Elmätare är vardagligt, men har du någonsin undrat hur "standardutrustningen" som används för att kalibrera dem genomgår sin "kontroll"-? Speciellt med den utbredda användningen av megawatt-överladdningsstationer för nya energifordon, hur kan en full-effektkalibrering av en elmätare, som förbrukar 1000 kilowatt-timmar per timme, uppnås?
Utförs alltid elmätarkalibreringar baserat på faktisk belastning? Inom området för elmätning använder vi smart "virtuell belastning"-teknik för att lösa detta problem.
Utförs alla elmätarekalibreringar med reell belastning?
Slutsats: Inte nödvändigtvis.
Även om i princip körning av en verklig last med elmätaren är den mest intuitiva testmetoden, i praktiken, särskilt i scenarier med högspänning, hög ström eller höga noggrannhetskrav, är den "virtuella belastningsmetoden" den vanliga metoden.
För UBS Electronics megawatt-blixtladdningshögelmätare (1000V/1000A) som nämns ovan, om en verklig lastkalibrering utförs:
- Effekt: P=U*I=1000V*1000A=1,000,000W=1MW
-
Energiförbrukning: Att köra med full belastning i 1 timme förbrukar verkligen 1000 kWh el och kräver ett stort kylsystem.
Detta är extremt oekonomiskt och svårt att implementera i laboratorie- eller fältkalibrering. Därför, för både växelströms- och likströmsmätare, är "verifieringsmetoden för virtuell belastning" (även känd som "standardmätarmetoden" eller "strömförsörjningsmetoden") kärnan för att lösa problemet med hög-effektverifiering.
Real Load Test vs Virtual Load Test: Vilka är skillnaderna?
De två metoderna kan jämföras med att "väga sig":
- Real Load Test: Detta motsvarar att använda en standardvikt med känd vikt (den faktiska fysiska lasten) för att trycka på vågen (elmätare) för att se om vågen är korrekt.
- Virtuell belastningstest: Detta motsvarar att simulera en "falsk" belastningssignal genom kretsar, som säger till elmätaren att "elektricitet förbrukas för närvarande", men i verkligheten förbrukas inte så mycket el.
Verklig belastningsverifieringsmetod
Denna metod använder faktiska fysiska komponenter (såsom motstånd, induktorer och kondensatorer) som belastning:
1. Princip: En standardenergimätare och energimätaren som testas är seriekopplade i samma faktiska belastningskrets, vilket gör att de kan arbeta under samma spänning och ström. Skillnaderna i deras avläsningar jämförs sedan.
2. Applikationsscenarier: Används främst för enkel -verifiering på plats, testning av äldre energimätare av induktionstyp- eller i små laboratorier som saknar hög-precisionsprogrammerbar strömförsörjning.
Verifieringsmetod för virtuell belastning
Detta är den vanliga metoden för modern verifiering av elmätare, särskilt för elektroniska elmätare och likströmsmätare:
1. Princip: Genom att använda en programmerbar strömkälla tillhandahålls spänning och ström oberoende av varandra. Spännings- och strömslingorna är fysiskt åtskilda (spänningsslingan har extremt låg ström och strömslingan har extremt låg spänning). Exakta elektroniska kretsar simulerar olika driftsförhållanden som krävs för normal drift av elmätaren (såsom olika effektfaktorer och olika strömförhållanden).
2. Applikationsscenarier: Nästan alla laboratorieverifieringar av fullständig-prestanda, fabriksinspektion och hög-precision på-platskalibrering.
Ingående-jämförelse av fördelarna och nackdelarna med de två verifieringsmetoderna
För en tydlig jämförelse har följande tabell sammanställts:
| Jämförelsedimension | Verklig-belastningskalibreringsmetod | Virtuell-belastningskalibreringsmetod |
|---|---|---|
| Energiförbrukning | Extremt högt. Kräver omvandling av elektrisk energi till termisk eller mekanisk energi, vilket är kraftintensivt-och orsakar allvarlig värmealstring. | Extremt lågt. Förbrukar bara den lilla kraften från själva enheten, energi-effektiv och miljövänlig-. |
| Utrustningsstorlek | Klumpiga och tunga. Hög ström kräver en enorm belastningsbank (liknande en gigantisk elektrisk ugn). | Kompakt och lätt. Består huvudsakligen av elektroniska komponenter, lätt att göra till bärbar form. |
| Testa noggrannhet | Relativt låg. Mycket påverkad av lastkomponentens åldrande och temperaturavdrift, svår att justera. | Extremt högt. Uppnåelig noggrannhet på 0,05 % eller högre med god linjäritet. |
| Räckviddstäckning | Begränsad. Svårt att exakt simulera små strömmar (t.ex. startström) eller extrema överbelastningar. | Helt-omfång. Täcker enkelt hela området från startström (0,4% Ib) till maximal ström. |
| Säkerhet | Relativt låg. Hög risk för uppvärmning och kortslutning under hög ström, vilket utgör säkerhetsrisker. | Relativt hög. Isolerade styr- och kraftkretsar med kompletta skyddsmekanismer. |
Kärnfördelar förklarade:
Varför är den virtuella laddningsmetoden mer exakt?
I den verkliga belastningsmetoden, om den aktuella spolen har motstånd, kommer ett spänningsfall att inträffa, vilket orsakar en förändring i spänningen över spänningsspolen, vilket introducerar "ytterligare fel". I den virtuella belastningsmetoden är spännings- och strömslingorna oberoende och stör inte varandra, därför finns det inget sådant ytterligare fel, och mätresultaten är närmare det teoretiska sanna värdet.
Varför kan den virtuella belastningsmetoden mäta effekt på megawatt-nivå?
Den virtuella lastkalibreringsenheten (standardkälla) använder internt hög-transistorer eller IGBT-moduler för att invertera likström till den erforderliga växelströmsvågformen, eller direkt utföra exakt likströmskontroll. Till skillnad från den verkliga belastningsmetoden behöver den inte avleda 1MW elektrisk energi som värme; istället kan den genom sluten-slingstyrning simulera de elektriska egenskaperna för 1MW med endast en liten mängd elektrisk energi.
Sammanfattning
Återgå till den inledande frågan: Är alla elmätareverifieringar baserade på faktisk belastning?
Nej. Förutom specifika enkla verifieringar på-platsen eller tester på äldre mätare, använder modern elmätning (särskilt hög-spänning, hög-ström DC-överladdningsmätare) nästan 100 % den virtuella belastningsverifieringsmetoden.
Även om den faktiska belastningsmetoden är "realistisk", är den begränsad av energiförbrukning, storlek och noggrannhet och har gradvis fasats ut eller används bara som en hjälpmetod.
Den virtuella belastningsmetoden använder avancerad elektronisk teknik för att uppnå "liten motor som drar en stor belastning", vilket säkerställer noggrannheten i nationella metrologiska standarder och samtidigt löser energiförbrukningsproblemet med verifiering av överladdningsstapel på megawatt-nivå.
Nästa gång du ser den där lilla elmätaren på en laddstation, vet att bakom den ligger ett "extremt stresstest" som simulerar alla driftsförhållanden med hjälp av hög-elektronisk utrustning.