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变频电量计量系统解决方案

变频电量计量系统概述

  质量是企业生命,科技是第一生产力,科技要发展,计量需先行。计量是实现单位统一、量值准确可靠的活动。提升国家变频电量计量实力,提高企业产品质量,变频电量量值溯源活动显得尤为重要。

  湖南银河天涛科技有限公司是“国家变频电量测试仪器计量站”的技术支撑单位,是JJF1558-2016《测量用变频电量变送器校准规范》和JJF1559-2016《变频电量分析仪校准规范》的起草单位。公司生产的ATITAN变频功率标准源系列是高电压、大电流、宽频率的变频电量计量装置,可覆盖0~10kV、0~1kA、1~1kHz、相位角0~359.99°范围内的变频及工频电量测量仪器/系统的校准、检定需求,其基本准确度为0.05%、稳定度为0.02%/3min。

  变频电量计量系统从功能上大体可以分为四大部分:变频功率标准源、自动计量系统、自动化计量操作和被检设系统;

  变频功率标准源别称:标准源、三相功率标准源、程控标准源等;

  变频功率标准源分类:单相标准源、三相标准源、交流标准源和直流标准源等;

  自动计量系统组成:100kHz六路采集系统、通讯转换器、专用PC机和上位机软件等;

  自动化计量操作台:时尚操作台主体、航空座椅、打印机等。

变频电量计量系统解决方案

图1 变频电量计量系统解决方案

变频功率标准源

01变频功率标准源简介

  ATITAN变频功率标准源是一款高电压、大电流、宽频率的变频电量计量装置,可精确产生标准电流、电压、功率信号。

  ATITAN变频功率标准源的诞生及多项技术突破使我国率先建立起一整套较为完善的变频电量量值溯源体系,在电磁计量领域具有划时代的、里程碑式的重大意义。

变频功率标准源工作原理

图2 变频功率标准源工作原理

02变频功率标准源特点

  1)自动同步采集被检设备及标准源输出,自动比对、数据分析;

  2)可设置自动计量及手动计量,计量结果及数据可保存及处理;

  3)具有自动计量功能,实现数据存储、自动形成测试报告,具有查询管理及打印功能;

  4)多点位自动计量,提供变频电量计量效率;

  5)由国家变频电量测试仪器计量站出具权威的校准报告。

03变频功率标准源主要参数

项目 技术指标 条件
通用技术指标 达到标称精度预热时间
使用环境温度湿度
供电电压
30min
16℃~30℃、80%
AC220V±10%
频率技术指标 频率准确度
频率设置分辨率
10ppm
0.01Hz
电压、电流技术指标 输出范围
输出容量
准确度
稳定度
波形失真
电压谐波最大数量
电流谐波最大数量
电压通道:1%~100%fs 电流通道:1%~100%fs
电压通道:<500VA 电流通道:<5kVA 
0.05级
0.02%(3min)
<0.5%
50次谐波以内
50次谐波以内
功率技术指标 相角设置范围
相角准确度
相角设置分辨率
功率准确度
-180°~+180°
0.02°
0.01°
0.1级(功率因数>0.8)

04变频功率标准源型号说明

电压范围(V) 电流范围(A) 频率范围(Hz) 准确度) 稳定度(3min)
10~1000 1~100 40~65 0.05% 0.02%
50~5000 5~500 5~400
100~10000 10~1000 1~1000
命名方式说明:以AT103102-W为例说明ATITAN系列标准源的命名方式。
T—ATITAN系列标准源标识符
1、103—最大输出电压:10X103=10kV,ATITAN系列标准源提供10~1000V/50~5000V/100~10000V三种电压范围供选择。
2、102—最大输出电流:10X102=1000A,ATITAN系列标准源提供1~100/5-500/10~1000三种电流范围供选择。
3、W—表示宽频类(1~1000Hz),后缀N—表示工频类(40~65Hz),常规类不做标识(5~400Hz)。

自动计量系统

01自动计量系统组成及原理

  自动化计量系统主要由三个部分组成:电流电压探头、数字变送器和上位机软件。

  电流电压探头用来监测变频功率标准源的输出;电流电压探头的输出和被检设备的输出均由数字变送器转换为数字信号上传给上位机。上位机控制变频功率标准源输出,并同时采集变频功率标准源和被检设备的输出自动完成校准比对、数据分析,并形成校准报告,报告可查询,可拷贝,方便管理。

02电流探头

  电流探头的一般要求如下:

  1)电流测量范围10~1000A

  2)最大允许误差0.2%

  3)带宽1MHz以上

03电压探头

  电压探头的一般要求如下:

  1)电流测量范围10~10000V

  2)最大允许误差0.2%

  3)带宽1MHz以上

04数字变送器

  数字变送器的一般要求如下:

  1)至少可以同步采集两路信号,同步时间≦5uS

  2)电流信号范围:-6A~+6A,电压信号范围-100V~+100V

  3)最大允许误差0.05%

  4)带宽10MHz以上

05数据采集和处理

  数据的采集和处理符合以下四条校准规范的要求:

  JJF 1558-2016 《测量用变频电量变送器校准规范》

  JJF 1559-2016 《变频电量分析仪校准规范》

  JJG 780-1992    《交流数字功率表检定规程》

  JJG 126-1995    《交流电量变换为直流电量电工测量变送器检定规程》

  自动计量系统能根据被校对象(电机变频测试系统、变频功率分析仪、宽带传感器或数字表等)设置对应的规程、规范和校准方法,能自动形成校准记录和校准证书。

01上位机软件

  1)同步采集被试设备和标准源的输出,并分析数据形成校准报告。具有数据存储、管理及打印功能;

  2)可根据被校对象(电机变频测试系统、变频功率分析仪、宽带传感器或数字表)设置选择对应的规程、规范和校准方法;

  3)自动形成校准记录和校准证。

 实时波形

图3 实时波形

校准计量

图4 校准计量

自动化操作台

01时尚

  自动化操作台由专业公司设计,集成了当下流行元素,简洁而不失大方。

01科技

  自动化操作台与变频功率标准源只有少量的光纤连接,降低了线路敷设及维护成本,大大提高了变频电量计量系统的电磁兼容性和试验人员操作的安全性。

自动化操作台

图5 自动化操作台