相序相位伏安表綜合測試裝置的研制與應(yīng)用

董耀

【摘 要】文章介紹了一種新研制出的相序相位伏安表綜合測試裝置，可以滿足市面上絕大部分相序表、相位伏安表及類似功能儀器的檢測需求，并且能檢測該類儀器毫安、毫伏級別的微小電信號準(zhǔn)確度，其功能和技術(shù)指標(biāo)在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平。

【關(guān)鍵詞】相序表;相位伏安表;檢測裝置;微小電信號

【中圖分類號】TM933.4 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）09-0091-02

1 概述

相序表、相位伏安表是一種具有多種電測量功能的便攜式數(shù)字測量儀表。使用該表可以很方便地在現(xiàn)場測量三相電源相序、交流電壓、交流電流、交流功率的量值及U-U之間、I-I之間及U-I之間的相位、向量圖。

目前，相序表、相位伏安表在電力行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，對于電力工作中各種故障的排查和安全生產(chǎn)起著重要的保證作用。但是，國內(nèi)缺少一套專業(yè)的相序表、相位伏安表檢測標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備進行準(zhǔn)確、可靠的測量，這給日常的檢測工作埋下了隱患，給相序表及相位伏安表的量傳工作帶來不便。

隨著電測技術(shù)的進步和電測需求的發(fā)展，目前市面上出現(xiàn)了可以測量毫伏、毫安量程及相位的微小交流信號的相位伏安表，其主要用于檢測空置或住戶很少的住宅小區(qū)，以及停工狀態(tài)下發(fā)電廠等空載設(shè)備內(nèi)電氣線路的安全性，但是現(xiàn)有的交直流儀表校驗裝置，其量程和精度無法滿足75 mV、0.5 A量程檔0.05% FS和0.1% FS準(zhǔn)確度的要求，無法對相位伏安表的這部分功能進行檢測。

甘肅省計量研究院科研人員歷時兩年，針對相序表及相位伏安表檢測現(xiàn)狀的需求，成功研制出了相序相位伏安表綜合測試裝置，在功能和精度上，都基本滿足了市面上所有相序表及相位伏安表的檢測需求。

2 相序相位伏安表綜合測試裝置的研制

2.1 裝置指標(biāo)介紹

相序相位伏安表綜合測試裝置是一臺表源一體的多功能交直流電信號輸出裝置（如圖1所示）。裝置中表的核心技術(shù)用的是數(shù)字信號處理器（DSP）和16位高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器組成的高精度工頻交流采集器;源的信號部分用的是DSP和16位高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器組成可控制的正弦波、畸變波信號源。主要技術(shù)指標(biāo)如下。①交流電壓量程：50 V、100 V、200 V、400 V、600 V，最大輸出容量為20 VA。②交流電流量程：0.5 A、1 A、2.5 A、5 A、10 A、20 A，最大輸出容量為20 VA。③交流電壓、電流調(diào)節(jié)范圍：0～130% FS，調(diào)節(jié)細度為5×10-5。④工頻交流電壓、電流準(zhǔn)確度：0.05% FS。⑤電流對同名相電壓的相位準(zhǔn)確度：0.05。⑥頻率調(diào)節(jié)范圍：45～65 Hz，調(diào)節(jié)細度為0.001 Hz，調(diào)定值準(zhǔn)確度為0.01 Hz。⑦相位調(diào)節(jié)范圍：0～359.99°，調(diào)節(jié)細度為0.01°。

2.2 裝置工作原理

裝置的主要工作原理如圖2所示。由開關(guān)電源和電源板將220 V市電轉(zhuǎn)化為±12 V和±6 V的直流電，給各電路板供電;主控板進行信號處理和數(shù)據(jù)處理，將鍵盤鍵入的輸出信號經(jīng)處理傳送至信號輸出板;信號輸出板最大輸出5 V穩(wěn)壓信號，控制六路交流信號和兩路直流信號的輸出;交流電壓板（3塊）、交流電流板（3塊）、直流電壓板和直流電流板等負責(zé)輸出對應(yīng)的交直流信號;信號測量對輸出的信號進行測量，經(jīng)主控板處理后顯示在液晶屏幕上。此外，還有將電壓信號轉(zhuǎn)化為電流信號的互感器、切換量程的電壓電流量程板、防止電路短路或接線錯誤的保護板等元器件。

2.3 裝置技術(shù)創(chuàng)新點

提高小電流、小電壓等微小電信號的輸出精度，是項目研發(fā)的技術(shù)重點。該裝置通過DSP數(shù)字信號處理器對所輸信號進行數(shù)據(jù)處理，將標(biāo)準(zhǔn)輸出板輸出的5 V標(biāo)準(zhǔn)電壓經(jīng)相應(yīng)的電壓輸出板或互感器轉(zhuǎn)化為實際輸出的電壓電流信號，其中專門使用了直流75 mV信號板，提高了小電壓的輸出精度。

經(jīng)實際測試，裝置在75 mV直流電壓量程輸出10 mV，相對誤差為0.42%，在0.5 A直流電壓量程輸出50 mA，相對誤差為0.42%，達到了指標(biāo)要求。

3 結(jié)語

本次研制的相序相位伏安表綜合測試裝置滿足了市面上絕大部分相序表、相位伏安表及類似功能儀器的檢測需求，其功能和準(zhǔn)確度達到了市面上0.05級及以下電測儀表校準(zhǔn)儀的指標(biāo)。該儀器重點改進了交流電壓、交流電流在小量程上的輸出范圍，其中交流電壓最小可穩(wěn)定輸出50 mV、交流電流最小可穩(wěn)定輸出0.5 mA;提高了直流電流、直流電壓在毫安、毫伏量程上的輸出精度，其中75 mV量程的輸出準(zhǔn)確度經(jīng)檢測可以達到0.05% FS，0.5 A量程的輸出準(zhǔn)確度達到0.1% FS，能夠?qū)崿F(xiàn)市面上高精度相位伏安表對于微小電信號的測量功能，解決了高精度相位伏安表在小量程上量值溯源的困難問題，并解決了空置或住戶很少的住宅小區(qū)內(nèi)、電廠及發(fā)電站在停工時期等電氣線路處于空載狀態(tài)下的安全性檢測問題。

該裝置通過了出廠檢測和甘肅省計量研究院的校準(zhǔn)檢測。該裝置各功能的輸出范圍和準(zhǔn)確度完全滿足市面上各種相序表、相位伏安表的檢測需求，并且能檢測該類儀器毫安、毫伏級別的小量程準(zhǔn)確度，其功能和技術(shù)指標(biāo)在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平。

參 考 文 獻

[1]JJG 440—2008，工頻單相相位表檢定規(guī)程[S].

[2]JJG 381—1986，BX-21型低頻數(shù)字相位計檢定規(guī)程[S].

[3]JJG（航天）34—1999，交流數(shù)字電壓表檢定規(guī)程[S].

[4]JJG（航天）35—1999，交流數(shù)字電流表檢定規(guī)程[S].

[5]JJF 1491—2014，數(shù)字式交流電參數(shù)測量儀校準(zhǔn)規(guī)范[S].