一個(gè)真實(shí)的故事

　　國(guó)內(nèi)某著名電機(jī)企業(yè)出口奧地利的牽引電機(jī)，在奧地利某公司做試驗(yàn)時(shí)，被告知送檢電機(jī)不合格！

　　該企業(yè)專(zhuān)家在無(wú)意中發(fā)現(xiàn)依據(jù)對(duì)方的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以推算出電機(jī)效率大于1這一明顯違背客觀規(guī)律的結(jié)論。既然如此，其它的數(shù)據(jù)同樣不能作為判斷該電機(jī)不合格的依據(jù)。該專(zhuān)家據(jù)理力爭(zhēng)，算是雙方扯平（算是不辱使命）！

　　你不要說(shuō)我的電機(jī)不合格，同樣，我也不說(shuō)你的測(cè)試系統(tǒng)不合格！

　　事實(shí)上，電機(jī)合不合格是值得討論的。毋庸置疑的是：該測(cè)試系統(tǒng)一定是不合格的！

　　而該測(cè)試系統(tǒng)的功率分析儀和傳感器，都是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格溯源的，為什么會(huì)不合格呢？其中的奧妙就在于傳感器的角差指標(biāo)！

　　因?yàn)椋?dāng)時(shí)，國(guó)內(nèi)外并無(wú)可對(duì)該類(lèi)傳感器進(jìn)行角差溯源的計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)！

　　此次經(jīng)歷，讓該企業(yè)對(duì)電機(jī)試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)的重要性有了新的認(rèn)識(shí)，對(duì)該企業(yè)后來(lái)整改電機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)有很大的幫助！

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被遺忘的角差溯源

　　在電壓互感器和電流互感器中，一次信號(hào)與二次信號(hào)之間的相位差，習(xí)慣稱(chēng)為角差。角差是電壓互感器和電流互感器非常重要的技術(shù)指標(biāo)。

　　互感器主要用于不含高次諧波的工頻電量測(cè)試，對(duì)于變頻電機(jī)、變頻器、逆變器、整流器、變流器等電氣設(shè)備的變頻電量測(cè)試，互感器已經(jīng)不能勝任，目前應(yīng)用最廣的是霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器。

　　在霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器中，我們很少聽(tīng)到角差的概念。事實(shí)上，包括LEM公司在內(nèi)，目前幾乎所有生產(chǎn)的霍爾電壓、電流傳感器均未標(biāo)稱(chēng)角差指標(biāo)。

　　沒(méi)提到不代表不重要！

　　事實(shí)上，在變頻電量測(cè)量中，傳感器的角差指標(biāo)比互感器角差指標(biāo)更為重要！

　　因?yàn)椋妷夯ジ衅骱碗娏骰ジ衅鞯闹饕獞?yīng)用場(chǎng)合是電力系統(tǒng)，而眾所周知，在電力系統(tǒng)中，功率因數(shù)被限定在一定的范圍之內(nèi)（通常要求在0.85以上），而角差對(duì)功率測(cè)量的影響的規(guī)律是：功率因數(shù)越高，影響越小（詳見(jiàn)：不同功率因數(shù)下角差對(duì)功率測(cè)量準(zhǔn)確度的影響 ）。

　　在變壓器、電機(jī)、變流器等產(chǎn)品的檢試驗(yàn)中，卻有大量的試驗(yàn)是在低功率因數(shù)下進(jìn)行的。例如：變壓器的空載試驗(yàn)和堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)是大型電力變壓器的最主要的試驗(yàn)；電機(jī)空載試驗(yàn)是確定電機(jī)效率的主要試驗(yàn)；為了減小能量消耗，變頻器的負(fù)載試驗(yàn)在額定電流和極低功率因數(shù)下進(jìn)行，而此時(shí)的有功功率，就代表變頻器在額定狀態(tài)下的損耗。

　　變壓器和電機(jī)屬于傳統(tǒng)產(chǎn)品，其試驗(yàn)方法也相對(duì)成熟，因此，早就有專(zhuān)業(yè)針對(duì)低功率因數(shù)下功率測(cè)量的儀表：低功率因數(shù)功率表（也稱(chēng)低功率因數(shù)瓦特表）。然而，很少有人注意的是，低功率因數(shù)下，采用低功率因數(shù)功率表只解決了一部分問(wèn)題。若電壓互感器和電流互感器的角差指標(biāo)得不到控制，功率測(cè)量準(zhǔn)確度同樣沒(méi)有保障。

　　而在變頻電量測(cè)量領(lǐng)域，儀表是新的（冠上各種頭銜的功率分析儀），傳感器是新的（主要是霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器），大家似乎都忘了還有角差這個(gè)概念！

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角差溯源與整體溯源

　　忘了不代表不重要！忽視客觀存在是要付出代價(jià)的！

　　然而，霍爾電壓傳感器、霍爾電流傳感器等變頻電量傳感器目前尚未頒布相關(guān)檢定規(guī)程或校準(zhǔn)方法，其角差溯源無(wú)公認(rèn)的有效的方法，角差指標(biāo)不易評(píng)價(jià)。

　　那么，有沒(méi)有變通方法呢？

　　方法是有的！

　　角差溯源有困難！功率卻是可以溯源的！我們關(guān)心角差是因?yàn)槲覀円刂?strong>低功率因數(shù)下的功率測(cè)量準(zhǔn)確度！

　　我們不妨將整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)在低功率因數(shù)下進(jìn)行校準(zhǔn)，而不管具體某個(gè)元件的角差指標(biāo)、只要系統(tǒng)在全功率因數(shù)范圍內(nèi)都能準(zhǔn)確測(cè)量，就說(shuō)明系統(tǒng)的綜合角差是滿足測(cè)試需要的。

　　上述溯源方法稱(chēng)之為整體溯源。整體溯源不但可以跳過(guò)某些中間環(huán)節(jié)溯源難的問(wèn)題，還可以提供更具指導(dǎo)意義的精度指標(biāo)——系統(tǒng)精度。

　　然而，整體溯源也存在不足之處：

　　構(gòu)成系統(tǒng)的某個(gè)部件損壞或更換都可能影響系統(tǒng)精度指標(biāo)！

　　為了解決這個(gè)問(wèn)題，銀河電氣的解決思路是：將可能影響系統(tǒng)精度的部件全部集成在一個(gè)裝置內(nèi)。

　　SP系列變頻功率傳感器就是通過(guò)下述方法實(shí)現(xiàn)了上述設(shè)計(jì)思路的一種新型的變頻電量傳感器。

　　1、將變頻電壓傳感器和變頻電流傳感器組合為變頻功率傳感器。

　　2、在變頻功率傳感器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)測(cè)量，直接輸出數(shù)字信號(hào)（前端數(shù)字化），接收、處理、顯示測(cè)量結(jié)果的二次儀表只進(jìn)行數(shù)字量的運(yùn)算，不影響測(cè)量精度。

　　而按照上述設(shè)計(jì)思路實(shí)現(xiàn)的SP系列變頻功率傳感器，具有下述特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：

　　1、易于溯源，并且是整體溯源，傳感器精度決定系統(tǒng)精度！

　　2、前端數(shù)字化產(chǎn)品大大增強(qiáng)了電磁兼容能力，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜電磁環(huán)境下的高精度測(cè)量。

　　3、變頻電壓傳感器和變頻電流傳感器組合之后，原先的電壓傳感器、電流傳感器和功率表三處相位補(bǔ)償變成了只需要電壓和電流的相位差的相位補(bǔ)償，補(bǔ)償環(huán)節(jié)減少了，角差指標(biāo)更容易控制，提高了低功率因數(shù)下的功率測(cè)量準(zhǔn)確度。

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總結(jié)

　　2014年7月，國(guó)家變頻電量測(cè)量?jī)x器計(jì)量站即通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收，并開(kāi)展對(duì)外檢定服務(wù)，該計(jì)量站作為國(guó)內(nèi)唯一的變頻電量一級(jí)專(zhuān)業(yè)計(jì)量站，可對(duì)各種變頻電量變送器、變頻電量傳感器及變頻電量分析儀等變頻電量測(cè)量?jī)x器進(jìn)行嚴(yán)格的角差溯源。

　　霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器早期主要用于控制測(cè)量，只對(duì)電壓和電流的測(cè)量精度負(fù)責(zé)，廠家未對(duì)影響功率測(cè)量的角差指標(biāo)進(jìn)行控制和補(bǔ)償，也未對(duì)角差進(jìn)行標(biāo)定。當(dāng)我們把這類(lèi)傳感器用于功率測(cè)量，尤其是低功率因數(shù)下的功率測(cè)量時(shí)，一定要采用有效的方法對(duì)傳感器或系統(tǒng)的角差進(jìn)行驗(yàn)證，最有效的辦法就是讓廠家對(duì)角差指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)定并提供角差溯源證書(shū)或通過(guò)整體溯源的方式提供可替代角差溯源的系統(tǒng)校準(zhǔn)證書(shū)。

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