变频电量变送器是指将变频电量转换成方便二次设备使用的、遵循一定标准的、并包含一次变频电量全部有用信息的模拟信号或数字编码信号的装置。按照测量目的和测量对象的不同，变频电量变送器可以分为：变频电压变送器、变频电流变送器和变频功率变送器。

一、定义

　　变频电量变送器是指将变频电量转换成方便二次设备使用的、遵循一定标准的、并包含一次变频电量全部有用信息的模拟信号或数字编码信号的装置。按照测量目的和测量对象的不同，变频电量变送器可以分为：变频电压变送器、变频电流变送器和变频功率变送器。

　　变频电量是指用于传输功率的，并且满足下述条件之一的交流电量。

　　◆信号频谱仅包含一种频率成分，而频率不局限于工频的交流电信号。

　　◆信号频谱包含两种或更多的被关注的频率成分的电信号。

　　变频电量包括电压、电流以及电压电流引出的有功功率、无功功率、视在功率、有功电能、无功电能等。

二、变频电量变送器的通用框图

图1、变频电量变送器通用框图

　　图中所示为变频电量变送器的通用框图，依据所采用的技术，图中列出的所有部件并非均不可缺少。图中的变送器测量一路电压和一路电流信号，通常，该电压和电流信号的乘积为被测回路的功率。本标准规定的变频电量变送器可以是如图中所示的测量一路电压、电流及对应功率的变频功率变送器，或测量单路或多路电压的变频电压变送器，或测量单路或多路电流的变频电流变送器。

三、变频电量变送器的分类

　　依据变频电量变送器的输出信号类型，可以分为模拟量输出变频电量变送器和数字量输出变频电量变送器。其中，模拟量输出变频电量变送器，依据输出电压或电流信号，又可以分为电压输出型变频电量变送器和电流输出型变频电量变送器。

　　依据被测信号类型，可以分为变频电压变送器、变频电流变送器和变频功率变送器。其中，变频功率变送器被测量通常包含一路电压信号和一路电流信号，输出信息包含：电压、电流、功率、频率、功率因数、谐波等等。

　　目前的变频电量变送器大多为模拟量输出型，变频电压变送器主要是霍尔电压传感器，而常见的变频电流变送器主要有：霍尔电流传感器、柔性探头（罗氏线圈）等。

　　湖南银河电气有限公司AnyWay的SP系列变频功率传感器及DT系列数字变送器均属于数字量输出型的变频电量变送器。SP系列变频功率传感器属于变频功率变送器，而DT系列数字变送器根据通道配置情况可以是变频电压变送器、变频电流变送器或变频功率变送器。

　　变频电量测量仪器 测量用变送器标准（Variable frequency electric quantity measuring instruments：Measuring transducer）明确指出：将被测参量转变为数字量参数更为合理，原因在于对传统模拟量输出变送器的模拟量输出要求是基于有局限的常规技术，并非依据使用被测参量信息的设备的实际需要。

图2、银河电气研制的额定电压690V、额定电流500A的SP变频功率传感器和额定电压25.6V、额定电流25.6mA的双通道DT数字变送器

 

四、变频电量变送器主要技术指标

1、带宽　bandwidth

　　用频率表示，反映变送器的频率响应特性的参数，在该频率下，输入纯正弦波，实际二次输出的方均根值为按照额定变比计算的理论二次输出的方均根值的1/√2倍。

2、准确限值频率范围 accurate limit value frequency range

　　能满足准确级对应误差限值要求的被测电压（电流）的基波频率范围，包括准确限值频率上限和准确限值频率下限的一组值。在准确限值频率范围之内，变送器的误差应不超过标称准确度等级对应的误差限值。在不引起歧义的情况下，可简称频率范围。准确限值频率上限用符号fmax表示，准确限值频率下限用符号fmin表示。

　　例如：AnyWay的SP系列变频功率传感器的准确限值频率范围为0.1Hz～400Hz，准确度等级为0.2级，那么，在基波频率为0.1Hz～400Hz范围内，基波有效值测量的误差限值应不大于±0.2%。

3、准确限值电压（电流）范围　accurate limit value voltage(current) range

　　能满足准确级对应误差限值要求的被测电压（电流）范围，包括准确限值电压（电流）上限和准确限值电压（电流）下限的一组值。在准确限值电压（电流）范围之内，变送器的误差应不超过标称准确度等级对应的误差限值。

准确限值电压（电流）上限用符号Umax（Imax）表示，准确限值电压（电流）下限用符号Umin（Imin）表示。

　　例如：AnyWay的SP691501C变频功率传感器的准确度等级为0.2级，额定电压为690V，准确限值电压范围为0.75%U_N～150%U_N，那么，在幅值为0.75%～150%额定电压范围内，幅值测量误差限值应不大于±0.2%。

4、量程比　span ratio

　　电压（电流）准确限值上限与电压（电流）准确限值下限的比值取整数。

　　例如：AnyWay的系列变频功率传感器的准确限值电压范围为0.75%U_N～150%U_N，其量程比为150/0.75，即：200。

5、相位误差　phase error

　　参考频率下，一次信号与二次信号的相位之差。

　　注：相位误差可简称为角差，角差是用于功率测量的变频电量变送器非常重要的技术指标，在低功率因数下，角差重要性远远大于比值误差（比差）。角差溯源是测量用变频电量变送器计量校准中至关重要的环节。详见“被遗忘的角差溯源”。

6、准确度等级 accuracy class

　　对变频电量变送器给定的等级，变频电量变送器在规定使用条件下的误差应在规定限值范围内。

　　结合量程比，变频电量变送器的准确度等级分为普通级，S1级、S2级、S3级和S4级。

　　各等级变送器量程比应满足以下要求：

　　普通级的量程比应不小于5；

　　S1级的量程比应不小于20；

　　S2级的量程比应不小于100；

　　S3级的量程比应不小于200；

　　S4级的量程比应不小于500。

　　作者：AnyWay中国

　　湖南银河电气有限公司（http://www.vfe.cc）

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