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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)今世界先進(jìn)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(jìn)，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。
外觀360°
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(jìn)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(jìn)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。
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最高電壓為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)型號的最高測試電壓可達(dá)15kV(特殊定制可達(dá)20kV)，典型帶寬100kHz，精度為0.1%。
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(jī)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耗費(fèi)數(shù)年研究成功的應(yīng)用于變頻電量高精度測量的新型功率傳感器，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(bǔ)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。
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(jī)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(jìn)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(jìn)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(yuǎn)遠(yuǎn)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%~100%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(xì)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。
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(UN)及額定電流(IN) ，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。
| 電壓 | 型號 | 電流 | 電壓 | 型號 | 電流 | 電壓 | 型號 | 電流 |
| 380V |
SP381101XP SP381201XP SP381301XP SP381401XP SP381601XP SP381102XP SP381202XP SP381302XP SP381402XP SP381502XP |
100A 200A 300A 400A 600A 1000A 2000A 3000A 4000A 5000A |
690V |
SP691101XP SP691201XP SP691301XP SP691401XP SP691601XP SP691102XP SP691202XP SP691302XP SP691402XP SP691502XP |
100A 200A 300A 400A 600A 1000A 2000A 3000A 4000A 5000A |
1140V |
SP112101XP SP112201XP SP112301XP SP112401XP SP112601XP SP112102XP SP112202XP SP112302XP SP112402XP SP112502XP |
100A 200A 300A 400A 600A 1000A 2000A 3000A 4000A 5000A |
| 3300V |
SP332101XP SP332201XP SP332301XP SP332401XP SP332601XP SP332102XP SP332202XP SP332302XP SP332402XP SP332502XP |
100A 200A 300A 400A 600A 1000A 2000A 3000A 4000A 5000A |
6600V |
SP662101XP SP662201XP SP662301XP SP662401XP SP662601XP SP662102XP SP662202XP SP662302XP SP662402XP SP662502XP |
100A 200A 300A 400A 600A 1000A 2000A 3000A 4000A 5000A |
10kV |
SP103101XP SP103201XP SP103301XP SP103401XP SP103601XP SP103102XP SP103202XP SP103302XP SP103402XP SP103502XP |
100A 200A 300A 400A 600A 1000A 2000A 3000A 4000A 5000A |
?
?
| 項目 | 指標(biāo) |
| 采樣率 | 250kSa/s |
| 帶寬 | 100kHz |
| 電壓 | A型：0.05%rd@0.1Hz~5Hz[1]，
0.05%rd@DC，5Hz~1500Hz[2] B型：0.1%rd@0.1Hz~5Hz[1]， 0.1%rd@DC，5Hz~1500Hz[2] C型：0.2%rd@0.1Hz~5Hz[1]， 0.2%rd@DC，5Hz~1500Hz[2] |
| 電流 | A型：0.05%rd@0.1Hz~5Hz[1]，
0.05%rd@DC，5Hz~1500Hz[2] B型：0.1%rd@0.1Hz~5Hz[1]， 0.1%rd@DC，5Hz~1500Hz[2] C型：0.2%rd@0.1Hz~5Hz[1]， 0.2%rd@DC，5Hz~1500Hz[2] |
| 功率 | A型0.05%rd@功率因數(shù)=1；額定電壓、額定電流；基波頻率：45~66Hz[2] B型0.1%rd@功率因數(shù)=1；額定電壓、額定電流；基波頻率：45~66Hz[2] C型0.2%rd@功率因數(shù)=1；額定電壓、額定電流；基波頻率：45~66Hz[2] |
| A型：0.1%rd@功率因數(shù)：0.2~1；基波頻率：0.1Hz~5Hz[1] 0.1%rd@功率因數(shù)：0.2~1；基波頻率：DC，5Hz~1500Hz[2] B型：0.2%rd@功率因數(shù)：0.2~1；基波頻率：0.1Hz~5Hz[1] 0.2%rd@功率因數(shù)：0.2~1；基波頻率：DC，5Hz~1500Hz[2] C型：0.5%rd@功率因數(shù)：0.2~1；基波頻率：0.1Hz~5Hz[1] 0.5%rd@功率因數(shù)：0.2~1；基波頻率：DC，5Hz~1500Hz[2] |
|
| A型：0.2%rd@功率因數(shù)：0.05~0.2；基波頻率：0.1Hz~5Hz[1] 0.2%rd@功率因數(shù)：0.05~0.2；基波頻率：DC，5Hz~1500Hz[2] B型：0.5%rd@功率因數(shù)：0.05~0.2；基波頻率：0.1Hz~5Hz[1] 0.5%rd@功率因數(shù)：0.05~0.2；基波頻率：DC，5Hz~1500Hz[2] C型：1%rd@功率因數(shù)：0.05~0.2；基波頻率：0.1Hz~5Hz[1] 1%rd@功率因數(shù)：0.05~0.2；基波頻率：DC，5Hz~1500Hz[2] |
|
| 頻率測量精度 | 0.02%rd@0.1Hz~1500Hz |
| 隔離電壓 | 2*UN+1kV@50/60Hz，1min |
| 過載電壓 | 1.5*UN@10min |
| 過載電流 | 2*IN@3min |
| 產(chǎn)品相關(guān)應(yīng)用： |
中國變頻電量測量與計量的領(lǐng)軍企業(yè)
國家變頻電量測量儀器計量站創(chuàng)建單位
國家變頻電量計量標(biāo)準(zhǔn)器的研制單位
在線工具 
SP系列變頻功率傳感器在線選型工具