour le cas où il se produirait (<ref-ruling> consid. 4.2.3 p. 4). Parmi les éléments extérieurs permettant de conclure que l'auteur s'est accommodé du résultat dommageable pour le cas où il se produirait figurent notamment la probabilité, connue par l'auteur, de la réalisation du risque et l'importance de la violation du devoir de prudence. Plus celles-ci sont grandes, plus sera fondée la conclusion que l'auteur, malgré d'éventuelles dénégations, avait accepté l'éventualité de la réalisation du résultat dommageable (<ref-ruling> consid. 8.4.1 p. 84; <ref-ruling> consid. 2.3.3 p. 18). Ainsi, le dol éventuel peut notamment être retenu lorsque la réalisation du résultat devait paraître suffisamment vraisemblable à l'auteur pour que son comportement ne puisse raisonnablement être interprété que comme une acceptation de ce risque (<ref-ruling> consid. 4.2.3 p. 4; <ref-ruling> consid. 5.3 p. 226).
2.2. Le recourant conteste avoir eu l'intention d'exercer de façon illicite ses droits politiques. Il soutient qu'il entendait uniquement "tester le système de vote électronique", "en sa qualité de journaliste et au nom de l'intérêt public et du droit à l'information des citoyens".
S'agissant de la volonté du recourant, l'autorité précédente a constaté que ce dernier n'avait pas souhaité, par son double vote, modifier le résultat de l'opération électorale quant au nombre d'électeurs qui y avaient pris part. Elle a en revanche considéré que l'intéressé s'était accommodé de la perspective d'un second vote susceptible de modifier le résultat des opérations électorales du 8 mars 2015.
Cette appréciation ne saurait - en droit - être suivie, faute d'éléments suffisants permettant d'en déduire la concrétisation du dol éventuel. En effet, le recourant a réalisé les éléments constitutifs objectifs de l'infraction dans le seul but de déceler une "anomalie", dont il soupçonnait l'existence après avoir reçu deux fois son matériel de vote et, cas échéant, d'en alerter l'opinion publique afin de préserver la bonne marche des votations. Le corollaire de cette démarche a consisté à prendre contact avec la Chancellerie d'Etat du canton de Genève, moins de 3 heures après avoir agi, afin de la confronter à son double vote et de comprendre quels mécanismes étaient ou seraient instaurés pour contrer une éventuelle atteinte à la constatation de la volonté populaire. Ainsi, on ne saurait considérer que le recourant se serait accommodé d'une éventuelle inexactitude dans la constatation du résultat des votations - soit du résultat d'une infraction à l'<ref-law> -, dès lors que l'intégralité de sa démarche visait au contraire à s'assurer, et au besoin à protéger, le bon fonctionnement de l'institution démocratique à laquelle l'autorité précédente lui reproche d'avoir porté atteinte. En d'autres termes, le recourant n'a nullement été animé par une intention délicteuse, soit la volonté - même par dol éventuel - de voir l'infraction consommée. A cet égard, il convient de relever que le recourant ne pouvait, après avoir alerté la Chancellerie d'Etat et lui avoir signalé ses agissements, raisonnablement penser que son double vote risquait d'être comptabilisé. Enfin, le raisonnement de l'autorité précédente conduirait au résultat paradoxal selon lequel tout en admettant que le recourant avait pour dessein de préserver en définitive l'exactitude de la constatation de la volonté populaire, il aurait par ailleurs accepté de porter atteinte à ce même bien juridique.
Il découle de ce qui précède que l'autorité précédente a violé le droit fédéral en considérant que l'élément subjectif de l'infraction à l'<ref-law> était réalisé et en condamnant le recourant pour fraude électorale. Le recours doit être admis sur ce point, le jugement attaqué annulé et la cause renvoyée à l'autorité précédente pour qu'elle acquitte le recourant.
Compte tenu de ce qui précède, le grief du recourant concernant la violation de l'art. 10 CEDH n'a plus d'objet.
3.
Le recours doit être admis, l'arrêt attaqué annulé et la cause renvoyée à l'autorité précédente pour nouvelle décision. Le recourant, qui obtient gain de cause, ne supportera pas de frais judiciaires (<ref-law>) et peut prétendre à de pleins dépens, à la charge de la Confédération (art. 68 al. 1 et 2 LTF).

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce :
1.
Le recours est admis, le jugement attaqué est annulé et la cause est renvoyée à la Cour des affaires pénales du Tribunal pénal fédéral pour nouvelle décision.
2.
Il n'est pas perçu de frais judiciaires.
3.
La Confédération (Ministère public de la Confédération) versera au recourant une indemnité de 3'000 fr. à titre de dépens pour la procédure devant le Tribunal fédéral.
4.
Le présent arrêt est communiqué aux parties et au Tribunal pénal fédéral, Cour des affaires pénales.
Lausanne, le 18 avril 2018
Au nom de la Cour de droit pénal
du Tribunal fédéral suisse
Le Président : Denys
Le Greffier : Graa