串并聯型電阻分壓器相角偏差的自校驗方法

石照民， 張江濤， 潘仙林， 宋 瑩

(中國計量科學研究院，北京 100029)

1 引 言

智能電網、新能源技術的發展以及節能減排措施的實施，對高精度、寬頻率的功率計量提出了更高的要求，而分壓器作為高電壓測量中必不可少的一部分，在寬頻功率基準中也是不可或缺的。電阻分壓器和感應分壓器憑借其各自的優勢被廣泛應用于交流電壓測量中，將較高的電壓信號轉換為可被采樣板卡或其他數字儀表接受的小電壓信號。對于感應分壓器，其具有較大的輸入阻抗和較小的輸出阻抗，穩定性較高[1,2]，但是鐵芯的磁性限制了分壓器的帶寬；與感應分壓器相比，電阻分壓器(resistive voltage divide,RVD)具有較寬的頻帶范圍，且線性度更好。

因此電阻分壓器在交流電壓和交流功率的測量中得到了廣泛的應用，尤其在寬頻領域。此前各國計量院已經提出多種電阻分壓器結構設計[3～7]，比如中國計量科學研究院提出的一種多變比的交流電阻分壓器[3]，這種高精度的電阻分壓器包含1支由若干電容組成的輔助支路，該輔助支路構成多節等電位屏蔽層提高了電阻分壓器的精度。澳大利亞國家計量院提出了一種用于寬頻功率基準中交流電壓測量的分壓器設計[4]，該分壓器引入了一種由黃銅管構成的隔離層，以此來減小由電阻與分壓器外殼之間的電容引起的相角偏差的靈敏度。此外，瑞典計量院也提出了基于電容補償的低相角偏差電阻分壓器[5]。

交流功率基準的建立，不僅需要測量電壓、電流比例裝置的比例誤差，相角偏差也需要進行準確的校驗[8～10]。……