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民族骄傲之国产功率分析仪

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  • 发布时间:2013/10/25 21:31:10
  • 作者:量值溯源

一. 概述

  在电气测量领域,功率分析仪是必不可少的基础设备,但由于国外品牌起步较早,加上国人对功率分析仪普遍缺乏认知能力,进口功率分析仪占据了主要的市场份额,国产功率分析仪品牌寥寥无几。
  这对稍有民族荣誉感的中国人来说,都觉得是一种耻辱:以中国如此雄厚的经济实力及人数众多的技术人才,为何不能研发出属于自己的功率分析仪?

二. 打造国产分析仪品牌

  湖南银河电气有限公司以民族荣誉为公司使命,以“为用户提供值得信赖的数据“为公司责任,并经过多年的潜心研究及现场测量经验积累,推出新型的宽频带高精度国产功率分析仪——WP4000变频功率分析仪
  该功率分析仪具有宽频率范围宽幅值范围宽量程范围前端数字、测量精度高等特点,弥补了进口功率分析仪在实际使用中不能解决的难题(如低功率因数下的功率测量问题,变频电量的测量问题等等)。湖南银河电气有限公司拥有WP4000变频功率测试系统的完全自主知识产权,WP4000变频功率分析仪的大部分器件也为国产器件。

  作为国产功率分析仪的第一品牌,WP4000变频功率分析仪先后获得了湖南省计量检测研究院、国家高电压计量站、中国计量科学研究院及德国联邦物理研究院等权威机构的计量校准证书,使得WP4000变频功率分析仪更加具有说服力。

  然而,银河电气没有因此而停止前进的脚步,因为在国内外权威机构的校准比对过程中,银河电气的技术人员发现,现有的校准能力并不能真正展现WP4000变频功率分析仪应有的性能。为此,银河电气联合国防科技大学和湖南省计量检测研究院,在中国计量科学研究院和武汉高电压计量站专家领导的支持下,经过多年的努力,终于于2012年研制成功国内乃至国际上输出电压最高、输出电流最大、频率范围最宽、负载能力最强的,适合变频功率分析仪校准检定用的ATITAN变频功率标准源,在中国计量院专家的验证和认可下,成为了国内第一台变频功率国家计量基准。而该基准的测量单元就是采用特殊定制的WP4000变频功率分析仪。

WP4000变频功率分析仪

图1 国产功率分析仪——WP4000变频功率分析仪

三.WP4000变频功率分析仪

  WP4000变频功率分析仪实物图如下所示:
WP4000变频功率分析仪
图2 国产功率分析仪——WP4000变频功率分析仪实物图

四. WP4000变频功率分析仪特点

1. 前端数字化技术

  为了响应国家“节能减排“的号召,变频调制电源已经被普遍引入,由于IGBT开关的频繁通断,导致变频器在调制过程中会产生大量的高次谐波,不仅对负载、电网质量产生影响,也对现场试验环境产生负面作用。现场如此复杂的电磁环境下,要保证高精度的测量,这对电测量设备的电磁兼容性及抗干扰能力提出了苛刻的要求,部分测量设备甚至无法正常工作。 
  前端数字化是湖南银河电气有限公司为解决复杂电磁环境下高精度测量而提出的、符合物联网发展思路的、可有效提高电子电器产品电磁兼容性的创新理念,即在测量前端将被测信号数字化,数字信号通过光纤传输至功率分析仪,有效的避免了线路传输环节引入的干扰及线路传输损耗,保证了复杂电磁环境下功率分析仪的高精度测量。

2. 超强运算能力

  WP4000变频功率分析仪采用高性能的双核嵌入式CPU模块,内存容量不低于2G,强大的运算能力和大容量的存储能力,使得WP4000功率分析仪在某些特殊试验条件下:如最低基波频率为0.1Hz的情况,PWM的宽频带和低基频导致傅里叶窗口数据长度超长,这对于分析仪的存储容量及运算速度要求都特别高,而WP4000变频功率分析仪也能轻松应付。

3. 宽幅值范围

  在实际情况中,试验项目不同,所需要测量的电压、电流范围不同,如果要保证所有测量范围内的测量精度,以往一般采用互感器外部换挡的方式来实现,但是外部换挡一般需要多个开关通过人工操作去切换,操作繁琐且易出错,另大电流开关价格昂贵(特别是用于变频电量的开关),系统架设复杂。
  WP4000变频功率分析仪的功率单元分别设置了8个档位,每个档位只测量1/2量程范围内的信号,实现了200倍动态范围内的高准确度测量。采用先进的无缝自动量程转换技术,无需人工切换,无需大电流开关,系统自动根据测量信号选择合适的档位,且档位切换时,数据部丢失,可满足宽幅值范围内的全面动态测量。

4. 宽频率范围

  现在市面上的大多数功率分析仪,适用范围中明示甚至是专业针对变频电量测量,但是标称的准确度指标却只能在工频条件下能够成立,非工频下的测量准确度要么低下,要么不明示,导致用户采购了标称精度很高的功率分析仪,测量结果与实际大相径庭。
  WP4000变频功率分析仪有效带宽高达100kHz,最高采样频率250kHz,基波频率测试范围DC,0.1Hz~400Hz,完全满足变频电机试验国家标准的最高带宽要求,适应任意场合下的直流、低频、工频、变频等试验场合的电参数测试。

5. 宽相位范围

  普通的工频电压、电流互感器相位有明确标识,其相位误差可以通过电气补偿,可控制在较小的范围,一般的功率分析仪未将传感器的相位误差进行补偿。
  国产功率分析仪——WP4000变频功率分析仪采用三合一的方式进行相位补偿,且功率单元(SP系列变频功率传感器/DT系列数字变送器)具有极小的角差,实现了在0.05~1功率因数范围内的高准确度测量,进而提高宽相位范围内的功率测量精度。

五. 应用前景

  WP4000变频功率分析仪以其各方面的优势,在变频电量的测量领域获得广泛应用。截止2011年低,WP4000变频功率分析仪已为近十个国家级第三方检定机构提供能效计量检定。

  2013年6月,质检总局批复,由湖南省计量检测研究院和湖南银河电气有限公司共同筹建国家变频电量测量仪器计量站。国家变频电量测量仪器计量站将于2014年7月完成国家验收,开展对外计量检定服务,这将是国产功率分析仪的福音。届时,国产功率分析仪将可以与进口功率分析仪同台竞技,公平竞争,而对进口功率分析仪的管理也将逐渐趋于规范。