一、概述

　　数字化传输是相对于模拟量传输而言的。数字化传输是将模拟量信息源进行抽样、量化和编码，将模拟信号数字化，即模数转换（A/D），然后再进行数字方式传输。

　　对于用功率分析仪组成的电量测量系统来说，要么是直接测量，要么是配合电压、电流功率单元组合完成测量。在被测信号没有超出功率分析仪直测范围的，采用直接测量的方式，由于传输信号幅值较大，干扰信号在原始信号中所占比例小，也就是所谓的信噪比高，对测量结果影响不大。但是面对高压、大电流的测量对象，一般采用互感器或者霍尔传感器的方式，电压电流互感器的二次输出信号一般为0-100V，0-5A信号，信号幅值相对来说较大，有一定的抗干扰能力，但是不能用于变频电量的测量；霍尔传感器二次输出信号一般为0-800mA，0-10V信号，再通过电缆线传输至功率分析仪进行处理及显示。

二、采用数字化传输的原因

　　众所周知，长距离的模拟量传输有两个致命的缺点，一是原始信号会发生衰减；二是在传输过程中会引入干扰（包含传导干扰和辐射干扰）。特别是对于变频电源越来越普及的现今来说，测量现场的电磁环境也越来越复杂，强大的电磁干扰使得某些干扰信号甚至超过原始信号，那么功率分析仪处理的这样的“原始信号”还能得出正确的结果吗？
　　以上说明了模拟量传输在电量测量领域存在一些缺陷，那么有没有很好的方法来解决这个普遍存在的问题呢？答案是肯定的！那就是采用数字化传输的方式来进行信号的传输，其典型代表就是湖南银河电气有限公司研制的AnyWay变频功率分析仪。
　　AnyWay变频功率分析仪实物图如下所示：

采用数字化传输的变频功率分析仪

三、五大优势

　　数字化传输在电量测量领域有如下几点优势：
　　首先，电磁兼容性好。

　　先前提到，数字化传输是将模拟量进行抽样、量化和编码，变成数字信号，然后数字量通过光纤进行传输，传输路径、传输距离及传输速度基本不受现场电磁环境的限制，且阻断了电磁干扰的主要干扰途径——传导干扰，对整个电量测量系统的电磁兼容性来说，得到了极大的提高，非常适合现今复杂电磁环境下的电量测量；
　　其次，安全性能高。

　　无论是采用直测或者采用互感器、霍尔传感器进行电量测量，都无法避免安全的问题。这两种方式都是被测对象与功率分析仪有直接的导线连接，如果发生被测一次回路中的高压串入二次测量回路中（如出现电流互感器二次侧开路的情况），对直接使用功率分析仪的用户来说，不得不说是一个非常大的安全隐患。
　　采用数字化方式传输的电量测量系统，功率单元与分析仪之间的传输介质采用光纤，光纤具有很好的电压隔离效果，用户完全不用担心高压串入的危险，对操作人员的人身安全有100%的保证。
　　第三，整体溯源。

　　整体溯源是将由功率单元及功率分析仪组合而成的测量系统进行整体精度指标的标定及量值溯源，计量检定状态与现场使用状态一致。这对于现今大多数电量测量系统来说，都是不可能实现的，因为功率计和功率分析仪一般来自不同的厂家，并且是在出厂时单独进行计量，且测量现场信号线缆长度不同，用户往往采用简单的组合误差去衡定整个测量系统的精度，这样的组合精度不具有溯源性。
　　整体溯源概念的提出，使得电量测量系统的精度指标变得有据可依，由于功率单元直接将被测信号数字化，通过光纤传输至分析仪侧，传输过程中不受任何影响，无论是在计量室还是在测量现场，测量条件完全一致，这样使得测量系统精度有保证；
　　第四，抗干扰能力强。
　　为了响应国家节能减排的号召，采用变频数字电源的调速技术已经逐渐普及，由于变频电源是PWM或者spwm调制方式，由于IGBT高频开关的频繁开合，产生丰富的高次谐波。这对测量设备的抗干扰性能提出了苛刻的要求，干扰信号可以以传导干扰以及辐射干扰的形式耦合进入测量回路中，严重影响了测量系统的精度。采用数字化传输的变频功率分析仪由于传输数据为数字信号，且传输介质为光纤，抗干扰性能得到极大的提高，即使在复杂电磁环境下，仍能保证高精度的电量测量；
　　第五，引入误差环节少。

　　电量测量系统的误差一般由三部分组成：传感器误差、传输线路误差、功率分析仪误差。传感器误差和功率分析仪误差仪器在出厂时已经明确的，但是对于传输线路误差，测试环境的不同，传输信号不同，所引起的误差也不一样，无法进行准确的衡定，那么这套电量测量系统的精度指标也只能是“推断值”。而采用数字化传输的功率分析仪在功率单元已经将被测信号量化编码，功率分析仪完成数字信号的处理、运算及显示。对比一下，前面的误差环节有三个，后面的误差环节只有一个，功率单元的精度即为电量测量系统的精度，引入误差的环节大大减小，使得整个测量系统的测量精度大大提高。

　　产品问答：前端数字化_复杂电磁环境下的高精度测量解决方案

　　银河百科：前端数字化_硬件特点之一

 

　　作者：量值溯源

　　湖南银河电气有限公司(http://www.vfe.cc)

 

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