相序相位伏安表综合测试装置的研制与应用

董耀

【摘 要】文章介绍了一种新研制出的相序相位伏安表综合测试装置，可以满足市面上绝大部分相序表、相位伏安表及类似功能仪器的检测需求，并且能检测该类仪器毫安、毫伏级别的微小电信号准确度，其功能和技术指标在国内处于领先水平。

【关键词】相序表;相位伏安表;检测装置;微小电信号

【中图分类号】TM933.4 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2019）09-0091-02

1 概述

相序表、相位伏安表是一种具有多种电测量功能的便携式数字测量仪表。使用该表可以很方便地在现场测量三相电源相序、交流电压、交流电流、交流功率的量值及U-U之间、I-I之间及U-I之间的相位、向量图。

目前，相序表、相位伏安表在电力行业有着广泛的应用，对于电力工作中各种故障的排查和安全生产起着重要的保证作用。但是，国内缺少一套专业的相序表、相位伏安表检测标准设备进行准确、可靠的测量，这给日常的检测工作埋下了隐患，给相序表及相位伏安表的量传工作带来不便。

随着电测技术的进步和电测需求的发展，目前市面上出现了可以测量毫伏、毫安量程及相位的微小交流信号的相位伏安表，其主要用于检测空置或住户很少的住宅小区，以及停工状态下发电厂等空载设备内电气线路的安全性，但是现有的交直流仪表校验装置，其量程和精度无法满足75 mV、0.5 A量程档0.05% FS和0.1% FS准确度的要求，无法对相位伏安表的这部分功能进行检测。

甘肃省计量研究院科研人员历时两年，针对相序表及相位伏安表检测现状的需求，成功研制出了相序相位伏安表综合测试装置，在功能和精度上，都基本满足了市面上所有相序表及相位伏安表的检测需求。

2 相序相位伏安表综合测试装置的研制

2.1 装置指标介绍

相序相位伏安表综合测试装置是一台表源一体的多功能交直流电信号输出装置（如图1所示）。装置中表的核心技术用的是数字信号处理器（DSP）和16位高速模数转换器组成的高精度工频交流采集器;源的信号部分用的是DSP和16位高速数模转换器组成可控制的正弦波、畸变波信号源。主要技术指标如下。①交流电压量程：50 V、100 V、200 V、400 V、600 V，最大输出容量为20 VA。②交流电流量程：0.5 A、1 A、2.5 A、5 A、10 A、20 A，最大输出容量为20 VA。③交流电压、电流调节范围：0～130% FS，调节细度为5×10-5。④工频交流电压、电流准确度：0.05% FS。⑤电流对同名相电压的相位准确度：0.05。⑥频率调节范围：45～65 Hz，调节细度为0.001 Hz，调定值准确度为0.01 Hz。⑦相位调节范围：0～359.99°，调节细度为0.01°。

2.2 装置工作原理

装置的主要工作原理如图2所示。由开关电源和电源板将220 V市电转化为±12 V和±6 V的直流电，给各电路板供电;主控板进行信号处理和数据处理，将键盘键入的输出信号经处理传送至信号输出板;信号输出板最大输出5 V稳压信号，控制六路交流信号和两路直流信号的输出;交流电压板（3块）、交流电流板（3块）、直流电压板和直流电流板等负责输出对应的交直流信号;信号测量对输出的信号进行测量，经主控板处理后显示在液晶屏幕上。此外，还有将电压信号转化为电流信号的互感器、切换量程的电压电流量程板、防止电路短路或接线错误的保护板等元器件。

2.3 装置技术创新点

提高小电流、小电压等微小电信号的输出精度，是项目研发的技术重点。该装置通过DSP数字信号处理器对所输信号进行数据处理，将标准输出板输出的5 V标准电压经相应的电压输出板或互感器转化为实际输出的电压电流信号，其中专门使用了直流75 mV信号板，提高了小电压的输出精度。

经实际测试，装置在75 mV直流电压量程输出10 mV，相对误差为0.42%，在0.5 A直流电压量程输出50 mA，相对误差为0.42%，达到了指标要求。

3 结语

本次研制的相序相位伏安表综合测试装置满足了市面上绝大部分相序表、相位伏安表及类似功能仪器的检测需求，其功能和准确度达到了市面上0.05级及以下电测仪表校准仪的指标。该仪器重点改进了交流电压、交流电流在小量程上的输出范围，其中交流电压最小可稳定输出50 mV、交流电流最小可稳定输出0.5 mA;提高了直流电流、直流电压在毫安、毫伏量程上的输出精度，其中75 mV量程的输出准确度经检测可以达到0.05% FS，0.5 A量程的输出准确度达到0.1% FS，能够实现市面上高精度相位伏安表对于微小电信号的测量功能，解决了高精度相位伏安表在小量程上量值溯源的困难问题，并解决了空置或住戶很少的住宅小区内、电厂及发电站在停工时期等电气线路处于空载状态下的安全性检测问题。

该装置通过了出厂检测和甘肃省计量研究院的校准检测。该装置各功能的输出范围和准确度完全满足市面上各种相序表、相位伏安表的检测需求，并且能检测该类仪器毫安、毫伏级别的小量程准确度，其功能和技术指标在国内处于领先水平。

参 考 文 献

[1]JJG 440—2008，工频单相相位表检定规程[S].

[2]JJG 381—1986，BX-21型低频数字相位计检定规程[S].

[3]JJG（航天）34—1999，交流数字电压表检定规程[S].

[4]JJG（航天）35—1999，交流数字电流表检定规程[S].

[5]JJF 1491—2014，数字式交流电参数测量仪校准规范[S].