Счетчики электроэнергии очень распространены, но задумывались ли вы когда-нибудь, как тестируется «стандартное оборудование», используемое для калибровки этих счетчиков? Как можно выполнить полную-калибровку счетчика электроэнергии, если он потребляет 1000 киловатт-часов электроэнергии всего за один час, особенно в контексте широкого распространения мегаваттных-сверхбыстрых зарядных станций-для транспортных средств, работающих на новых источниках энергии?
Всегда ли счетчики электроэнергии проверяются в условиях реальной нагрузки? В области учета электроэнергии мы умело используем технологию «виртуальной нагрузки» для решения этой проблемы.
Все ли поверки счетчиков электроэнергии выполняются с «реальной» нагрузкой?
Вывод: Не обязательно. Хотя, в принципе, использование счетчика электроэнергии под реальной нагрузкой является наиболее простым методом тестирования, на практике, особенно в сценариях, требующих высокого напряжения, большого тока или высокой точности, «метод имитации нагрузки» является основным подходом.
Для указанного выше электронного счетчика энергии мегаваттной-станции быстрой зарядки UBS (1000 В/1000 А), если выполнено испытание на реальную-нагрузку:
• Власть:P=U*I=1000 В * 1000 А=1, 000 000 Вт=1 МВт
• Потребление энергии:Работа с полной нагрузкой в течение часа действительно потребляет 1000 киловатт-часов электроэнергии и требует мощной системы охлаждения.
Это крайне неэкономично и трудно реализовать при лабораторной или полевой калибровке. Таким образом, для счетчиков энергии как переменного, так и постоянного тока «метод тестирования фантомной нагрузкой» (также известный как «метод стандартного счетчика» или «метод источника питания») является основным методом калибровки высокой-мощности.
Реальное нагрузочное тестирование и имитационное нагрузочное тестирование: в чем разница?
Эти два метода можно сравнить с «взвешиванием чего-либо»:
• Тест на реальную нагрузку:Это эквивалентно помещению стандартного груза известной массы (реальная физическая нагрузка) на весы (счетчик электроэнергии), чтобы проверить точность весов.
• Тест виртуальной нагрузки:Это эквивалентно моделированию «поддельного» сигнала нагрузки через цепь, сообщающего счетчику электроэнергии, что «электричество в настоящее время потребляется», но на самом деле на самом деле потребляется не так уж много электричества.
Метод проверки реальной нагрузки
В этом методе в качестве нагрузки используются реальные физические компоненты (такие как резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы):
• Принцип:Стандартный счетчик энергии и испытуемый счетчик соединены последовательно в одной и той же цепи фактической нагрузки, что позволяет им работать при одном и том же напряжении и токе. Затем сравнивается разница в их показаниях.
• Сценарии применения:В основном используется для простой проверки-на месте, тестирования старых счетчиков энергии индукционного-типа или в небольших лабораториях без-прецизионных программируемых источников питания.
Метод проверки виртуальной нагрузки
Это основной метод проверки современных счетчиков энергии, особенно электронных счетчиков энергии и счетчиков энергии постоянного тока:
• Принцип:Программируемый источник питания используется для независимого обеспечения напряжения и тока. Цепи напряжения и цепи тока физически разделены (цепь напряжения имеет очень низкий ток, а цепь тока имеет очень низкое напряжение). Точные электронные схемы моделируют различные рабочие условия, необходимые для нормальной работы счетчика энергии (например, различные коэффициенты мощности и различные коэффициенты тока).
• Сценарии применения:Почти все лабораторные испытания проходят полную-проверку работоспособности, заводской контроль и высокоточную-калибровку-на месте эксплуатации.
Сравнение двух методов тестирования
| Размер сравнения | Метод калибровки фактической нагрузки | Метод калибровки виртуальной нагрузки |
|---|---|---|
| Энергопотребление | Чрезвычайно высокий. Требуется преобразование электрической энергии в тепловую и механическую энергию, что требует-энергоемкости и приводит к сильному выделению тепла. | Крайне низкий. Потребляет лишь небольшую мощность самого оборудования, что обеспечивает-энергосбережение и экологичность. |
| Объем оборудования | Громоздкий и тяжелый. Большие токи требуют огромных нагрузочных коробок (похожих на гигантские электропечи). | Компактный и легкий. В основном состоит из электронных компонентов, которые легко сделать портативными. |
| Проверка точности | Сравнительно низкий. Сильно зависит от старения компонентов нагрузки и температурного дрейфа, их трудно регулировать. | Чрезвычайно высокий. Может достигать точности 0,05% или выше при хорошей линейности. |
| Покрытие диапазона | Ограничено. Трудно точно смоделировать малые токи (например, пусковой ток) или экстремальные перегрузки. | Полный ассортимент. Может легко охватывать весь диапазон от пускового тока (0,4% Ib) до максимального тока. |
| Безопасность | Сравнительно низкий. Существует риск сильного тепловыделения и-короткого замыкания, что потенциально представляет угрозу безопасности. | Сравнительно высокий. Цепь управления и силовая цепь изолированы и имеют полные механизмы защиты. |
1.Почему метод виртуальной нагрузки обеспечивает более высокую точность?
В методе реальной нагрузки, если катушка тока имеет сопротивление, произойдет падение напряжения, что приведет к изменению напряжения на катушке напряжения, что приведет к появлению «дополнительных ошибок». В методе виртуальной нагрузки цепь напряжения и цепь тока независимы и не мешают друг другу, поэтому такой дополнительной погрешности нет, а результаты измерений ближе к теоретическому истинному значению.
2.Почему метод виртуальной нагрузки позволяет измерять мощность на уровне мегаватт-?
Устройство калибровки виртуальной нагрузки (стандартный источник) использует внутренние-мощные транзисторы или модули IGBT для преобразования энергии постоянного тока в требуемую форму сигнала переменного тока или для выполнения прямого точного управления постоянным током. В отличие от метода реальной нагрузки, здесь не требуется рассеивать 1 МВт электрической энергии в виде тепла; вместо этого, посредством управления по замкнутому-контуру, он может моделировать электрические характеристики мощностью 1 МВт, потребляя лишь небольшое количество энергии.
Краткое содержание
Вернемся к первоначальному вопросу: Всегда ли счетчики электроэнергии проверяются в условиях реальной нагрузки?
Нет. За исключением специальных-упрощенных проверок на месте или испытаний старых счетчиков, современные счетчики электроэнергии (особенно для устройств быстрой зарядки постоянного тока с высоким-напряжением и большим{3}}током) почти на 100 % используют метод испытания с имитацией нагрузки.
Хотя метод фактической нагрузки является «реалистичным», он постепенно вытесняется или используется только как вспомогательный метод из-за ограничений в энергопотреблении, размерах и точности.
В методе имитации нагрузки используются передовые электронные технологии для достижения «небольшого оборудования, способного выдерживать большие нагрузки», обеспечивая точность национальных метрологических стандартов и одновременно решая проблему энергопотребления при тестировании станций быстрой зарядки-мегаваттного уровня.
В следующий раз, когда вы увидите этот маленький счетчик электроэнергии на зарядной станции, помните, что за ним скрывается «испытание под давлением», охватывающее все рабочие условия, моделируемое высокотехнологичным электронным оборудованием.
