Счетчики электроэнергии являются обычным явлением, но задумывались ли вы когда-нибудь, как «стандартное оборудование», используемое для их калибровки, проходит «проверку»-? Как можно добиться полной-калибровки счетчика электроэнергии, потребляющего 1000 киловатт{4}}часов в час, особенно с учетом широкого распространения мегаваттных-станций наддува для транспортных средств, работающих на новых источниках энергии?
Всегда ли калибровка счетчиков электроэнергии выполняется на основе фактической нагрузки? В области учета электроэнергии мы умело используем технологию «виртуальной нагрузки» для решения этой проблемы.
Все ли поверки электросчетчиков выполняются под реальной нагрузкой?
Вывод: Не обязательно.
Хотя в принципе управление реальной нагрузкой с помощью счетчика электроэнергии является наиболее интуитивно понятным методом тестирования, на практике, особенно в сценариях с высокими требованиями к высокому напряжению, сильному току или высокой точности, «метод виртуальной нагрузки» является основным подходом.
Для упомянутого выше мегаваттного счетчика электроэнергии с мгновенной зарядкой UBS Electronics (1000 В/1000 А), если выполняется калибровка реальной нагрузки:
- Мощность: P=U*I=1000В*1000А=1,000,000Вт=1МВт
-
Потребление энергии: работа при полной нагрузке в течение 1 часа действительно потребляет 1000 кВтч электроэнергии и требует большой системы охлаждения.
Это крайне неэкономично и трудно реализовать при лабораторной или полевой калибровке. Таким образом, для измерителей мощности как переменного, так и постоянного тока «метод проверки виртуальной нагрузки» (также известный как «метод стандартного счетчика» или «метод источника питания») является основным средством решения проблемы проверки высокой-мощности.
Реальный нагрузочный тест и виртуальный нагрузочный тест: в чем разница?
Эти два метода можно сравнить с «взвешиванием себя»:
- Испытание реальной нагрузкой: это эквивалентно использованию стандартной гири известного веса (фактическая физическая нагрузка) для нажатия на весы (счетчик электроэнергии), чтобы проверить точность весов.
- Тест виртуальной нагрузки: это эквивалентно моделированию «ложного» сигнала нагрузки через схему, сообщающему счетчику электроэнергии, что «электричество в настоящее время потребляется», но на самом деле электричества потребляется не так уж и много.
Метод проверки фактической нагрузки
В этом методе в качестве нагрузки используются реальные физические компоненты (такие как резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы):
1. Принцип: стандартный счетчик энергии и испытуемый счетчик энергии соединены последовательно в одной и той же цепи фактической нагрузки, что позволяет им работать при одном и том же напряжении и токе. Затем сравниваются различия в их показаниях.
2. Сценарии применения: в основном используются для простой проверки-на месте, тестирования старых счетчиков энергии индукционного-типа или в небольших лабораториях, которым не хватает высокоточных-программируемых источников питания.
Метод проверки виртуальной нагрузки
Это основной метод проверки современных счетчиков электроэнергии, особенно электронных счетчиков электроэнергии и счетчиков электроэнергии постоянного тока:
1. Принцип: при использовании программируемого источника питания напряжение и ток обеспечиваются независимо. Контуры напряжения и тока физически разделены (петля напряжения имеет чрезвычайно низкий ток, а токовая петля имеет чрезвычайно низкое напряжение). Точные электронные схемы имитируют различные рабочие условия, необходимые для нормальной работы счетчика электроэнергии (например, различные коэффициенты мощности и различные коэффициенты тока).
2. Сценарии применения: почти все лабораторные проверки полной-работоспособности, заводской контроль и высокая-точная калибровка-на месте эксплуатации.
Подробное-сравнение преимуществ и недостатков двух методов проверки.
Для наглядного сравнения была составлена следующая таблица:
| Размер сравнения | Реальный-метод калибровки под нагрузкой | Виртуальный-метод калибровки нагрузкой |
|---|---|---|
| Энергопотребление | Чрезвычайно высокий. Требуется преобразование электрической энергии в тепловую или механическую, что требует-энергоемкости и приводит к сильному выделению тепла. | Чрезвычайно низкий. Потребляет лишь небольшую мощность самого устройства, энергоэффективно-и экологично-. |
| Размер оборудования | Громоздкий и тяжелый. Большой ток требует огромной нагрузки (похожей на гигантскую электропечь). | Компактный и легкий. Состоит в основном из электронных компонентов, легко трансформируется в портативную форму. |
| Точность теста | Сравнительно низкий. Сильно зависит от старения компонентов нагрузки и температурного дрейфа, их трудно регулировать. | Чрезвычайно высокий. Достижимая точность 0,05% или выше при хорошей линейности. |
| Покрытие диапазона | Ограничено. Трудно точно смоделировать малые токи (например, пусковой ток) или экстремальные перегрузки. | Полный-диапазон. Легко охватывает весь диапазон от пускового тока (0,4% Ib) до максимального тока. |
| Безопасность | Сравнительно низкий. Высокий риск нагрева и короткого замыкания при сильном токе, что создает угрозу безопасности. | Сравнительно высокий. Изолированные цепи управления и питания с полными механизмами защиты. |
Объяснение основных преимуществ:
Почему метод виртуальной загрузки более точен?
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 петли напряжения и тока независимы и не мешают друг другу, поэтому такой дополнительной погрешности нет, а результаты измерений ближе к теоретическому истинному значению.
Почему метод виртуальной нагрузки позволяет измерять мощность-на уровне мегаватт?
Устройство калибровки виртуальной нагрузки (стандартный источник) внутри использует мощные-транзисторы или модули IGBT для преобразования мощности постоянного тока в требуемую форму сигнала переменного тока или непосредственного 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 имитировать электрические характеристики мощностью 1 МВт, используя лишь небольшое количество электрической энергии.
Краткое содержание
Возвращаясь к первоначальному вопросу: все ли проверки счетчиков электроэнергии основаны на фактической нагрузке?
Нет. За исключением конкретных простых-проверок на месте или испытаний старых счетчиков, современные счетчики электроэнергии (особенно счетчики высокого-напряжения и высокого-тока постоянного тока) почти на 100 % используют метод проверки виртуальной нагрузки.
Хотя метод фактической нагрузки является «реалистичным», он ограничен энергопотреблением, размером и точностью и постепенно выводится из употребления или используется только в качестве вспомогательного метода.
В методе виртуальной нагрузки используется передовая электронная технология для достижения «маленького двигателя, тянущего большую нагрузку», обеспечивая точность национальных метрологических стандартов и одновременно решая проблему энергопотребления при проверке наддувочного котла на уровне мегаватт-.
В следующий раз, когда вы увидите этот маленький счетчик электроэнергии на зарядной станции, знайте, что за ним скрывается «экстремальное стресс-тестирование», которое имитирует все рабочие условия с использованием высокотехнологичного электронного оборудования.