一、概述

　　數字化傳輸是相對于模擬量傳輸而言的。數字化傳輸是將模擬量信息源進行抽樣、量化和編碼，將模擬信號數字化，即模數轉換（A/D），然后再進行數字方式傳輸。

　　對于用功率分析儀組成的電量測量系統來說，要么是直接測量，要么是配合電壓、電流功率單元組合完成測量。在被測信號沒有超出功率分析儀直測范圍的，采用直接測量的方式，由于傳輸信號幅值較大，干擾信號在原始信號中所占比例小，也就是所謂的信噪比高，對測量結果影響不大。但是面對高壓、大電流的測量對象，一般采用互感器或者霍爾傳感器的方式，電壓電流互感器的二次輸出信號一般為0-100V，0-5A信號，信號幅值相對來說較大，有一定的抗干擾能力，但是不能用于變頻電量的測量；霍爾傳感器二次輸出信號一般為0-800mA，0-10V信號，再通過電纜線傳輸至功率分析儀進行處理及顯示。

二、采用數字化傳輸的原因

　　眾所周知，長距離的模擬量傳輸有兩個致命的缺點，一是原始信號會發生衰減；二是在傳輸過程中會引入干擾（包含傳導干擾和輻射干擾）。特別是對于變頻電源越來越普及的現今來說，測量現場的電磁環境也越來越復雜，強大的電磁干擾使得某些干擾信號甚至超過原始信號，那么功率分析儀處理的這樣的“原始信號”還能得出正確的結果嗎？
　　以上說明了模擬量傳輸在電量測量領域存在一些缺陷，那么有沒有很好的方法來解決這個普遍存在的問題呢？答案是肯定的！那就是采用數字化傳輸的方式來進行信號的傳輸，其典型代表就是湖南銀河電氣有限公司研制的AnyWay變頻功率分析儀。
　　AnyWay變頻功率分析儀實物圖如下所示：

采用數字化傳輸的變頻功率分析儀

三、五大優勢

　　數字化傳輸在電量測量領域有如下幾點優勢：
　　首先，電磁兼容性好。

　　先前提到，數字化傳輸是將模擬量進行抽樣、量化和編碼，變成數字信號，然后數字量通過光纖進行傳輸，傳輸路徑、傳輸距離及傳輸速度基本不受現場電磁環境的限制，且阻斷了電磁干擾的主要干擾途徑——傳導干擾，對整個電量測量系統的電磁兼容性來說，得到了極大的提高，非常適合現今復雜電磁環境下的電量測量；
　　其次，安全性能高。

　　無論是采用直測或者采用互感器、霍爾傳感器進行電量測量，都無法避免安全的問題。這兩種方式都是被測對象與功率分析儀有直接的導線連接，如果發生被測一次回路中的高壓串入二次測量回路中（如出現電流互感器二次側開路的情況），對直接使用功率分析儀的用戶來說，不得不說是一個非常大的安全隱患。
　　采用數字化方式傳輸的電量測量系統，功率單元與分析儀之間的傳輸介質采用光纖，光纖具有很好的電壓隔離效果，用戶完全不用擔心高壓串入的危險，對操作人員的人身安全有100%的保證。
　　第三，整體溯源。

　　整體溯源是將由功率單元及功率分析儀組合而成的測量系統進行整體精度指標的標定及量值溯源，計量檢定狀態與現場使用狀態一致。這對于現今大多數電量測量系統來說，都是不可能實現的，因為功率計和功率分析儀一般來自不同的廠家，并且是在出廠時單獨進行計量，且測量現場信號線纜長度不同，用戶往往采用簡單的組合誤差去衡定整個測量系統的精度，這樣的組合精度不具有溯源性。
　　整體溯源概念的提出，使得電量測量系統的精度指標變得有據可依，由于功率單元直接將被測信號數字化，通過光纖傳輸至分析儀側，傳輸過程中不受任何影響，無論是在計量室還是在測量現場，測量條件完全一致，這樣使得測量系統精度有保證；
　　第四，抗干擾能力強。
　　為了響應國家節能減排的號召，采用變頻數字電源的調速技術已經逐漸普及，由于變頻電源是PWM或者spwm調制方式，由于IGBT高頻開關的頻繁開合，產生豐富的高次諧波。這對測量設備的抗干擾性能提出了苛刻的要求，干擾信號可以以傳導干擾以及輻射干擾的形式耦合進入測量回路中，嚴重影響了測量系統的精度。采用數字化傳輸的變頻功率分析儀由于傳輸數據為數字信號，且傳輸介質為光纖，抗干擾性能得到極大的提高，即使在復雜電磁環境下，仍能保證高精度的電量測量；
　　第五，引入誤差環節少。

　　電量測量系統的誤差一般由三部分組成：傳感器誤差、傳輸線路誤差、功率分析儀誤差。傳感器誤差和功率分析儀誤差儀器在出廠時已經明確的，但是對于傳輸線路誤差，測試環境的不同，傳輸信號不同，所引起的誤差也不一樣，無法進行準確的衡定，那么這套電量測量系統的精度指標也只能是“推斷值”。而采用數字化傳輸的功率分析儀在功率單元已經將被測信號量化編碼，功率分析儀完成數字信號的處理、運算及顯示。對比一下，前面的誤差環節有三個，后面的誤差環節只有一個，功率單元的精度即為電量測量系統的精度，引入誤差的環節大大減小，使得整個測量系統的測量精度大大提高。

　　產品問答：前端數字化_復雜電磁環境下的高精度測量解決方案

　　銀河百科：前端數字化_硬件特點之一

 

　　作者：量值溯源

　　湖南銀河電氣有限公司(http://www.vfe.ac.cn)

 

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