在過去的幾年裡,精確校準電能的意義變得日益重要。隨著政府管制範圍的縮小,加劇的競爭和更多跨電網供電輸送的出現,進行更多更頻繁的高準確度測量的必要性變得空前重要。因而,電能的供應商與消費者雙方都想明確他們發送的或者消耗的電能與他們預期的是否一致。所以,電能表的校準如今在多數國家裡是強制性的。然而,直到不久之前,電能表的校準一直是一項需要一系列的測試儀器聯合才可完成的工作,包括電壓源、電流源、參考電能表和脈衝比較器等。這本身不但對整個電能表校準過程的不確定度有不利影響,並且其實行和維護也是昂貴的。出於對以上的考慮,福祿克公司新近推出了6100A功率標準的'電能校準'選件。本篇旨在介紹怎樣拋開前述的眾多的儀器而僅使用6100A準確地校準電能表,從而降低測試維護費用並使測量的不確定度得以優化。

電能表校準基本程序

電能測量儀器的校準和其它儀器的校準並無區別。給被測儀器提供被校參數的一個已知量值,觀測被校儀器以確定該校準參數的測量值。將該測量值與提供的已知量值相比較,計算測量誤差。幾乎沒有例外,電能表都是使用產生脈衝的技術以表示其所測得的電能值。每個脈衝代表一定數量的瓦時(watt-hours)數(或VAhour,var-hour等)。這些脈衝通過以下幾種方式從儀表向外傳輸:

1.對於老式的電能表,電能是通過計算旋轉的金屬盤上色標轉過的次數來記錄的;

2.通過 LED的閃爍次數表示;

3.以直流電平輸出(典型的 TTL);

4.時下新型的電能表甚至使用了諸如以太網或藍牙接口等高級報告機制。

由於電能表用於測量很大範圍的電能,從瓦時到吉瓦時,發出的脈衝可能代表不同數量的電能。這個電能的數量是由生產商指定的,稱作儀表常數(有時用k 表示)。例如,某一塊電能表可能每千瓦時產生100 個脈衝,而另外一塊則是每兆瓦時產生相同數量的脈衝。無論其各自的標準是怎樣的,電能表校準系統必須具有能夠在系統內部設定這一常數以便通過脈衝數量正確計算電能量值的能力。

電能表校準方法

典型的電能表校准通過比較法測量技術來實現。已知量值的電能同時提供給參考電能表和被測單元(UUT),然後將參考電能表的讀數與被測單元的讀數相比較計算出誤差。通常完成校準需要以下三個分立的部分:

1.電能源(功率源);

2.參考電能表;

3.同時分別累計來自參

考電能表和被測單元的脈衝並將二者比較且顯示誤差的設備。校準結構框圖見圖 1。在這個結構中,6100A被簡單地用作電能源(電流源和電壓源),沒有使用電能校準選件所具有的其它功能。然而,6100A 電能校準選件可以讓使用者在進行校準時不必再使用參考電能表和(或)脈衝比較器,可有效替代這兩種儀器的功能。

用 6100A 取代參考電能表

參考電能表主要用於兩種用途。首先,它用於提供一個可靠的具溯源性的源,其次,用於測量傳輸的電能的實際量值。 6100A 測量功率和計算時間的能力表明它能夠高準確度的測量出它所傳輸的電能的量值。因此,參考電能表的功能在此已經是多餘的了。在這樣的結構這中,仍然要使用脈衝比較器,這是由於6100A 能夠取代參考電能表發送脈衝。為了模擬被測電能表的“k”值,可以在程序中為6100A設定輸出每單位電能時產生的脈衝數。這一校準結構見圖2。

用 6100A 取代脈衝比較器 6100A 的接收、累計和比較脈衝的能力意味著它可以實現脈衝比較器的所有功能,使外部脈衝比較器同樣成為多餘。這一結構見圖3。用 6100A 取代參考電能表和脈衝比較器上面論述已經證實了6100A 可以取代脈衝比較器和參考電能表,同樣地,它也可以將這些功能結合在一起,從而取代所有其它需要的儀器,並單獨完成校準過程。這一更加整合的結構見圖4。

圖3. 6100A 使校準結構中不再需要脈衝比較器

圖4. 使用6100A 標準功率源在輸出電壓、電流的同時取代了脈衝比較器和參考電能表

註.轉載至FLUKE CHINA




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