一SP系列变频功率传感器概述

　　SP系列变频功率传感器是湖南银河电气有限公司防科技大学在多年从事以变频电量的特性、应用与测量为主要研究对象的科研与实践探索中，融合当今的测量理论，结合当前急迫的电测领域工程测试应用和研究需求，以前沿工艺手段研制而成的一种新型数字量输出光纤传感器。

　　SP系列变频功率传感器是AnyWay系列变频功率分析仪的主要功率单元。SP系列变频功率传感器集电压、电流测量通道于一体，可在宽频率范围内能同时保证比差和角差测量准确度指标。其前端数字化设计使其可以在复杂电磁环境下实现变频电量、工频电量、直流电量等各种电参量的高精度测量。

　　SP系列变频功率传感器适用于带宽100kHz以内，电流5000A、电压15000V的变频电参量的高精度测量。广泛应用于舰船电力推进，装甲牵引传动，电气化轨道交通，电动汽车等一切需要变频调速的电气系统及风力发电、光伏发电等新能源发电并网系统等的电气产品检试验、能效计量检测及谐波检测。

二SP系列变频功率传感器构成原理

　　SP系列变频功率传感器属于电压、电流组合型的电子式传感器。SP系列变频功率传感器基于前端数字化原理设计。主要包括电压敏感元件、电流敏感元件、一次转换电路、隔离工作电源、光电转换电路及光纤传输系统等构成。

　　电压敏感元件及电流敏感元件接收来自一次线路的高电压、大电流信号，变换为一次转换电路可以接受的低电压、小电流模拟信号，一次转换电路将模拟信号转换为数字信号以及标准的模拟量信号。SP变频功率传感器提供的数字信号经过光电转换电路通过光纤传输系统与AnyWay系列变频功率分析仪通讯进行数据处理以及显示，模拟量通讯接口可以与其他数采系统通讯快速构建高精度功率测量系统。

　　隔离工作电源在AC220V电网与一次电路之间建立电气隔离，并为一次电路提供工作电源。

　　光纤传输系统包含上行数据光纤和下行同步光纤。上行数据光纤用于传输变频功率传感器的高速采样数据，下行同步光纤对一次转换电路进行量程转换控制，并提供采样时钟实现与其它传感器之间的同步采样。模拟量接口输出标准的2.5V模拟量信号，为与外部数采系统提供标准的测量接口。

SP系列变频功率传感器——主要特点

1高带宽和高精度的变频高电压传感器

　　目前适用于变频电量测量的电压传感器主要是霍尔电压传感器。霍尔电压传感器可测电压为6400V，其带宽低于1kHz，精度约1%。

　　SP系列变频功率传感器标准型号的测试电压可达15kV(特殊定制可达20kV)，典型带宽100kHz，精度为0.1%。

2一款提供角差指标的变频电量传感器

　　角差是影响功率测量准确度的核心指标，尤其是在电机空载试验、大型电力变压器短路试验等功率因数工况下， 角差是影响功率测量准确度的核心指标。

　　除了电压、电流互感器之外，目前适用于变频电量测量的诸如霍尔电压传感器，霍尔电流传感器，罗氏线圈等等均不提供角差指标，采用该类传感器构建的功率测试系统，功率测量准确度缺乏科学保障。

　　SP系列变频功率传感器采用国防科技大学专家团队耗费数年研究成功的，具有自主知识产权的电压、电流敏感元件，具有微小的相移指标。并且因为将电压、电流传感器组合为一体，大大简化了相位补偿电路。SP变频功率传感器角差指标为0.5′，满足低功率因数下的高精度测量。

3无需多传感器换挡实现宽范围高精度测试

　　根据被测电压高低和电流大小选择合适量程的传感器以保证测量精度，几乎成了每一个测量工程师的基本常识。

　　然而，在各种电气设备的科学试验中，同一个电压或者电流，在不同的工况下其幅值的动态范围往往很大。比如电机或变压器的空载与短路试验，前者电压高，电流小，后者电压低，电流大。当电压、电流的高低大小差距较大时，通常采用多个不同量程电压、电流传感器，搭建换挡开关电路对其进行选择，使传感器量程与被测信号尽量匹配，以满足测量精度的需要。

　　对于高压大电流而言，多传感器及换挡开关成本高，占地面积大，可靠性也较差。为了解决这些问题，出现了适用工频测量的多绕组电磁式电压、电流互感器，可以通过对副边进行低电压小电流换挡，在一定程度上拓宽保证精度的测量范围。

　　然而，对于霍尔电压、电流传感器等用于变频电量测量的传感器而言，市场上尚无副边换挡产品，往往换挡开关的造价远远超过传感器本身的价格。

　　SP系列变频功率传感器的电压、电流通道均设置了8个档位，每个档位只测量在本档位量程的50%~99%范围内的信号，实现了电压0.75%Un~150%Un、电流1%In~200%In范围内的高准确度测量。采用无缝自动转换量程技术，档位切换时，数据不丢失的特点可满足宽幅值范围内的动态测量，全面记录被测信息，不放过每一个细节变化。AnyWay称为2的N次方自动转换量程方案，N每增加1，可有效拓宽一倍的高精度测量范围。

选型及应用

一SP系列变频功率传感器命名规则

　　以SP103202BP变频功率传感器命名为例：　　

　　SP为变频功率传感器识别符，103和202分别表示传感器的额定电压(U_N)及额定电流(I_N) ，额定电流单位为A，额定电压 单位为V，数值参照科学计数法，即ax10ⁿ形式。前两位数字为a，第三位为指数n，即103表示10*10³=10000V，即202表示20*10²=2000A。

　　B表示精度，定义如下：

　　A：电压、电流精度为读数的0.05%，功率精度为读数的0.05%(功率因数=1)；

　　B：电压、电流精度为读数的0.1%，功率精度为读数的0.1%(功率因数=1)；

　　C：电压、电流精度为读数的0.2%，功率精度为读数的0.2%(功率因数=1)；

　　P表示具有模拟量和数字量两种输出接口的SP变频功率传感器，定义如下：

　　即SP103202BP表示该传感器的电压、电流精度为读数0.1%，功率精度为读数的0.1%(功率因数=1，额定电压，额定电流条件下)；额定电压UN为10kV，额定电流IN为2000A;电压有效测试范围为75V～15kV；电流有效测试范围为20A～4000A。输出信号为光纤信号和2.5V模拟量信号。

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二SP系列变频功率传感器型号列表

性能参数

一SP系列变频功率传感器技术指标