當功率分析儀直接連接被測回路時(shí)，功率分析儀的精度就是系統精度。
　　當被測信號超過(guò)功率分析儀的測試范圍，必須采用電壓傳感器和/或電流傳感器將被測信號轉變?yōu)楣β史治瞿軌驕y量的信號，該信號再與功率分析儀相連。
　　這種情況下，電壓傳感器、電流傳感器、傳輸線(xiàn)路及功率分析儀共同構成了功率測試系統。這類(lèi)功率測試系統的精度該如何評估呢？

一影響功率測試系統精度的主要因數

　　下述環(huán)節都會(huì )影響功率測試系統的精度：

1電壓傳感器、電流傳感器的比差和角差

　　比差是指比值誤差，目前各類(lèi)電壓傳感器和電流傳感器的精度指標反映的就是比差。例如：精度為0.2%的電壓傳感器是指其比差在滿(mǎn)量程時(shí)不大于±0.2%。
　　角差適用于交流信號，對于交流信號，理想電壓傳感器的一次輸入與二次輸出的相位相等。實(shí)際電壓傳感器的一次輸入和二次輸出信號的相位不可能完全相等，這個(gè)差值就是角差。
　　角差直接影響功率測試系統的功率測量誤差，相同角差時(shí)，功率因數越低，功率測量誤差越大。
　　對于電壓互感器和電流互感器而言，相關(guān)標準對角差進(jìn)行了嚴格的規定，例如：0.2級的電壓傳感器的在50Hz時(shí)，額定電壓下的角差不超過(guò)10′。
　　目前大部分變頻電壓傳感器和變頻電流傳感器（如霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器）均未對角差指標進(jìn)行標定。這類(lèi)傳感器用于功率測量時(shí)，不能簡(jiǎn)單的依據傳感器和分析儀的精度指標判斷測試系統的功率測量精度。
　　詳見(jiàn)“電量傳感器的角差、比差與復合誤差”

2傳感器與分析儀的阻抗匹配

　　功率測試系統中，阻抗匹配主要是指傳感器的輸出阻抗與分析儀的輸入阻抗的匹配。
　　對于電壓輸出型傳感器（不一定是電壓傳感器），當分析儀的輸入阻抗遠遠大于傳感器的輸出阻抗時(shí)，一般認為阻抗匹配。
　　對于電流輸出型傳感器（不一定是電流傳感器），當分析儀的輸入阻抗遠遠小于傳感器的輸出阻抗時(shí)，一般認為阻抗匹配。
　　現在的電子式儀表，通?？梢詽M(mǎn)足上述條件。然而，當傳感器為電壓互感器或電流互感器時(shí)，阻抗匹配有其特殊的要求！
　　《JJG313-2010測量用電流互感器檢定規程》和《JJG314-2010測量用電壓互感器檢定規程》指出：二次回路阻抗應該滿(mǎn)足二次負荷不低于額定負荷25%的要求。也就是說(shuō)，分析儀的電壓輸入通道的阻抗不是越大越好，電流輸入通道的阻抗不是越小越好，而是與所用互感器的額定二次負荷有關(guān)！
　　目前使用的大部分功率分析儀的輸入阻抗不滿(mǎn)足互感器的二次負荷匹配要求，對互感器的精度會(huì )有一定的影響！

3傳感器與分析儀的量程匹配

　　假設某功率分析儀的精度為0.05%讀數+0.05%滿(mǎn)量程。當輸入信號在滿(mǎn)量程附近時(shí)，精度為0.1%讀數，當輸入信號為滿(mǎn)量程的10%時(shí)，精度為0.55%讀數。
　　傳感器與功率分析儀的量程匹配問(wèn)題，對功率測試系統的影響很大！
　　目前多數功率分析儀的電壓和電流通道均設置了多個(gè)量程，只要量程選擇合適，可以在較寬的輸入范圍內獲取接近儀表的標稱(chēng)精度指標。
　　然而，當外部采用傳感器，尤其是霍爾電壓傳感器、霍爾電流傳感器等有源傳感器時(shí)，由于有源傳感器的二次輸出信號一般較小，一般只能有少量的量程甚至沒(méi)有量程可以匹配。
　　假設上述功率分析儀包括8個(gè)電壓量程：1000V、600V、300V、150V、100V、50V、30V、15V。
　　直接測量時(shí)，可以在7.5V～1000V范圍之內可以獲得較高的測量精度。
　　而有源傳感器的工作電壓通常為24V或正負12V左右，其最高輸出電壓在±10V以?xún)?，最大交流有效值電壓約7V左右。
　　這樣一來(lái)，對于功率測試系統而言，實(shí)際有效的只有一個(gè)量程，功率測試系統在滿(mǎn)量程時(shí)的精度約0.15%讀數，當輸入信號為傳感器額定的10%時(shí)，功率測試系統的精度約為1.05%。

4傳輸線(xiàn)路的損耗

　　對于電流信號傳輸，只要功率測試系統的阻抗匹配是合理的，傳輸線(xiàn)路無(wú)損耗；
　　對于電壓信號傳輸，當線(xiàn)路較長(cháng)或信號頻率較高時(shí)，傳輸線(xiàn)路損耗不容忽視。

5傳輸線(xiàn)路引入的干擾

　　傳輸線(xiàn)路猶如接受無(wú)線(xiàn)電波的天線(xiàn)，是電磁干擾的重要入侵途徑！電磁干擾對測試系統精度的影響程度，主要取決于干擾的信號的大小和有用信號的大小，通?？捎眯旁氡葋?lái)表示。
　　為了抑制傳輸線(xiàn)路引入的干擾，有經(jīng)驗的測試工程師會(huì )對傳輸線(xiàn)路的材料、形式（如雙絞線(xiàn)、同軸電纜等）、長(cháng)度、屏蔽、接地進(jìn)行嚴格的控制，必要時(shí)，還會(huì )在傳感器端或儀表端增加濾波裝置。值得注意的是，濾波裝置很多時(shí)候可以有效的抑制感染，也會(huì )直接影響功率測試系統精度。更詳細的分析請參見(jiàn)“前端數字化實(shí)現復雜電磁環(huán)境下的高精度測量”

二工頻功率測試系統精度評估

　　第一節對影響功率測試系統的系統精度的各種因數進(jìn)行了綜合的分析，本節結合實(shí)例對工頻功率測試系統的系統精度進(jìn)行評估。
　　工頻功率測試系統通常由互感器和傳統功率表構成。構成這類(lèi)功率測試系統的互感器和功率表都遵循相關(guān)國家標準，對第一節中影響功率測試系統精度的五個(gè)因數進(jìn)行了全面的考慮。

　　●  1、互感器有明確的比差和角差指標，功率表依據角差指標分為全功率因數功率表和低功率因數功率表，系統比差和角差均得以有效控制；
　　● 2、互感器有明確的額定二次負荷，一般可以依據功率表的輸入阻抗選擇合適二次負荷的互感器配套；
　　● 3、互感器的二次輸出有標準值，一般電壓為100V，電流為5A或1A，功率表的量程可以很好的匹配互感器的輸出；
　　● 4、傳輸線(xiàn)路的損耗可以依據線(xiàn)路阻抗和功率表二次負荷進(jìn)行較為準確的評估；
　　● 5、互感器輸出電壓100V，電流5A，信號較大，抗干擾能力較強。

　　假設電壓互感器、電流互感器、功率表的準確度均為0.2級，一般而言，做好上述5個(gè)環(huán)節后，功率測試系統的精度可以采用下述三種方式之一進(jìn)行評估：

1方和根的評估方式

　　功率測試系統精度為：√(0.2^2+0.2^2+0.2^2)=√3×0.2≈0.34%；
　　FLUKE的NORMA功率分析儀的精度指標（注意，是儀表精度不是系統精度）就是采用這種評價(jià)方式；
　　這種方式的依據是將誤差理解為偶然誤差（隨機誤差）。

2算術(shù)和的評估方式

　　功率測試系統精度為：0.2+0.2+0.2=0.6%；
　　這種方式的依據是將誤差理解為系統誤差（注：這里的系統誤差相對偶然誤差而言，不同于本文講述的功率測試系統的系統誤差）。
　　顯然，該方式比第一種方式更為嚴格，評估得到的系統精度較低。

3IEC綜合評估方式

　　IEC綜合評估方式最為嚴格，基本類(lèi)似于第二種評估方式，并在第二種評估方式的基礎上，增加了0.1%的線(xiàn)路誤差，得到功率測試系統的系統精度為0.7%。

功率測試系統的系統精度的IEC評估方式

三變頻功率測試系統精度評估

　　相比工頻功率測試系統，變頻功率測試系統的系統精度評估要復雜得多，許多時(shí)候，甚至無(wú)法進(jìn)行科學(xué)的評估！原因在于，在變頻功率測試系統中：

1、電壓傳感器和電流傳感器的角差指標未知；
　　目前，適用變頻電量測試的電量傳感器主要為霍爾電壓傳感器、霍爾電流傳感器、羅氏線(xiàn)圈等等，這類(lèi)傳感器的技術(shù)指標中一般不包含角差指標，筆者測試發(fā)現閉環(huán)式霍爾電流傳感器的角差指標較好，而霍爾電壓傳感器和羅氏線(xiàn)圈的角差指標角差，例如，6400V的霍爾電壓傳感器LV200-AW/2/6400的角差高達4°，是0.2級電壓互感器角差（10′）的24倍！
2、傳感器二次輸出沒(méi)有標準，與功率分析儀的量程很難匹配；
3、傳感器輸出信號小，現場(chǎng)電磁干擾大，電磁干擾的影響不容忽視。

四如何保障功率測試系統精度

　　IEC指出：所有儀表和測量裝置的誤差都必須進(jìn)行實(shí)際測量，未經(jīng)測量，僅是以其它測量中計算出來(lái)的和引用電壓、電流和功率因數組合的誤差，不能作為評價(jià)裝置基本誤差的依據。
　　也就是說(shuō)，對于功率測試系統，尤其是變頻電量傳感器和變頻功率分析儀構成的變頻功率測試系統，系統精度不能依據傳感器及儀表精度簡(jiǎn)單換算獲取，而是必須將傳感器和儀表構成的功率測試系統進(jìn)行整體溯源（整體校準），通過(guò)實(shí)際測試和校準得到功率測試系統的系統精度。

　　作者：AnyWay中國
　　湖南銀河電氣有限公司（http://www.hhmyl.com/）

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