Liczniki energii elektrycznej są bardzo powszechne, ale czy zastanawiałeś się kiedyś, w jaki sposób sprawdzane jest samo „standardowe wyposażenie” używane do kalibracji tych liczników? W jaki sposób, szczególnie w kontekście powszechnego stosowania megawatowych-poziomu ultra-szybkich stacji ładowania dla pojazdów nowych źródeł energii, można przeprowadzić kalibrację pełnej-mocy licznika energii elektrycznej, skoro zużywa on 1000 kilowatogodzin-godzin energii elektrycznej w ciągu zaledwie jednej godziny?
Czy liczniki energii elektrycznej są zawsze sprawdzane w rzeczywistych warunkach obciążenia? W dziedzinie pomiaru energii elektrycznej sprytnie wykorzystujemy technologię „wirtualnego obciążenia”, aby rozwiązać ten problem.
Czy wszystkie weryfikacje liczników energii elektrycznej przeprowadzane są przy „rzeczywistym” obciążeniu?
Wniosek: niekoniecznie. Chociaż w zasadzie sterowanie licznikiem energii elektrycznej rzeczywistym obciążeniem jest najprostszą metodą testowania, w praktyce, zwłaszcza w scenariuszach obejmujących wymagania dotyczące wysokiego napięcia, dużego prądu lub dużej precyzji, „metoda symulowanego obciążenia” jest podejściem głównego nurtu.
W przypadku powyższego elektronicznego licznika megawatów do szybkiej-ładowarki UBS (1000 V/1000 A), jeśli przeprowadzane jest testowanie-rzeczywistego obciążenia:
• Moc:P=U*I=1000V * 1000A=1,000,000W=1MW
• Zużycie energii:Praca przy pełnym obciążeniu przez godzinę faktycznie zużyłaby 1000 kilowatogodzin-godzin energii elektrycznej i wymagałaby ogromnego systemu chłodzenia.
Jest to wyjątkowo nieekonomiczne i trudne do wdrożenia w kalibracji laboratoryjnej lub terenowej. Dlatego też w przypadku liczników energii prądu przemiennego i stałego „metoda testowania obciążenia fantomowego” (znana również jako „metoda licznika standardowego” lub „metoda źródła zasilania”) jest podstawową techniką kalibracji-wysokiej mocy.
Testowanie obciążenia rzeczywistego a testowanie obciążenia symulowanego: jakie są różnice?
Obie metody można porównać do „ważenia czegoś”:
• Test rzeczywistego obciążenia:Jest to równoznaczne z umieszczeniem standardowej masy o znanej masie (rzeczywistego obciążenia fizycznego) na wadze (liczniku energii elektrycznej) w celu sprawdzenia, czy waga jest dokładna.
• Test obciążenia wirtualnego:Jest to równoznaczne z symulacją „fałszywego” sygnału obciążenia w obwodzie, który informuje licznik energii elektrycznej, że „prąd jest obecnie zużywany”, ale w rzeczywistości zużywa się go niewiele.
Metoda weryfikacji rzeczywistego obciążenia
W tej metodzie jako obciążenie wykorzystuje się rzeczywiste elementy fizyczne (takie jak rezystory, cewki indukcyjne i kondensatory):
• Zasada:Standardowy licznik energii i testowany licznik są połączone szeregowo w tym samym obwodzie rzeczywistego obciążenia, dzięki czemu mogą pracować przy tym samym napięciu i prądzie. Następnie porównuje się różnicę w ich odczytach.
• Scenariusze zastosowań:Używany głównie do prostej-weryfikacji na miejscu, testowania starszych-indukcyjnych liczników energii lub w małych laboratoriach bez-precyzyjnych programowalnych zasilaczy.
Metoda weryfikacji obciążenia wirtualnego
Jest to główna metoda weryfikacji nowoczesnych liczników energii, zwłaszcza liczników elektronicznych i liczników energii prądu stałego:
• Zasada:Programowalne źródło zasilania służy do niezależnego dostarczania napięcia i prądu. Obwód napięciowy i obwód prądowy są fizycznie oddzielone (obwód napięciowy ma bardzo niski prąd, a obwód prądowy ma bardzo niskie napięcie). Precyzyjne układy elektroniczne symulują różne warunki pracy wymagane do normalnej pracy licznika energii (takie jak różne współczynniki mocy i różne przekładnie prądowe).
• Scenariusze zastosowań:Prawie wszystkie laboratoria: pełna-weryfikacja wydajności, inspekcja fabryczna i-wysoka precyzja kalibracji na miejscu.
Porównanie dwóch metod testowania
| Wymiar porównawczy | Rzeczywista metoda kalibracji obciążenia | Metoda kalibracji obciążenia wirtualnego |
|---|---|---|
| Zużycie energii | Niezwykle wysoki. Wymaga przekształcenia energii elektrycznej w ciepło i energię mechaniczną, co-zużywa energię i powoduje wytwarzanie znacznego ciepła. | Niezwykle niski. Zużywa jedynie niewielką moc samego sprzętu,-oszczędzając energię i chroniąc środowisko. |
| Objętość wyposażenia | Masywny i ciężki. Duże prądy wymagają ogromnych skrzyń ładunkowych (podobnych do gigantycznych pieców elektrycznych). | Kompaktowy i lekki. Składa się głównie z elementów elektronicznych, łatwych do przenoszenia. |
| Dokładność testowania | Stosunkowo niski. Duży wpływ na starzenie się komponentów obciążenia i dryft temperaturowy, trudne do regulacji. | Niezwykle wysoki. Może osiągnąć dokładność 0,05% lub wyższą przy dobrej liniowości. |
| Pokrycie zasięgu | Ograniczony. Trudno dokładnie symulować małe prądy (np. prąd rozruchowy) lub ekstremalne przeciążenia. | Pełny zakres. Może z łatwością pokryć cały zakres od prądu rozruchowego (0,4%Ib) do prądu maksymalnego. |
| Bezpieczeństwo | Stosunkowo niski. Występuje ryzyko wytwarzania ciepła o wysokim natężeniu prądu i-zwarć, co może stanowić potencjalne zagrożenie dla bezpieczeństwa. | Stosunkowo wysoki. Obwód sterujący i obwód mocy są izolowane, z pełnymi mechanizmami zabezpieczającymi. |
1. Dlaczego metoda wirtualnego ładowania zapewnia większą dokładność?
W metodzie obciążenia rzeczywistego, jeśli cewka prądowa ma rezystancję, nastąpi spadek napięcia, powodując zmianę napięcia na cewce napięciowej, wprowadzając w ten sposób „dodatkowe błędy”. W metodzie obciążenia wirtualnego obwód napięciowy i obwód prądowy są niezależne i nie zakłócają się wzajemnie, dzięki czemu nie ma takiego dodatkowego błędu, a wyniki pomiarów są bliższe teoretycznej wartości rzeczywistej.
2.Dlaczego metoda obciążenia wirtualnego może mierzyć moc na poziomie-megawatów?
Urządzenie do kalibracji obciążenia wirtualnego (źródło standardowe) wykorzystuje wewnętrznie tranzystory-wysokiej mocy lub moduły IGBT do przekształcania prądu stałego na wymagany kształt fali prądu przemiennego lub do bezpośredniego precyzyjnego sterowania prądem stałym. W odróżnieniu od metody obciążenia rzeczywistego, nie wymaga ona rozpraszania 1 MW energii elektrycznej w postaci ciepła; zamiast tego, poprzez sterowanie w-pętli zamkniętej, może symulować charakterystykę elektryczną 1 MW przy niewielkiej ilości energii.
Streszczenie
Wróćmy do początkowego pytania: Czy liczniki energii elektrycznej są zawsze sprawdzane w rzeczywistych warunkach obciążenia?
Nie. Z wyjątkiem specjalnych-uproszczonych kontroli na miejscu lub testowania starszych liczników, nowoczesne systemy pomiaru energii elektrycznej (szczególnie w przypadku szybkich ładowarek DC o-natężeniu i{3}}wysokoprądowym) prawie w 100% wykorzystują metodę testowania symulowanego obciążenia.
Chociaż rzeczywista metoda ładowania jest „realistyczna”, została stopniowo wycofywana lub jest stosowana jedynie jako metoda pomocnicza ze względu na ograniczenia w zużyciu energii, rozmiarze i dokładności.
Metoda symulowanego obciążenia wykorzystuje zaawansowaną technologię elektroniczną w celu uzyskania „małych urządzeń obsługujących duże obciążenia”, zapewniając dokładność krajowych standardów metrologicznych, rozwiązując jednocześnie problem zużycia energii w testowaniu stacji szybkiego ładowania na poziomie- megawatów.
Gdy następnym razem zobaczysz ten mały licznik energii elektrycznej na stacji ładowania, pamiętaj, że za nim znajduje się „test ciśnienia 극한”, obejmujący wszystkie warunki pracy, symulowany-za pomocą zaawansowanego technicznie sprzętu elektronicznego.
