產(chǎn)品概述

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聯(lián)合國防科技大學(xué)在多年從事以變頻電量的特性、應用與測量為主要研究對象的科研與實(shí)踐探索中，融合當今世界*********的測量理論，結合當前急迫的電測領(lǐng)域工程測試應用和研究需求，以***前沿工藝手段研制而成的一種新型數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，可在寬頻率范圍內能同時(shí)******比差和角差測量******度指標。其前端數字化設計使其可以在復雜電磁環(huán)境下實(shí)現變頻電量、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?xún)龋?A~7000A、3V~15000V的變頻電參量的高精度測量。廣泛應用于艦船電力推進(jìn)，裝甲牽引傳動(dòng)，電氣化軌道交通，電動(dòng)汽車(chē)等一切需要變頻調速的電氣系統及風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等新能源發(fā)電并網(wǎng)系統等的電氣產(chǎn)品檢試驗、能效計量檢測及諧波檢測。
 
 
圖1 適用于復雜電磁環(huán)境變頻電量測量的SP系列變頻功率傳感器

二、SP系列變頻功率傳感器構成原理

　　SP系列變頻功率傳感器屬于電壓、電流組合型的電子式互感器。SP系列變頻功率傳感器基于前端數字化原理設計。主要包括電壓敏感元件、電流敏感元件、一次轉換電路、隔離工作電源、光電轉換電路及光纖傳輸系統等構成。
　　電壓敏感元件及電流敏感元件接收來(lái)自一次線(xiàn)路的高電壓、大電流信號，變換為一次轉換電路可以接受的低電壓、小電流模擬信號，一次轉換電路將模擬信號轉換為數字信號，數字信號經(jīng)過(guò)光電轉換電路通過(guò)光纖傳輸系統與數據處理及顯示單元通訊（AnyWay系列變頻功率分析儀）。
　　隔離工作電源在A(yíng)C220V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。
　　光纖傳輸系統包含上行數據光纖和下行同步光纖。上行數據光纖用于傳輸變頻功率傳感器的高速采樣數據，下行同步光纖對一次轉換電路進(jìn)行量程轉換控制，并提供采樣時(shí)鐘實(shí)現與其它傳感器之間的同步采樣。
 
圖2 SP系列變頻功率傳感器原理框圖
 
圖3 SP系列變頻功率傳感器標準繪圖符號

三、SP系列變頻功率傳感器主要特點(diǎn)

1、******帶寬和******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準型號的******測試電壓可達15kV（特殊定制可達20kV），典型帶寬100kHz，******精度可達0.05%。

2、******一款提供角差指標的變頻電量傳感器

　　角差是影響功率測量******度的核心指標，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工況下， 角差是影響功率測量******度的核心指標。
　　除了電壓、電流互感器之外，目前使用與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(xiàn)圈等等均不提供角差指標，采用該類(lèi)傳感器構建的功率測試系統，功率測量******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(zhuān)家團隊耗費數年研究成功的，具有自主知識產(chǎn)權的電壓、電流敏感元件，具有微小的相移指標。并且因為將電壓、電流傳感器組合為一體，大大簡(jiǎn)化了相位補償電路。0.2S3級的變頻功率傳感器在50Hz時(shí)的角差典型值為5′，相當于0.1S級電壓、電流互感器的角差。

3、無(wú)需多傳感器換擋實(shí)現寬范圍高精度測試

　　根據被測電壓高低和電流大小選擇合適量程的傳感器以******測量精度，幾乎成了每一個(gè)測量工程師的基本常識。
　　然而，在各種電氣設備的科學(xué)試驗中，同一個(gè)電壓或者電流，在不同的工況下其幅值的動(dòng)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。當電壓、電流的高低大小差距較大時(shí)，通常采用多個(gè)不同量程電壓、電流傳感器，搭建換擋開(kāi)關(guān)電路對其進(jìn)行選擇，使傳感器量程與被測信號盡量匹配，以滿(mǎn)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(kāi)關(guān)成本高，占地面積大，******性也較差。為了解決這些問(wèn)題，出現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(guò)對副邊進(jìn)行低電壓小電流換擋，在一定程度上拓寬******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(chǎng)上尚無(wú)副邊換擋產(chǎn)品，往往換擋開(kāi)關(guān)的造價(jià)遠遠超過(guò)傳感器本身的******。
　　SP系列變頻功率傳感器的電壓、電流通道均設置了8個(gè)檔位，每個(gè)檔位只測量在本檔位量程的50%~****范圍內的信號，實(shí)現了0.5%～****量程范圍內的高******度測量。采用無(wú)縫自動(dòng)轉換量程技術(shù)，檔位切換時(shí)，數據不丟失的特點(diǎn)可滿(mǎn)足寬幅值范圍內的動(dòng)態(tài)測量，全面記錄被測信息，不放過(guò)每一個(gè)細節變化。AnyWay稱(chēng)為2的N次方自動(dòng)轉換量程方案，N每增加1，可有效拓寬一倍的高精度測量范圍。

選型及應用

一、SP系列變頻功率傳感器命名規則

　　以SP 103 202 C型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) ，參照科學(xué)計數法，采用10的n次方的形式，其中前兩位數字為底數，第三位為指數。即103表示U_N為10kV，202表示I_N為2000A。
　　SP系列變頻功率傳感器的電壓有效測試范圍為0.75%～150% U_N，電流的有效測試范圍為1%～200% I_N。
　　C表示******度，定義如下：
　　A：電壓、電流******度為讀數的0.05%，功率******度為讀數的0.1%
　　B：電壓、電流******度為讀數的0.1%，功率******度為讀數的0.2%
　　C：電壓、電流******度為讀數的0.2%，功率******度為讀數的0.5%
　　即SP103202C表示該傳感器的電壓、電流******度為讀數0.2%，功率******度為讀數的0.5%；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。
　　SP變頻功率傳感器應用于電機試驗時(shí)，測試范圍已經(jīng)考慮了電機試驗中1.3倍過(guò)電壓試驗及2倍電流過(guò)載（小功率電機電流過(guò)載能力可能要求更高）試驗要求，因此用戶(hù)選型時(shí)（小功率電機除外），只需考慮被試電機中******電壓電機的額定電壓及******電流電機的額定電流即可。

二、SP系列變頻功率傳感器型號列表

表1 SP系列變頻功率傳感器型號列表

額定電壓	型號	額定電流	額定電壓	型號	額定電流
380V	SP381201X SP381301X SP381401X SP381501X SP381751X SP381102X SP381152X SP381202X SP381252X SP381302X SP381352X	200A 300A 400A 500A 750A 1000A 1500A 2000A 2500A 3000A 3500A	690V	SP691201X SP691301X SP691401X SP691501X SP691751X SP691102X SP691152X SP691202X SP691252X SP691302X SP691352X	200A 300A 400A 500A 750A 1000A 1500A 2000A 2500A 3000A 3500A
1140V	SP112201X SP112301X SP112401X SP112501X SP112751X SP112102X SP112152X SP112202X SP112252X SP112302X SP112352X	200A 300A 400A 500A 750A 1000A 1500A 2000A 2500A 3000A 3500A	3.3KV	SP332201X SP332301X SP332401X SP332501X SP332751X SP332102X SP332152X SP332202X SP332252X SP332302X SP332352X	200A 300A 400A 500A 750A 1000A 1500A 2000A 2500A 3000A 3500A
6.6KV	SP662201X SP662301X SP662401X SP662501X SP662751X SP662102X SP662152X SP662202X SP662252X SP662302X SP662352X	200A 300A 400A 500A 750A 1000A 1500A 2000A 2500A 3000A 3500A	10KV	SP103201X SP103301X SP103401X SP103501X SP103751X SP103102X SP103152X SP103202X SP103252X SP103302X SP103352X	200A 300A 400A 500A 750A 1000A 1500A 2000A 2500A 3000A 3500A

三、SP系列變頻功率傳感器應用

1、變頻電量傳感器的計量檢定

　　SP系列A型變頻功率傳感器是目前變頻電量測量?jì)x器國家計量基準——WP4000變頻功率分析儀的功率單元。
　　SP系列變頻功率傳感器構建的變頻功率分析儀或變頻功率標準源可用于：
　　a、霍爾電壓傳感器的比差和角差溯源；
　　b、霍爾電流傳感器的比差和角差溯源；
　　c、羅氏線(xiàn)圈的比差和角差溯源；
　　d、各類(lèi)電子式互感器的比差和角差溯源；
　　e、霍爾電壓傳感器的頻率特性及帶寬測試；
　　f、霍爾電流傳感器的頻率特性測試；
　　g、羅氏線(xiàn)圈的頻率特性測試；
　　h、各類(lèi)電子式互感器的頻率特性測試。

2、各類(lèi)變流器、電機試驗系統測試及能效計量檢定

　　銀河電氣以AnyWay系列變頻功率分析儀（SP系列變頻功率傳感器作為功率單元）為基礎測量?jì)x器，3年內打造了29個(gè)變流器、電機相關(guān)的試驗室，其中有近十個(gè)試驗室被評為*********第三方檢定機構。

3、諧波檢測

　　高電壓、大電流信號的諧波檢測與諧波分析，需要測試系統具有足夠的帶寬，而傳感器帶寬不足是目前許多場(chǎng)合諧波評測不******的根本原因。
　　SP系列變頻功率傳感器的寬頻帶特性，尤其是高電壓下的寬頻帶特性，是目前其它傳感器所不可替代的。適用于變頻器輸出等富含高次諧波的場(chǎng)合的諧波分析或電能質(zhì)量分析。

4、電力變壓器損耗測試

　　SP系列變頻功率傳感器的低角差特性特別適合10kV及以下電力變壓器的空載試驗及短路試驗的功率測試，為******計算變壓器空載損耗、負載損耗及能效計量檢測提供科學(xué)的數據支撐。
　　注：10kV以上的電力變壓器試驗，推薦采用以DT數字變送器為功率單元的AnyWay系列變頻功率分析儀結合高精度電壓、電流互感器進(jìn)行測試。

性能參數

一、SP系列變頻功率傳感器技術(shù)指標

表2 SP系列變頻功率傳感器技術(shù)指標

項目	指標	條件
******采樣率	250kHz
帶寬	100kHz
電壓	B 型：0.1%rd C 型：0.2%rd	幅值： 0.75%~150% UN； 基波頻率：DC，0.1Hz~400Hz
電流	B 型：0.1%rd C 型：0.2%rd	幅值： 1%~200% IN； 基波頻率：DC，0.1Hz~400Hz
功率	B 型：0.1%rd C 型：0.2%rd	功率因數=1；額定電壓、額定電流； 基波頻率：45~66Hz
	B 型：0.2%rd C 型：0.5%rd	功率因數：0.2~1； 基波頻率：DC，0.1Hz~400Hz
	B 型：0.5%rd C 型：1%rd	功率因數：0.05~0.2； 基波頻率：DC，0.1Hz~400Hz
頻率測量精度	0.02%rd	0.1Hz~400Hz
電壓過(guò)載時(shí)間	10min	I<1.5UN
電流過(guò)載時(shí)間	3min	I<2IN
隔離電壓	2UN+1kV	50/60Hz，1min

 

文/銀河電氣     編輯：CD