本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種用于精密交流電流測(cè)量的電流/電壓變換的溯源方法，包括：（1）將交流電穩(wěn)壓源輸入已知比例誤差Eu的交流電壓比例基準(zhǔn)進(jìn)行電壓/電壓比例變換，得到標(biāo)準(zhǔn)電壓；（2）將該交流電穩(wěn)壓源接入已知阻值誤差Eru的電壓型標(biāo)準(zhǔn)電阻器，得到標(biāo)準(zhǔn)電流；（3）將所得的標(biāo)準(zhǔn)電流輸入電流/電壓變換器，按照標(biāo)準(zhǔn)電壓的大小，進(jìn)行相應(yīng)電流/電壓的比例變換，得到變換后的電壓；（4）將變換后的電壓與標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較獲得誤差，則用交流電壓比例基準(zhǔn)和電壓型標(biāo)準(zhǔn)電阻器校準(zhǔn)了電流/電壓變換器，也即電流/電壓變換的比例變換準(zhǔn)確度溯源到了交流電壓比例基準(zhǔn)和電壓型標(biāo)準(zhǔn)電阻器。本發(fā)明專利技術(shù)可提高電流/電壓變換的溯源準(zhǔn)確度。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及量值溯源技術(shù)，具體涉及。
技術(shù)介紹
由于工業(yè)和科研的需要，精密的交流電流測(cè)量溯源技術(shù)近來(lái)越來(lái)越得到重視。眾所周知，電流的測(cè)量是建立在電壓測(cè)量的基礎(chǔ)之上，即將電流變換為電壓(電流/電壓變換)，通過(guò)測(cè)量這個(gè)電壓來(lái)間接測(cè)量電流。此外，由于實(shí)際工作中 的交流電流范圍很寬，如常見(jiàn)的O. 002A-100A，而測(cè)量?jī)x器保證準(zhǔn)確度的輸入范圍有限，所以需要將大電流或小電流轉(zhuǎn)換為合適的固定電流值，再用一個(gè)固定阻值的標(biāo)準(zhǔn)電阻器進(jìn)行電流/電壓變換；或者采用多個(gè)不同阻值的標(biāo)準(zhǔn)電阻器，直接對(duì)測(cè)量范圍內(nèi)的交流電流進(jìn)行電流/電壓轉(zhuǎn)換。目前，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、計(jì)量、科研和電力試驗(yàn)研究部門(mén)的交流電流計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)儀器，其測(cè)量不確定度指標(biāo)一般在IOOppm左右，國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)室的交流電流測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量不確定度一般能達(dá)到15 30ppm左右。現(xiàn)有的交流電流測(cè)量準(zhǔn)確度的溯源主要有以下兩種技術(shù)方法一、標(biāo)準(zhǔn)電阻法如圖5所示，當(dāng)電流通過(guò)電阻時(shí)，電阻兩端會(huì)產(chǎn)生電壓降，如果電阻已知且這個(gè)電壓范圍能夠直接測(cè)量，由歐姆定律I=U/R就可以測(cè)量和標(biāo)定出電流，這就實(shí)現(xiàn)了電流/電壓變換。用此方法對(duì)寬量限的電流測(cè)量，則需多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻器。當(dāng)電流通過(guò)電阻時(shí)，電阻上消耗的功率W=I2R,如果實(shí)際測(cè)量需要O. 8V電壓，則測(cè)量100A電流的標(biāo)準(zhǔn)電阻的阻值應(yīng)為O. 008 Ω，則此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)電阻的功耗將達(dá)到W=80W，所以測(cè)量大電流的標(biāo)準(zhǔn)電阻的功率容量要足夠大，通常采用組合式電流型標(biāo)準(zhǔn)電阻器，如美國(guó)FLUKE公司的A40B型精密分流器，以滿足一定功率消耗的要求。組合式電流型標(biāo)準(zhǔn)電阻器的阻值的不確定度一般只在20 60ppm范圍內(nèi)，并呈現(xiàn)阻值減小而誤差增大的特性。但此標(biāo)準(zhǔn)電阻器的角差的不確定度一般較小，工頻電流測(cè)量時(shí)約在I μ rad (I微弧度)范圍內(nèi)。標(biāo)準(zhǔn)電阻的標(biāo)定通常用精密的交流阻抗電橋(也可用直流電橋標(biāo)定交流電阻器的阻值誤差)，精密的交流阻抗電橋的最小測(cè)量不確定度約為IOppm (K=2)。交流阻抗電橋是與標(biāo)準(zhǔn)參考電阻一起使用的，標(biāo)準(zhǔn)參考電阻一般由1、10、100、1000、10000、100000歐姆的標(biāo)稱值電阻組合而成，標(biāo)準(zhǔn)參考電阻的角度誤差通常用微弧度(μ rad)表示。這種傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)電阻法即是將交流電流的測(cè)量溯源到組合式電流型標(biāo)準(zhǔn)電阻器。這種方法主要存在以下問(wèn)題①電流型標(biāo)準(zhǔn)電阻的阻值不確定度較大，因大電流測(cè)量時(shí)的功耗較大，電流型標(biāo)準(zhǔn)電阻器會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱，溫度漂移大；②標(biāo)定組合式電流型標(biāo)準(zhǔn)電阻器時(shí)，因交流阻抗電橋工作電流較小，與組合式電流型標(biāo)準(zhǔn)電阻器實(shí)際工作電流差異較大，引入的不確定度很難計(jì)量。二、功率測(cè)量溯源法如圖6所示，當(dāng)功率測(cè)量的不確定度較小時(shí)，可以通過(guò)功率指示值反推出電流幅值的方法來(lái)測(cè)量。由有功功率表達(dá)式W=U*I*COSO可知，當(dāng)功率因數(shù)COSO調(diào)整為I且電壓已知時(shí)，則有I=w/U。目前最高準(zhǔn)確度的功率測(cè)量裝置配有不確定度不大于5ppm的電流互感器，其次級(jí)額定電流為5A，功率測(cè)量裝置用固定的輸入電壓(如100V)，通過(guò)變換電流互感器的檔位(初級(jí)有多個(gè)抽頭)來(lái)擴(kuò)展電流的測(cè)量范圍。傳統(tǒng)的功率測(cè)量溯源法即是將交流電流的測(cè)量溯源到標(biāo)準(zhǔn)功率表。這種方法主要存在以下問(wèn)題①功率測(cè)量溯源方法受到功率和電壓有效值測(cè)量準(zhǔn)確度雙重影響；②功率測(cè)量溯源方法不確定度影響因素多，且不能單獨(dú)測(cè)量電流的角差。綜上所述，交流電流的測(cè)量溯源可通過(guò)電流/電流變換、電流/電壓變換等過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以交流電流的測(cè)量溯源就演變成了電流/電流變換、電流/電壓變換的溯源，而上述兩種現(xiàn)有交流電流測(cè)量的溯源方法都存在一些問(wèn)題，很難滿足一般電學(xué)計(jì)量實(shí)驗(yàn)室提高交流電流測(cè)量溯源準(zhǔn)確度的實(shí)際迫切需要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題就是提供，可提高電流/電壓變換的溯源準(zhǔn)確度。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種用于交流電流測(cè)量的電流/電壓變換的溯源方法，包括(I)將交流電穩(wěn)壓源輸入已知比例誤差Eu的交流電壓比例基準(zhǔn)進(jìn)行電壓/電壓比例變換，得到標(biāo)準(zhǔn)電壓；(2)將該交流電穩(wěn)壓源接入已知阻值誤差Eru的電壓型標(biāo)準(zhǔn)電阻器，得到標(biāo)準(zhǔn)電流；( 3 )將所得的標(biāo)準(zhǔn)電流輸入電流/電壓變換器，按照標(biāo)準(zhǔn)電壓的大小，進(jìn)行相應(yīng)電流/電壓的比例變換，得到變換后的電壓；(4)將變換后的電壓與標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較獲得誤差，則用交流電壓比例基準(zhǔn)和電壓型標(biāo)準(zhǔn)電阻器校準(zhǔn)了電流/電壓變換器，也即電流/電壓變換的比例變換準(zhǔn)確度溯源到了交流電壓比例基準(zhǔn)和電壓型標(biāo)準(zhǔn)電阻器。在上述基礎(chǔ)上，本專利技術(shù)可做如下改進(jìn)本專利技術(shù)所述步驟(3)中，先將標(biāo)準(zhǔn)電流輸入電流/電流變換器進(jìn)行電流比例變換，標(biāo)準(zhǔn)電流變換為滿足后級(jí)所述電流/電壓變換器輸入要求的輸入電流；其中，用電流比較儀檢定校準(zhǔn)電流/電流變換器，獲得電流/電流變換器的比例誤差Eii2。本專利技術(shù)所述步驟(4)中，用雙通道交流電壓比較儀的兩個(gè)通道分別接入所述標(biāo)準(zhǔn)電壓和所述變換后的電壓，獲得兩通道的比較誤差E2，則獲得電流/電壓變換器的變換誤差Eiu=E2+Eu+Eru — Eii2，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電流/電壓變換器的校準(zhǔn)，也即實(shí)現(xiàn)對(duì)電流/電壓變換準(zhǔn)確度的溯源。本專利技術(shù)所述電流/電壓變換的溯源方法還包括(4-1)將交流電穩(wěn)流源輸入其它安匝的電流/電流變換器，經(jīng)相適配的電流/電壓變換器輸出變換電壓，該變換電壓與已校準(zhǔn)的電流/電壓變換器輸出的校準(zhǔn)電壓相對(duì)應(yīng)；(4-2)將其它安匝的電流/電流變換器與已校準(zhǔn)的電流/電流變換器的重疊檔位串接后，經(jīng)已校準(zhǔn)的電流/電壓變換器輸出校準(zhǔn)電壓；(4-3)將變換電壓與校準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較獲得誤差，則用已校準(zhǔn)的電流/電流變換器和已校準(zhǔn)的電流/電壓變換器校準(zhǔn)了其它安匝的電流/電流變換器及其相適配的電流/電壓變換器，也即進(jìn)行了擴(kuò)展電流/電壓變換器的比例變換準(zhǔn)確度的溯源。本專利技術(shù)所述步驟(4-3 )中，采用雙通道交流電壓比較儀對(duì)變換電壓與校準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較獲得誤差。進(jìn)一步地，本專利技術(shù)所述電流/電壓變換的溯源方法還包括(6-1)另外用交流電穩(wěn)流源輸入電流/電流變換器輸出后，經(jīng)電流/電壓變換器輸出；(6-2)同時(shí)將交流電穩(wěn)流源輸入已知相位誤差的電流型標(biāo)準(zhǔn)電阻器后輸出；(6-3)將電流/電壓變換器的輸出與電流型標(biāo)準(zhǔn)電阻器的輸出進(jìn)行比較獲得相位誤差，則用電流型標(biāo)準(zhǔn)電阻器校準(zhǔn)了電流/電壓變換器的相位，也即電流/電壓變換的相位準(zhǔn)確度溯源到了電流型標(biāo)準(zhǔn)電阻器。本專利技術(shù)采用雙通道交流電壓比較儀對(duì)電流/電壓變換器的輸出與電流型標(biāo)準(zhǔn)電阻器的輸出進(jìn)行比較獲得相位誤差。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有如下有益效果( I)本專利技術(shù)用準(zhǔn)確度可用達(dá)ppm量級(jí)的交流電壓比例基準(zhǔn)和電壓型標(biāo)準(zhǔn)電阻器來(lái)校準(zhǔn)(溯源)交流電流/電壓變換的幅值，而交流電壓比例基準(zhǔn)可國(guó)家JJG244-2003《感應(yīng)分壓器檢定規(guī)程》確定的感應(yīng)分壓器絕對(duì)檢驗(yàn)方法原則對(duì)其進(jìn)行檢定，且電壓型標(biāo)準(zhǔn)電阻器也可直接送到相應(yīng)的國(guó)家計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)進(jìn)行溯源，并得到相應(yīng)的誤差值，其組織不確定度較小，也不會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱到來(lái)溫漂問(wèn)題，從而最終保證了本專利技術(shù)溯源方法的溯源準(zhǔn)確度；(2)本專利技術(shù)再利用電流型標(biāo)準(zhǔn)電阻器其角差不確定度小的特點(diǎn)，單獨(dú)校準(zhǔn)電流/電壓變換器的相位，使其角差溯源準(zhǔn)確度可達(dá)Iurad內(nèi)，進(jìn)一步提高本專利技術(shù)電流/電壓變換的溯源準(zhǔn)確度。(3)本專利技術(shù)還通過(guò)電流/電流互感器相同檔位串接，即手拖手(back本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于精密交流電流測(cè)量的電流/電壓變換的溯源方法，其特征在于包括：（1）將交流電穩(wěn)壓源輸入已知比例誤差Eu的交流電壓比例基準(zhǔn)進(jìn)行電壓/電壓比例變換，得到標(biāo)準(zhǔn)電壓；（2）將該交流電穩(wěn)壓源接入已知阻值誤差Eru的電壓型標(biāo)準(zhǔn)電阻器，得到標(biāo)準(zhǔn)電流；（3）將所得的標(biāo)準(zhǔn)電流輸入電流/電壓變換器，按照標(biāo)準(zhǔn)電壓的大小，進(jìn)行相應(yīng)電流/電壓的比例變換，得到變換后的電壓；（4）將變換后的電壓與標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較獲得誤差，則用交流電壓比例基準(zhǔn)和電壓型標(biāo)準(zhǔn)電阻器校準(zhǔn)了電流/電壓變換器，也即電流/電壓變換的比例變換準(zhǔn)確度溯源到了交流電壓比例基準(zhǔn)和電壓型標(biāo)準(zhǔn)電阻器。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于精密交流電流測(cè)量的電流/電壓變換的溯源方法，其特征在于包括(1)將交流電穩(wěn)壓源輸入已知比例誤差Eu的交流電壓比例基準(zhǔn)進(jìn)行電壓/電壓比例變換，得到標(biāo)準(zhǔn)電壓；(2)將該交流電穩(wěn)壓源接入已知阻值誤差Eru的電壓型標(biāo)準(zhǔn)電阻器，得到標(biāo)準(zhǔn)電流；(3)將所得的標(biāo)準(zhǔn)電流輸入電流/電壓變換器，按照標(biāo)準(zhǔn)電壓的大小，進(jìn)行相應(yīng)電流/ 電壓的比例變換，得到變換后的電壓；(4)將變換后的電壓與標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較獲得誤差，則用交流電壓比例基準(zhǔn)和電壓型標(biāo)準(zhǔn)電阻器校準(zhǔn)了電流/電壓變換器，也即電流/電壓變換的比例變換準(zhǔn)確度溯源到了交流電壓比例基準(zhǔn)和電壓型標(biāo)準(zhǔn)電阻器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流/電壓變換的溯源方法，其特征在于所述步驟(3)中， 先將標(biāo)準(zhǔn)電流輸入電流/電流變換器進(jìn)行電流比例變換，標(biāo)準(zhǔn)電流變換為滿足后級(jí)所述電流/電壓變換器輸入要求的輸入電流；其中，用電流比較儀檢定校準(zhǔn)電流/電流變換器，獲得電流/電流變換器的比例誤差Eii2。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流/電壓變換的溯源方法，其特征在于所述步驟(4)中， 用雙通道交流電壓比較儀的兩個(gè)通道分別接入所述標(biāo)準(zhǔn)電壓和所述變換后的電壓，獲得兩通道的比較誤差E2，則獲得電流/電壓變換器的變換誤差Eiu=E2+Eu+Eru — Eii2，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電流/電壓變換器的校準(zhǔn)，也即實(shí)現(xiàn)對(duì)電流/電壓變換準(zhǔn)確度的溯源。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流/電壓變換的溯源方法，其特征在于所述電流/電壓變換的溯源方法還...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄒至剛，曹敏，葉小雪，畢志周，賀艷平，李波，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：廣州市格寧電氣有限公司，云南電網(wǎng)公司，云南電力試驗(yàn)研究院集團(tuán)有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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