變頻電量變送器是指將變頻電量轉(zhuǎn)換成方便二次設(shè)備使用的、遵循一定標(biāo)準(zhǔn)的、并包含一次變頻電量全部有用信息的模擬信號(hào)或數(shù)字編碼信號(hào)的裝置。按照測(cè)量目的和測(cè)量對(duì)象的不同，變頻電量變送器可以分為：變頻電壓變送器、變頻電流變送器和變頻功率變送器。

一、定義

　　變頻電量變送器是指將變頻電量轉(zhuǎn)換成方便二次設(shè)備使用的、遵循一定標(biāo)準(zhǔn)的、并包含一次變頻電量全部有用信息的模擬信號(hào)或數(shù)字編碼信號(hào)的裝置。按照測(cè)量目的和測(cè)量對(duì)象的不同，變頻電量變送器可以分為：變頻電壓變送器、變頻電流變送器和變頻功率變送器。

　　變頻電量是指用于傳輸功率的，并且滿足下述條件之一的交流電量。

　　◆信號(hào)頻譜僅包含一種頻率成分，而頻率不局限于工頻的交流電信號(hào)。

　　◆信號(hào)頻譜包含兩種或更多的被關(guān)注的頻率成分的電信號(hào)。

　　變頻電量包括電壓、電流以及電壓電流引出的有功功率、無(wú)功功率、視在功率、有功電能、無(wú)功電能等。

二、變頻電量變送器的通用框圖

圖1、變頻電量變送器通用框圖

　　圖中所示為變頻電量變送器的通用框圖，依據(jù)所采用的技術(shù)，圖中列出的所有部件并非均不可缺少。圖中的變送器測(cè)量一路電壓和一路電流信號(hào)，通常，該電壓和電流信號(hào)的乘積為被測(cè)回路的功率。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的變頻電量變送器可以是如圖中所示的測(cè)量一路電壓、電流及對(duì)應(yīng)功率的變頻功率變送器，或測(cè)量單路或多路電壓的變頻電壓變送器，或測(cè)量單路或多路電流的變頻電流變送器。

三、變頻電量變送器的分類

　　依據(jù)變頻電量變送器的輸出信號(hào)類型，可以分為模擬量輸出變頻電量變送器和數(shù)字量輸出變頻電量變送器。其中，模擬量輸出變頻電量變送器，依據(jù)輸出電壓或電流信號(hào)，又可以分為電壓輸出型變頻電量變送器和電流輸出型變頻電量變送器。

　　依據(jù)被測(cè)信號(hào)類型，可以分為變頻電壓變送器、變頻電流變送器和變頻功率變送器。其中，變頻功率變送器被測(cè)量通常包含一路電壓信號(hào)和一路電流信號(hào)，輸出信息包含：電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)、諧波等等。

　　目前的變頻電量變送器大多為模擬量輸出型，變頻電壓變送器主要是霍爾電壓傳感器，而常見(jiàn)的變頻電流變送器主要有：霍爾電流傳感器、柔性探頭（羅氏線圈）等。

　　湖南銀河電氣有限公司AnyWay的SP系列變頻功率傳感器及DT系列數(shù)字變送器均屬于數(shù)字量輸出型的變頻電量變送器。SP系列變頻功率傳感器屬于變頻功率變送器，而DT系列數(shù)字變送器根據(jù)通道配置情況可以是變頻電壓變送器、變頻電流變送器或變頻功率變送器。

　　變頻電量測(cè)量?jī)x器 測(cè)量用變送器標(biāo)準(zhǔn)（Variable frequency electric quantity measuring instruments：Measuring transducer）明確指出：將被測(cè)參量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量參數(shù)更為合理，原因在于對(duì)傳統(tǒng)模擬量輸出變送器的模擬量輸出要求是基于有局限的常規(guī)技術(shù)，并非依據(jù)使用被測(cè)參量信息的設(shè)備的實(shí)際需要。

圖2、銀河電氣研制的額定電壓690V、額定電流500A的SP變頻功率傳感器和額定電壓25.6V、額定電流25.6mA的雙通道DT數(shù)字變送器

 

四、變頻電量變送器主要技術(shù)指標(biāo)

1、帶寬　bandwidth

　　用頻率表示，反映變送器的頻率響應(yīng)特性的參數(shù)，在該頻率下，輸入純正弦波，實(shí)際二次輸出的方均根值為按照額定變比計(jì)算的理論二次輸出的方均根值的1/√2倍。

2、準(zhǔn)確限值頻率范圍 accurate limit value frequency range

　　能滿足準(zhǔn)確級(jí)對(duì)應(yīng)誤差限值要求的被測(cè)電壓（電流）的基波頻率范圍，包括準(zhǔn)確限值頻率上限和準(zhǔn)確限值頻率下限的一組值。在準(zhǔn)確限值頻率范圍之內(nèi)，變送器的誤差應(yīng)不超過(guò)標(biāo)稱準(zhǔn)確度等級(jí)對(duì)應(yīng)的誤差限值。在不引起歧義的情況下，可簡(jiǎn)稱頻率范圍。準(zhǔn)確限值頻率上限用符號(hào)fmax表示，準(zhǔn)確限值頻率下限用符號(hào)fmin表示。

　　例如：AnyWay的SP系列變頻功率傳感器的準(zhǔn)確限值頻率范圍為0.1Hz～400Hz，準(zhǔn)確度等級(jí)為0.2級(jí)，那么，在基波頻率為0.1Hz～400Hz范圍內(nèi)，基波有效值測(cè)量的誤差限值應(yīng)不大于±0.2%。

3、準(zhǔn)確限值電壓（電流）范圍　accurate limit value voltage(current) range

　　能滿足準(zhǔn)確級(jí)對(duì)應(yīng)誤差限值要求的被測(cè)電壓（電流）范圍，包括準(zhǔn)確限值電壓（電流）上限和準(zhǔn)確限值電壓（電流）下限的一組值。在準(zhǔn)確限值電壓（電流）范圍之內(nèi)，變送器的誤差應(yīng)不超過(guò)標(biāo)稱準(zhǔn)確度等級(jí)對(duì)應(yīng)的誤差限值。

準(zhǔn)確限值電壓（電流）上限用符號(hào)Umax（Imax）表示，準(zhǔn)確限值電壓（電流）下限用符號(hào)Umin（Imin）表示。

　　例如：AnyWay的SP691501C變頻功率傳感器的準(zhǔn)確度等級(jí)為0.2級(jí)，額定電壓為690V，準(zhǔn)確限值電壓范圍為0.75%U_N～150%U_N，那么，在幅值為0.75%～150%額定電壓范圍內(nèi)，幅值測(cè)量誤差限值應(yīng)不大于±0.2%。

4、量程比　span ratio

　　電壓（電流）準(zhǔn)確限值上限與電壓（電流）準(zhǔn)確限值下限的比值取整數(shù)。

　　例如：AnyWay的系列變頻功率傳感器的準(zhǔn)確限值電壓范圍為0.75%U_N～150%U_N，其量程比為150/0.75，即：200。

5、相位誤差　phase error

　　參考頻率下，一次信號(hào)與二次信號(hào)的相位之差。

　　注：相位誤差可簡(jiǎn)稱為角差，角差是用于功率測(cè)量的變頻電量變送器非常重要的技術(shù)指標(biāo)，在低功率因數(shù)下，角差重要性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于比值誤差（比差）。角差溯源是測(cè)量用變頻電量變送器計(jì)量校準(zhǔn)中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。詳見(jiàn)“被遺忘的角差溯源”。

6、準(zhǔn)確度等級(jí) accuracy class

　　對(duì)變頻電量變送器給定的等級(jí)，變頻電量變送器在規(guī)定使用條件下的誤差應(yīng)在規(guī)定限值范圍內(nèi)。

　　結(jié)合量程比，變頻電量變送器的準(zhǔn)確度等級(jí)分為普通級(jí)，S1級(jí)、S2級(jí)、S3級(jí)和S4級(jí)。

　　各等級(jí)變送器量程比應(yīng)滿足以下要求：

　　普通級(jí)的量程比應(yīng)不小于5；

　　S1級(jí)的量程比應(yīng)不小于20；

　　S2級(jí)的量程比應(yīng)不小于100；

　　S3級(jí)的量程比應(yīng)不小于200；

　　S4級(jí)的量程比應(yīng)不小于500。

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