一SP系列變頻功率傳感器概述

　　SP系列變頻功率傳感器是湖南銀河電氣有限公司防科技大學(xué)在多年從事以變頻電量的特性、應(yīng)用與測量為主要研究對象的科研與實踐探索中，融合當(dāng)今的測量理論，結(jié)合當(dāng)前急迫的電測領(lǐng)域工程測試應(yīng)用和研究需求，以前沿工藝手段研制而成的一種新型數(shù)字量輸出光纖傳感器。

　　SP系列變頻功率傳感器是AnyWay系列變頻功率分析儀的主要功率單元。SP系列變頻功率傳感器集電壓、電流測量通道于一體，可在寬頻率范圍內(nèi)能同時保證比差和角差測量準(zhǔn)確度指標(biāo)。其前端數(shù)字化設(shè)計使其可以在復(fù)雜電磁環(huán)境下實現(xiàn)變頻電量、工頻電量、直流電量等各種電參量的高精度測量。

　　SP系列變頻功率傳感器適用于帶寬100kHz以內(nèi)，電流5000A、電壓15000V的變頻電參量的高精度測量。廣泛應(yīng)用于艦船電力推進，裝甲牽引傳動，電氣化軌道交通，電動汽車等一切需要變頻調(diào)速的電氣系統(tǒng)及風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等新能源發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)等的電氣產(chǎn)品檢試驗、能效計量檢測及諧波檢測。

二SP系列變頻功率傳感器構(gòu)成原理

　　SP系列變頻功率傳感器屬于電壓、電流組合型的電子式傳感器。SP系列變頻功率傳感器基于前端數(shù)字化原理設(shè)計。主要包括電壓敏感元件、電流敏感元件、一次轉(zhuǎn)換電路、隔離工作電源、光電轉(zhuǎn)換電路及光纖傳輸系統(tǒng)等構(gòu)成。

　　電壓敏感元件及電流敏感元件接收來自一次線路的高電壓、大電流信號，變換為一次轉(zhuǎn)換電路可以接受的低電壓、小電流模擬信號，一次轉(zhuǎn)換電路將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以及標(biāo)準(zhǔn)的模擬量信號。SP變頻功率傳感器提供的數(shù)字信號經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換電路通過光纖傳輸系統(tǒng)與AnyWay系列變頻功率分析儀通訊進行數(shù)據(jù)處理以及顯示，模擬量通訊接口可以與其他數(shù)采系統(tǒng)通訊快速構(gòu)建高精度功率測量系統(tǒng)。

　　隔離工作電源在AC220V電網(wǎng)與一次電路之間建立電氣隔離，并為一次電路提供工作電源。

　　光纖傳輸系統(tǒng)包含上行數(shù)據(jù)光纖和下行同步光纖。上行數(shù)據(jù)光纖用于傳輸變頻功率傳感器的高速采樣數(shù)據(jù)，下行同步光纖對一次轉(zhuǎn)換電路進行量程轉(zhuǎn)換控制，并提供采樣時鐘實現(xiàn)與其它傳感器之間的同步采樣。模擬量接口輸出標(biāo)準(zhǔn)的2.5V模擬量信號，為與外部數(shù)采系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的測量接口。

SP系列變頻功率傳感器——主要特點

1高帶寬和高精度的變頻高電壓傳感器

　　目前適用于變頻電量測量的電壓傳感器主要是霍爾電壓傳感器?；魻栯妷簜鞲衅骺蓽y電壓為6400V，其帶寬低于1kHz，精度約1%。

　　SP系列變頻功率傳感器標(biāo)準(zhǔn)型號的測試電壓可達15kV(特殊定制可達20kV)，典型帶寬100kHz，精度為0.1%。

2一款提供角差指標(biāo)的變頻電量傳感器

　　角差是影響功率測量準(zhǔn)確度的核心指標(biāo)，尤其是在電機空載試驗、大型電力變壓器短路試驗等功率因數(shù)工況下， 角差是影響功率測量準(zhǔn)確度的核心指標(biāo)。

　　除了電壓、電流互感器之外，目前適用于變頻電量測量的諸如霍爾電壓傳感器，霍爾電流傳感器，羅氏線圈等等均不提供角差指標(biāo)，采用該類傳感器構(gòu)建的功率測試系統(tǒng)，功率測量準(zhǔn)確度缺乏科學(xué)保障。

　　SP系列變頻功率傳感器采用國防科技大學(xué)專家團隊耗費數(shù)年研究成功的，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的電壓、電流敏感元件，具有微小的相移指標(biāo)。并且因為將電壓、電流傳感器組合為一體，大大簡化了相位補償電路。SP變頻功率傳感器角差指標(biāo)為0.5′，滿足低功率因數(shù)下的高精度測量。

3無需多傳感器換擋實現(xiàn)寬范圍高精度測試

　　根據(jù)被測電壓高低和電流大小選擇合適量程的傳感器以保證測量精度，幾乎成了每一個測量工程師的基本常識。

　　然而，在各種電氣設(shè)備的科學(xué)試驗中，同一個電壓或者電流，在不同的工況下其幅值的動態(tài)范圍往往很大。比如電機或變壓器的空載與短路試驗，前者電壓高，電流小，后者電壓低，電流大。當(dāng)電壓、電流的高低大小差距較大時，通常采用多個不同量程電壓、電流傳感器，搭建換擋開關(guān)電路對其進行選擇，使傳感器量程與被測信號盡量匹配，以滿足測量精度的需要。

　　對于高壓大電流而言，多傳感器及換擋開關(guān)成本高，占地面積大，可靠性也較差。為了解決這些問題，出現(xiàn)了適用工頻測量的多繞組電磁式電壓、電流互感器，可以通過對副邊進行低電壓小電流換擋，在一定程度上拓寬保證精度的測量范圍。

　　然而，對于霍爾電壓、電流傳感器等用于變頻電量測量的傳感器而言，市場上尚無副邊換擋產(chǎn)品，往往換擋開關(guān)的造價遠遠超過傳感器本身的價格。

　　SP系列變頻功率傳感器的電壓、電流通道均設(shè)置了8個檔位，每個檔位只測量在本檔位量程的50%~99%范圍內(nèi)的信號，實現(xiàn)了電壓0.75%Un~150%Un、電流1%In~200%In范圍內(nèi)的高準(zhǔn)確度測量。采用無縫自動轉(zhuǎn)換量程技術(shù)，檔位切換時，數(shù)據(jù)不丟失的特點可滿足寬幅值范圍內(nèi)的動態(tài)測量，全面記錄被測信息，不放過每一個細節(jié)變化。AnyWay稱為2的N次方自動轉(zhuǎn)換量程方案，N每增加1，可有效拓寬一倍的高精度測量范圍。

選型及應(yīng)用

一SP系列變頻功率傳感器命名規(guī)則

　　以SP103202BP變頻功率傳感器命名為例：　　

　　SP為變頻功率傳感器識別符，103和202分別表示傳感器的額定電壓(U_N)及額定電流(I_N) ，額定電流單位為A，額定電壓 單位為V，數(shù)值參照科學(xué)計數(shù)法，即ax10ⁿ形式。前兩位數(shù)字為a，第三位為指數(shù)n，即103表示10*10³=10000V，即202表示20*10²=2000A。

　　B表示精度，定義如下：

　　A：電壓、電流精度為讀數(shù)的0.05%，功率精度為讀數(shù)的0.05%(功率因數(shù)=1)；

　　B：電壓、電流精度為讀數(shù)的0.1%，功率精度為讀數(shù)的0.1%(功率因數(shù)=1)；

　　C：電壓、電流精度為讀數(shù)的0.2%，功率精度為讀數(shù)的0.2%(功率因數(shù)=1)；

　　P表示具有模擬量和數(shù)字量兩種輸出接口的SP變頻功率傳感器，定義如下：

　　即SP103202BP表示該傳感器的電壓、電流精度為讀數(shù)0.1%，功率精度為讀數(shù)的0.1%(功率因數(shù)=1，額定電壓，額定電流條件下)；額定電壓UN為10kV，額定電流IN為2000A;電壓有效測試范圍為75V～15kV；電流有效測試范圍為20A～4000A。輸出信號為光纖信號和2.5V模擬量信號。

 SP系列變頻功率傳感器在線選型工具

二SP系列變頻功率傳感器型號列表

性能參數(shù)

一SP系列變頻功率傳感器技術(shù)指標(biāo)