电能功率标准源

 

2002年，福禄克公司计量校准部发布了 6100A 电能功率标准源。

现在，6100A 电能功率校准器已被 6105A 和 6100B 所取代。新型号继承了上一代产品的电能质量特征和准确度，充分满足了当前电能质量测试标准的准确度要求。此外，新型号的准确度得到了提高，可以匹配正弦波的最佳测量装置。

几乎没有任何其他系统能够比得上 6105A 产生的正弦波所具有的每年 0.007% (66 ppm) 的电能准确度。同时，它能够以类似的准确度提供具有高谐波畸变的波形，可溯源至国家和国际标准。

您可根据所需的准确度要求选择 6100B 或 6105A。这两种型号均满足 IEC 61000-4 系列标准的所有电能质量测试准确度要求。6100B 还可用于 0.1% 至 2% 等级电能表的型式试验。

当您需要以最高准确度校准二级标准仪表、电能计量器和型式试验应用时，您应该选择使用 6105A。6105A 具备校验二级标准的性能所需的准确度。

使用 6105A 或 6100B 进行电能功率校准的领域

许多领域都需要它们对电能质量和功率测量及其相应测量设备进行校验：

• 国家计量机构 (NMI) 将其用于为各种研究应用提供准确的非正弦信号和虚负载功率




• 在研究和设计中用于验证原型和首批产品的功能和准确度




• 在生产测试中用于确保生产的每台设备的测量正确性和可复现性




• 在服务和校准中用于确保设备在其整个使用寿命内都能持续符合技术指标




• 在标准实验室中用于校准二级标准，这些标准应用于大量的电能质量分析仪和电能表的生产校准中

6105A 和 6100B 提供的信号可以让技能水平较低的操作人员高效、快速地完成上述操作过程。更为重要的是，它可确保完善而准确地完成整个校验过程，并且所有测量都可以溯源至国家和国际标准。6100A 可产生在电网上遇到的各种电能质量信号，并且具有无与伦比的准确度，可组成单相、两相、三相和四相系统工作，即可独立工作亦可同时工作。6100B 和 6105A 产品为电能校准增添了实用和广泛的功能。

一个三相系统需要一个 6105A“主机”和两个 6106A“辅机”。仅需重新配置通信电缆就可以将 6100B 和 6105A 主机配置为辅机。这样就为不同系统设备的组合提供了更多选择。除了原有的 80A 选件，还增加了新的 50A 选件。可对 50A 选件进行配置，从而通过50A电流输出端子输出所有量程的电流。

虚负载功率
6100B 和 6105A 能提供高达 1008 V 的纯正弦电压和 21 A 的纯正弦电流。电压端可提供高达 50 VA 的功率，可支持从所测线路中获取功率的仪器或多个电压电路并联设备。电流输出端可提供高达 14 V 峰值的顺从电压，可确保电流在长电缆、连接器和开关，或者多个仪器的电流电路串联时的可靠传输。电流输出端还可提供辅助电压，用于模拟由变送器或电流探头产生的信号。50A 选件和 80A 选件具有更高的交流电流输出。

屏幕上可显示由用户设定的电压、电流和相位值，还可显示所计算的有功功率 (W)、视在功率 (VA)、无功功率 (VAR) 和功率因数 (PF)。6100B 和 6105A 提供 7 种用户可选的方法来计算非正弦信号的无功功率。当 6100B 或 6105A 连接成三相星型或三相三线三角型系统时，用户可以选择查看每相功率或三相总功率 - 视在功率、有功功率和无功功率。还可显示三相不平衡，并且可选择 IEC 或 NEMA 计算方法。

在这种工作模式下，6100B 可用于校准或校验单相或多相设备的有功功率、视在功率、无功功率、相位角、功率因数、电压和电流的测量。

分辨率和准确度
6100B 为电能功率校准标准的准确度设定了新的基准。产生的电压和电流的分辨率达 6 位，准确度数值小于 0.005% (50 ppm)。可实现 0.001°或 0.00001弧度分辨率的相位调整。相位准确度极高，6100B 的准确度达 0.003°，6105A 的准确度更可达到0.0023°。在多相系统中，相电压之间的相位准确度达0.005°。

复杂测量
6105A 和 6100B 可模拟产生多种复杂信号，模拟电网上的各种电能质量现象。包括：

• 闪变




• 谐波




• 骤升骤降




• 间谐波




• 调制谐波




• 上述各种信号的合成

单相和多相运行
6105A 和 6100B 主机设备提供了独立成套的单相运行系统，包括一路电压输出和一路电流输出。对于多相应用，增加一个或多个 6101B 或 6106A 辅助单元即可提供更多相系统，具有相同性能而无需控制或显示单元的费用。可以单独再添加相，最多可以达到四相。在提高的灵活性方面，可将 6100B 和 6105A 主机设备配置为辅机使用。在多相系统中，各相保持完全独立并且完全电隔离，但又能在主机的控制下与其同步。这意味着需要各相不平衡的应用非常简单且容易实现。多相 6100B/6105A 系统必须以四线星型配置连接。通过用户接口更改设置可以轻松实现三相三线三角型和三相四线三角型的模拟。

80A 和 50A 选件
有两种大电流选件可供选择。80 A 选件通过 100 mm 插口输出 0 .1A 至 80 A 电流。标准电流量程的输出不能通过此类连接器进行连接。50 A 选件通过 100 mm 插口输出 0.1 A 至 50 A 电流。操作人员可以选择使用 50 A 选件通过 100 mm 插口输出所有电流或者通过标准端子输出 0.1 A 至 21 A 的电流。

电能校准选件

　　6105A和6100B的电能校准选件提供了支持标准表法和瓦-秒法的电能校准技术，并配备了各种调试方法。

　　6105A和6100B配备了六路输入端口接收电能测量脉冲，这样，6105A和6100B就可以同时校准六个电能表，或者接收多相电能表的各相输入。用户可以输入电能表常数，在规定时间记录电能，或者记录至规定的电能数值，并根据标准的电能计算出测量误差。6105A电能准确度高达66ppm，是目前电能准确度最高的标准源。

　　如果用户要使用外部比较器，6105A和6100B也配备了标准电能输出脉冲，它提供的脉冲与所提供的电能成正比。也可以按照用户输入的电能表常数输出，利用外部比较器与被测的电能表输出的脉冲序列相比较。

CLK 参考时钟选件
CLK 参考时钟选件在后面板提供一路时钟频率参考输出信号。用于锁定那些高精度数字采样式功率表的时钟参考输入端。

参考信号
系统通过共用时钟信号进行同步的情况并不少见，尤其是使用采样技术时更是常见。6105A 和 6100B 提供了以下信号：

• 相位参考：CMOS 逻辑信号，上升沿与基波电压正向过零同步。




• 采样参考：CMOS 逻辑信号，与内部采样同步。可用于同步采样装置来进行系统校准。




• 参考信号输出（仅在配备“CLK”选件时可用）：TTL 兼容的 10 MHz 或 20 MHz 参考输出信号，取自于系统主时钟。

软启动
若需克服被校准设备浪涌电流消耗电压信号的功率，用户可选择 0 至 10 秒的缓慢上升输出功能。

IEC 61036 和 IEC 62053 波形
为使电能表的型式试验和校准更加方便，6105A 和 6100B 已预先设定相关标准要求的三种标准电压波形和三种标准电流波形。

用户界面
Microsoft Windows? 用户界面使 6105A 和 6100B 简便易用。可利用前面板旋钮和按钮组合或者连接用户自己的鼠标和键盘访问界面。然后即可在高分辨率的 8 英寸 TFT 显示屏上观察各种迹象。显示屏上可显示全部四相的状态信息以及有关当前设置或调整参数的更多详细信息。

在屏幕上可以显示当前信号类型的频域和时域特征，这样，用户就可以在信号应用到输出端之前评估控制设置的效果。在屏幕底部，一个与上下文相关的帮助窗口可通过提供控制信息和错误消息指导操作人员设置仪器。

6105A 和 6100B 还可在远程控制下进行工作。在操作多相系统时，可通过主机单元控制辅助装置。6105A 和 6100B 符合 IEEE 488.1 标准和补充的 IEEE 488.2 标准。编程语言兼容程控仪器标准指令 (SCPI)。

还可将复杂的仪器设置保存在仪器内部并随后调用，或者通过 USB 储存设备进行保存和调用。

正弦波和谐波失真波形
幅度指标
功能	输出范围	输出驱动能力	对恒定负载的每小时稳定度（设置的%）	最优的1年技术指标 （设置的%）
电压	0~1008V	71mA~1A(峰值)	待定	42 ppm (6105A) 154 ppm ( 6100B)
电流	0~21A/80A/50A	12.5~14V/3V/2V(峰值)	待定	4.75 ppm (6105A) 136 ppm ( 6100B)
功率	0~80kW	同上	待定	62 ppm (6105A) 236 ppm ( 6100B)
电压与电流相位	0~±180°		0.0002°	0.0023° (6105A) 0.003° ( 6100B)
各相相位	0~±180°		0.0002°	0.005°

功能范围
功能	参数	范围
闪变	调制深度（△V/V） 调制频率范围 PST指示准确度	0到30% 0.008Hz到40Hz 0.25%
谐波	可用谐波数目 最高谐波频率 单个谐波最大幅度 可用的最大总谐波失真（THD）	100 6kHz 满量程的30% 50%
间谐波	输出幅值 频率范围	量程的30% 16Hz到9kHz
波动谐波	调制准确度 调制频率范围	0.025% 0.008Hz到30Hz
骤升和骤降	幅值范围 持续时间	0~140% 1ms到1分钟

主要电气技术指标
电压/电流幅值设置分辨力	6位数字
基波频率范围	16 Hz至850 Hz
频率准确度	50 ppm
频率设置分辨力	0.1 Hz
达到准确度的开机时间	1小时或上次预热后关机后的二倍时间
输出软启动时间设置范围	0~10s
建立时间	软启动设置时间+1.4秒
相电压间标称角度	120°
同相电压和同相电流间标称角度	0°
相位设置范围	±180°，±π弧度
电压谐波的最多次数	100，包括第一次（基波）
电流谐波的最多次数	100，包括第一次（基波）