一、概述

　　數(shù)字化傳輸是相對(duì)于模擬量傳輸而言的。數(shù)字化傳輸是將模擬量信息源進(jìn)行抽樣、量化和編碼，將模擬信號(hào)數(shù)字化，即模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D），然后再進(jìn)行數(shù)字方式傳輸。

　　對(duì)于用功率分析儀組成的電量測(cè)量系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，要么是直接測(cè)量，要么是配合電壓、電流功率單元組合完成測(cè)量。在被測(cè)信號(hào)沒(méi)有超出功率分析儀直測(cè)范圍的，采用直接測(cè)量的方式，由于傳輸信號(hào)幅值較大，干擾信號(hào)在原始信號(hào)中所占比例小，也就是所謂的信噪比高，對(duì)測(cè)量結(jié)果影響不大。但是面對(duì)高壓、大電流的測(cè)量對(duì)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(hào)一般為0-100V，0-5A信號(hào)，信號(hào)幅值相對(duì)來(lái)說(shuō)較大，有一定的抗干擾能力，但是不能用于變頻電量的測(cè)量；霍爾傳感器二次輸出信號(hào)一般為0-800mA，0-10V信號(hào)，再通過(guò)電纜線(xiàn)傳輸至功率分析儀進(jìn)行處理及顯示。

二、采用數(shù)字化傳輸?shù)脑?/span>

　　眾所周知，長(zhǎng)距離的模擬量傳輸有兩個(gè)致命的缺點(diǎn)，一是原始信號(hào)會(huì)發(fā)生衰減；二是在傳輸過(guò)程中會(huì)引入干擾（包含傳導(dǎo)干擾和輻射干擾）。特別是對(duì)于變頻電源越來(lái)越普及的現(xiàn)今來(lái)說(shuō)，測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的電磁環(huán)境也越來(lái)越復(fù)雜，強(qiáng)大的電磁干擾使得某些干擾信號(hào)甚至超過(guò)原始信號(hào)，那么功率分析儀處理的這樣的“原始信號(hào)”還能得出正確的結(jié)果嗎？
　　以上說(shuō)明了模擬量傳輸在電量測(cè)量領(lǐng)域存在一些缺陷，那么有沒(méi)有很好的方法來(lái)解決這個(gè)普遍存在的問(wèn)題呢？答案是肯定的！那就是采用數(shù)字化傳輸?shù)姆绞絹?lái)進(jìn)行信號(hào)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(shí)物圖如下所示：

采用數(shù)字化傳輸?shù)淖冾l功率分析儀

三、五大優(yōu)勢(shì)

　　數(shù)字化傳輸在電量測(cè)量領(lǐng)域有如下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：
　　首先，電磁兼容性好。

　　先前提到，數(shù)字化傳輸是將模擬量進(jìn)行抽樣、量化和編碼，變成數(shù)字信號(hào)，然后數(shù)字量通過(guò)光纖進(jìn)行傳輸，傳輸路徑、傳輸距離及傳輸速度基本不受現(xiàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的限制，且阻斷了電磁干擾的主要干擾途徑——傳導(dǎo)干擾，對(duì)整個(gè)電量測(cè)量系統(tǒng)的電磁兼容性來(lái)說(shuō)，得到了極大的提高，非常適合現(xiàn)今復(fù)雜電磁環(huán)境下的電量測(cè)量；
　　其次，安全性能高。

　　無(wú)論是采用直測(cè)或者采用互感器、霍爾傳感器進(jìn)行電量測(cè)量，都無(wú)法避免安全的問(wèn)題。這兩種方式都是被測(cè)對(duì)象與功率分析儀有直接的導(dǎo)線(xiàn)連接，如果發(fā)生被測(cè)一次回路中的高壓串入二次測(cè)量回路中（如出現(xiàn)電流互感器二次側(cè)開(kāi)路的情況），對(duì)直接使用功率分析儀的用戶(hù)來(lái)說(shuō)，不得不說(shuō)是一個(gè)非常大的安全隱患。
　　采用數(shù)字化方式傳輸?shù)碾娏繙y(cè)量系統(tǒng)，功率單元與分析儀之間的傳輸介質(zhì)采用光纖，光纖具有很好的電壓隔離效果，用戶(hù)完全不用擔(dān)心高壓串入的危險(xiǎn)，對(duì)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(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行整體精度指標(biāo)的標(biāo)定及量值溯源，計(jì)量檢定狀態(tài)與現(xiàn)場(chǎng)使用狀態(tài)一致。這對(duì)于現(xiàn)今大多數(shù)電量測(cè)量系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，都是不可能實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)楣β视?jì)和功率分析儀一般來(lái)自不同的廠(chǎng)家，并且是在出廠(chǎng)時(shí)單獨(dú)進(jìn)行計(jì)量，且測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)線(xiàn)纜長(zhǎng)度不同，用戶(hù)往往采用簡(jiǎn)單的組合誤差去衡定整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)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(cè)量系統(tǒng)的精度指標(biāo)變得有據(jù)可依，由于功率單元直接將被測(cè)信號(hào)數(shù)字化，通過(guò)光纖傳輸至分析儀側(cè)，傳輸過(guò)程中不受任何影響，無(wú)論是在計(jì)量室還是在測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)，測(cè)量條件完全一致，這樣使得測(cè)量系統(tǒng)精度有保證；
　　第四，抗干擾能力強(qiáng)。
　　為了響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的號(hào)召，采用變頻數(shù)字電源的調(diào)速技術(shù)已經(jīng)逐漸普及，由于變頻電源是PWM或者spwm調(diào)制方式，由于IGBT高頻開(kāi)關(guān)的頻繁開(kāi)合，產(chǎn)生豐富的高次諧波。這對(duì)測(cè)量設(shè)備的抗干擾性能提出了苛刻的要求，干擾信號(hào)可以以傳導(dǎo)干擾以及輻射干擾的形式耦合進(jìn)入測(cè)量回路中，嚴(yán)重影響了測(cè)量系統(tǒng)的精度。采用數(shù)字化傳輸?shù)淖冾l功率分析儀由于傳輸數(shù)據(jù)為數(shù)字信號(hào)，且傳輸介質(zhì)為光纖，抗干擾性能得到極大的提高，即使在復(fù)雜電磁環(huán)境下，仍能保證高精度的電量測(cè)量；
　　第五，引入誤差環(huán)節(jié)少。

　　電量測(cè)量系統(tǒng)的誤差一般由三部分組成：傳感器誤差、傳輸線(xiàn)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(chǎng)時(shí)已經(jīng)明確的，但是對(duì)于傳輸線(xiàn)路誤差，測(cè)試環(huán)境的不同，傳輸信號(hào)不同，所引起的誤差也不一樣，無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確的衡定，那么這套電量測(cè)量系統(tǒng)的精度指標(biāo)也只能是“推斷值”。而采用數(shù)字化傳輸?shù)墓β史治鰞x在功率單元已經(jīng)將被測(cè)信號(hào)量化編碼，功率分析儀完成數(shù)字信號(hào)的處理、運(yùn)算及顯示。對(duì)比一下，前面的誤差環(huán)節(jié)有三個(gè)，后面的誤差環(huán)節(jié)只有一個(gè)，功率單元的精度即為電量測(cè)量系統(tǒng)的精度，引入誤差的環(huán)節(jié)大大減小，使得整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量精度大大提高。

　　產(chǎn)品問(wèn)答：前端數(shù)字化_復(fù)雜電磁環(huán)境下的高精度測(cè)量解決方案

　　銀河百科：前端數(shù)字化_硬件特點(diǎn)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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