形形色色的变频电量变送器

一、变频电量变送器概述

变频电量变送器是指将变频电量转换成方便二次设备使用的、遵循一定标准的、并包含一次变频电量全部有用信息的模拟信号或数字编码信号的装置。

变频电量是指用于传输功率的，并且满足下述条件之一的交流电量：

◆信号频谱仅包含一种频率成分，而频率不局限于工频的交流电信号；

◆信号频谱包含两种或更多的被关注的频率成分的电信号。

变频电量包括电压、电流以及电压电流引出的有功功率、无功功率、视在功率、有功电能、无功电能等。按照测量目的和测量对象的不同，变频电量变送器可以分为：变频电压变送器、变频电流变送器和变频功率变送器。

二、常见变频电量变送器

1、霍尔电流传感器

霍尔电流传感器基于霍尔效应原理，按照技术实现手段的不同，分为开环式霍尔电流传感器和闭环式霍尔电流传感器。相比电流互感器而言，一般而言，闭环式霍尔电流传感器精度较高，频带较宽。霍尔电流传感器主要有交直流两用、无磁饱和、无铁磁谐振、带宽较高等优点。

霍尔电流传感器的精度一般可达0.1或0.2级。带宽可达100kHz以上。霍尔电流传感器是应用最广的变频电量变送器。

2、霍尔电压传感器

霍尔电压传感器由测量微小电流（一般为毫安级）的霍尔电流传感器和串联电阻构成，由于电流小，为了产生足够的磁灵敏度，原边匝数多，电感较大，带宽较窄，精度较低。

霍尔电压传感器通常带宽低于15kHz，电压越高，带宽越窄。

一般而言，1000V以下的电压测量，大多采用仪器直接测量。同时，受隔离电压等的限制，目前霍尔电压传感器可测量的最高电压大约为6kV。因此，变频电量测量中，霍尔电压传感器主要用于测量1kV～6kV的变频电量。该类传感器精度一般在0.5级～1级之间。带宽一般低于5kHz。

3、罗哥夫斯基线圈

罗哥夫斯基线圈也称罗柯夫斯基线圈、罗氏线圈或空心线圈，由非导磁骨架和线圈构成，依据骨架为刚性或柔性分为刚性探头和柔性探头。罗氏线圈带宽可做到1MHz以上，高频信号精度较高，低频信号精度较低。目前工频端精度可达0.2级，主要用于高频大电流测量。

4、电阻分压器

电阻分压器是理论上线性度最好，频率特性最好的变频电量变送器，但是，受环境分布电容及本身电感的影响，高压分压器的带宽相对较窄，如何提高高压分压器的带宽，是高电压测量技术的一个重要研究课题和难点。作为变频电量变送器，其最大的缺点一次二次之间没有电气隔离，对于不接地系统而言，需要考虑其安全测量问题。

5、无感分流器

无感分流器本质上就是一个低值电阻，无感分流器可以用于变频电量测量，其原理就是电流通过电阻产生电压的欧姆定理，原理简单，溯源容易。用于交流电测量时，为了减小电感的影响，通常采用特殊工艺将其电感限制到很小的量值。就目前技术而言，在100A以内，无感分流器可以做到非常优良的性能，无感分流器是100A以下交流电流溯源的主要基准之一。也是目前各类变频电量分析仪电流采样的主要方案。

作为变频电量变送器，无感分流器与电阻分压器一样，对于不接地系统而言，需要考虑其安全测量问题。

6、AnyWay变频电量变送器

AnyWay变频电量变送器是湖南银河电气有限公司和国防科技大学联合研制的新型变频电量变送器，是一种电压、电流组合式的电子式互感器。AnyWay变频电量变送器包括适用高电压、大电流变频电量测量的SP系列变频功率传感器和适用低电压（1kV及以下）、小电流（128A及以下）变频电量测量的DT系列数字变送器。其A型产品电压、电流基本精度可达0.05级，而功率基本精度可达0.1级。目前变频电量国家计量基准采用特殊定制的AnyWay变频功率传感器。

三、变频电量变送器应用领域

变频空调、变频冰箱等等，是大家最熟悉的与变频电量相关的电器了。事实上，变频电量已经渗透到我们日常生活的每一个角落，只是我们尚未警觉而已。

1、工业节能

风机、水泵的变频调速，是变频器是早期最主要的、也是最大的应用领域。我们每天用的自来水，就是自来水公司采用变频恒压供水系统供给的，变频恒压供水不但能够节能，还可实现水压的恒定，提高供水质量。

2、电力

至今为止，电力涉及的主要是50Hz工频电，不算是变频电量。然而，大量非线性设备的使用，给电网带来了严重的污染，传统的工频互感器不能准确测量高次谐波电流，因此，对电网谐波的研究属于变频电量范畴。

电力电子技术的发展，加速了直流输电技术的发展，直流输电中的整流和逆变过程均涉及变频电量。

3、军事

舰船电力推进、装甲电力牵引，军用陀螺仪等，均涉及变频电机和变频器，其研究离不开变频电量变送器。

4、家电

大家最熟悉的变频家电可能是变频空调了，实际上，除了变频空调和变频家电之外，更早进入家庭的应该是至今仍不起眼的荧光灯用的电子镇流器。荧光灯用的电子镇流器原理上相当于一个微型的输出高频交流电的变频器，具有体积小，节能，寿命长，光源无闪烁等优点，然而，其开关电源会产生较大的电流谐波，大量该类设备的应用会严重污染电网，对该类设备的能量计量检测和谐波评测，都需要变频电量变送器。

5、数码

笔记本电脑、手机、MP3、数码相机等等数码产品的充电器，电源适配器大多采用开关电源技术，内部原理与变频器大同小异，具有体积小，重量轻，效率高，发热小等诸多优点，与荧光灯用的电子镇流器一样，大量电源适配器的应用，成了重要的谐波污染源。从2007十月开始, 对销往欧盟符合CE(LVD)的家电产品, 需强迫进行相关谐波评测。功率较大的装置谐波评测一般需要采用变频电量变送器，而功率较小的可直接采用变频电量分析仪。

6、交通

高铁、动车、地铁、城轨等无一例外都往电力牵引方向发展，节能减排的政策驱使下，电动汽车行业也得到了迅猛发展，电力牵引的主流就是采用变频调速，变频电量变送器是该类系统传动部分检试验及能效计量检测必不可少的基础测量装置。

7、新能源

风力发电、光伏、燃料电池等新能源发出电能的并网，需要采用变流器或逆变器，新能源发电能效及发电质量的评价，离不开变频电量变送器。

就算说，现在已经进入变频电量时代，也不为过。科学从测量开始，人类要认识变频电量，研究变频电量，用好变频电量，都需要对变频电量进行测量。而变频电量变送器正是人类全面认知变频电量所必不可少的基础测量装置。

审核编辑 黄宇