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一种新型的基于光纤传输的高精度功率表

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  • 发布时间:2013/10/14 15:13:26
  • 作者:量值溯源

  高精度功率表一般包括功率单元、传输系统和数据处理显示单元两大部分,功率单元将一次信号转换为低电压、小电流的模拟信号(或数字信号),通过传输系统送给数据处理显示单元实现计算、分析与显示等功能。高精度功率表测量结果的准确性由前端的功率单元(电压、电流)精度和传输系统共同决定。

  影响高精度功率表测量精度的因素主要有如下三点:

  1. 功率单元电压、电流精度指标

  功率单元的电压、电流精度指标,主要体现为电压、电流的比差,直接影响了高精度功率表的测量结果。

  2. 功率单元角差指标

  角差是一次信号与二次信号的相位之差,在功率计算中,电压与电流的相位角之差直接影响了功率的计算结果。特别是在低功率因数下(比如电机空载试验),功率因数越低,同样的角差对功率测量的准确度影响越大。大多数高精度功率表的功率测量准确级的参比条件是功率因数等于1,不明示测量难度大的低功率因数下的准确度指标。

  3. 传输系统

  传输系统是指功率单元与数据处理显示单元之间的传输环节,可以是模拟量或数字量传输的电缆,也可以是数字量传输的光纤。

  为了响应国家“节能减排”的号召,变频调速技术已逐渐普及,现场电磁环境日益复杂,这对高精度功率表的电磁兼容性能提出了更高的要求。当传输环节为模拟量传输时,传输环节容易引入传输损耗及现场电磁干扰,最终影响高精度功率表测量精度。
  为了实现高精度功率表在复杂电磁环境下的高精度测量,湖南银河电气有限公司研制了一种新型的基于光纤传输的高精度功率表——WP4000变频功率分析仪。那么,该高精度功率表是通过什么样的方式来解决上面的这些问题来保证高精度测量的呢?

  如图1所示,WP4000高精度功率表由数字量输出的功率单元,数字量传输系统和数据处理及显示单元构成。

前端数字化的高精度功率表原理框图

图1 前端数字化的高精度功率分析仪

  第一,数字量输出功率单元:采用首创的前端数字化技术及整体溯源技术,将被测量在测量前端(功率单元)进行就地数字化处理,数据处理及显示单元接收的信号为数字信号,功率单元的精度即为WP4000高精度功率表的测量精度。
  第二,功率单元角差:WP4000高精度功率表的功率单元具有极小的角差,并采用独特的相位补偿技术,能实现功率因数在0.05-1范围内的高精度测量。
  第三,数字量传输系统:采用光纤作为传输介质,配合前端数字化技术,将功率单元转换的数字信号通过光纤传输至功率表进行运算与分析,避免了传输过程中引入的电磁干扰及线路传输损耗,保证了长距离传输和强电磁干扰环境下的高精度测量。  

  WP4000高精度功率表一经推出,立即得到了用户的广泛认可。2012年8月12日通过国家科技成果鉴定的变频电量测量仪器基准——ATITAN变频功率标准源的功率测量标准仪表就是特殊定制的A型WP4000高精度功率表。目前,WP4000高精度功率表已为近十个国家级第三方检定机构作为能效计量检定的核心仪器。

一种基于光纤传输的高精度功率表——WP4000变频功率分析仪

图2 一种基于光纤传输的高精度功率表——WP4000变频功率分析仪