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变频电量测量仪器发展现状

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  • 发布时间:2013/10/17 8:20:09
  • 作者:AnyWay中国

一、变频电量测量仪器的诞生背景

1、变频电量测量仪器与电机系统节能

  节能减排已经成为21世纪不可回避的话题,国家十二五规划将节能提到了前所未有的高度。电机作为传统的机械动力源,在国民经济建设的各个领域得到广泛的应用,是重要的耗能设备。工信部、质检总局颁布的《电机能效提升计划(2013-2015)》中指出:据统计测算,2011年,我国电机保有量约17亿千瓦,总耗电量约3万亿千瓦时,占全社会总用电量的64%,其中工业领域电机总用电量为2.6万亿千瓦时,约占工业用电的75%。
  20世纪80年代以来,伴随着电力电子技术、微电子技术和现代电机控制理论的迅速发展,交流调速技术逐渐成熟起来,在调速性能上已经达到甚至超过了直流电动机,而且具有低成本、易维护、大容量的明显优势。
  十二五规划中明确指出,利用变频调速是电机系统节能的重要途径
  为挖掘节能潜力,变频调速装置——变频器本身需要进行能效计量检测;
  变频器的谐波会给电机带来附加损耗,需要进行谐波检测和综合能效评测;
  变频器给电网带来谐波污染,需要进行监测和评价。
  对变频器输入输出电量的准确测量是电机系统节能的前提条件和技术基础,并为节能增效及谐波影响等提供评估手段

2、变频电量简述

  变频器输入电流和输出电压均含有丰富的谐波,并且输出电压、电流的基波频率范围较宽,与传统的直流或工频、中频等交流电量测试方法存在很大的区别。我们把这类电量称为变频电量
  变频电量包含电压、电流、功率、谐波等参量,变频功率分析仪是具有代表性和综合性的变频电量测量仪器(详见银河百科_变频电量)。

3、变频电量已经充斥生活的每一个角落

  开关电源、笔记本电源适配器、手机充电器等高效电源,变频空调、变频冰箱、变频洗衣机等变频家电,风力发电、光伏发电、燃料电池等新能源领域,高铁、动车、轨道交通等牵引电气,电力推进的舰船、电力牵引的装甲等武器装备等的产品的能效评测及性能试验均需要变频电量测量仪器。

二、传统电量测量仪器的局限

  传统电量测量仪器用于变频电量测量的局限主要体现在以下几个方面:
  1、传统电量测量仪器基本上以直流和工频交流电为主,准确测量频率范围一般为45Hz~66Hz;
  2、部分仪表针对中频400Hz设计,准确测量频率范围为360HzHz~440Hz,或可兼顾工频测量,准确测量频率范围为40Hz~440Hz;
  3、交流仪表大多基于正弦波设计,不适用于非正弦电量的准确测量;
  4、部分真有效值仪表可适用非正弦波测试(如交流毫伏表),但只能测量真有效值,不能对重要的基波分量和谐波进行测试。
  结论:传统电量测量仪表不能满足宽频率范围和富含谐波的变频电量的准确测试和分析。

三、变频电量测量仪器的现状

  市面上出现的大部分变频电量测量仪器仅仅在工频电量测量仪器基础上做了频带和功能的拓展,仅仅做到了可以测量变频电量,多数变频电量测量仪器厂家公布的技术参数仅仅在工频下能成立,而对常规变频电量涉及的较宽频率范围内和全功率因数范围内的测量准确度要么较低,要么回避不谈,要么模棱两可。
  由于大部分用户对变频电量测试仪器仪表缺乏认识,进口功率分析仪厂商浑水摸鱼,宣传方式上带头采用意图误导消费者的不规范的精度标称方式,国内功率分析仪厂家纷纷效仿,致使变频功率分析仪精度标称方式胡乱。
  举个简单的例子,某进口高精度功率分析仪的工频功率精度为0.06%,其余频段精度较低,厂商却将该工频精度指标拆分为0.02%读数+0.04%量程,然后又将0.04%量程省略后在其宣传资料中标称基本精度为0.02%读数。
  出现这种局面的根本原因在于国内外普遍存在的变频电量测量仪器计量基准、产品标准及检定规程的缺失。

四、变频电量测量仪器的展望

  2010年起,湖南银河电气有限公司与国防科技大学和湖南省计量检测研究院合作,开展变频电量量值溯源体系建设的系列工作。得到中国计量科学研究院、国家高电压计量站、上海电科院等单位的大力支持,于2012年完成计量基准的建立,并与湖南省计量检测研究院合作筹建国家变频电量测量仪器计量站,计划在2014年完成国家验收,对外开展变频电量测量仪器的计量检定工作,逐步规范我国的变频电量测量仪器。
  国家变频电量测量仪器计量站是迄今为止国际上第一个变频电量专业计量站,我们有理由相信,我国的变频电量测量与计量技术有望进入国际领先水平。
变频电量测量仪器的国家计量基准-WP4000变频功率分析仪
图1 变频电量测量仪器的国家计量基准-WP4000变频功率分析仪