基本運行
在世界各地,隨著人們不斷投資于智能化程度更高的電網(wǎng),傳統(tǒng)的機電式電能表已變得不足以使電網(wǎng)現(xiàn)代化帶來的利益最大化。其結(jié)果是,這些較舊的機電式電表正在被電子式智能電表所取代。這些全新的電子式電表在運行時通過使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器來檢測電源電壓以及從負(fù)載(如一所房子)汲取的電流。為了以適當(dāng)?shù)姆绞綑z測電源電流,要用電流傳感器把從客戶負(fù)載處汲取的電流轉(zhuǎn)換成能由模數(shù)轉(zhuǎn)換器檢測的電壓。可用來完成這種轉(zhuǎn)換的一種特殊電流傳感器是分流器。
如下面的圖1所示,分流器根據(jù)歐姆定律運行 —— 其中電源電流流過分流器的輸入端子,產(chǎn)生的跨分流器輸出端子的電壓被饋入模數(shù)轉(zhuǎn)換器供檢測。由于跨分流器輸出端子的電壓與流過分流器的電流是成比例的,所以通過應(yīng)用適當(dāng)?shù)谋壤蜃樱瑱z測到的電壓可被轉(zhuǎn)換回來以表示電流。
注意,盡管下圖僅展示了分流器上的兩個端子,但在實踐中經(jīng)常用到五端子分流器。在這個方案中,五個端子中的四個都被用來提供四端子檢測功能,以便允許精確測量跨分流器的電壓。第五個端子既被用來向電表提供電力,也被用來測量傳送到客戶負(fù)載的電源電壓。
圖1在電能計量系統(tǒng)中的分流器使用
分流器的優(yōu)勢
討論完分流器的基本運行,讓我們來談?wù)勈褂梅至髌鞯囊恍┖锰帯J紫龋鼈兪遣痪哂腥魏未判越M件的簡單電流傳感器。因此,它們不容易受到磁篡改,這一點不同于電流互感器(CT)傳感器。在市場(其中電能竊用問題讓人憂心忡忡)上,這個有利之處正是分流器經(jīng)常被用作電流傳感器的原因。
此外,分流器還相對便宜。由于靜電計市場的成本約束性,這使得在單相電表中采用分流器當(dāng)作電流傳感器的舉措具有高度吸引力。
分流器的另一個優(yōu)勢是,它可用來測量直流(DC)電流,這一點也和CT或羅柯夫斯基線圈有所不同。對特定應(yīng)用而言,該優(yōu)勢特別有用。一個這樣的應(yīng)用(可受益于該優(yōu)勢)是將分流器用于服務(wù)器電源的分項計量,因為有些數(shù)據(jù)服務(wù)器可使用來自不間斷電源(UPS)的DC電力。
當(dāng)接觸較高頻率的信號時,分流器還顯示出比CT更低的諧波相移。這使采用分流器的做法成為電源質(zhì)量監(jiān)測器極富吸引力的選擇 —— 電源質(zhì)量監(jiān)測器可分析電壓和電流的諧波,以確保提供給消費者的電源電壓的質(zhì)量以及消費者負(fù)載所產(chǎn)生的電流波形的質(zhì)量。
最后,與CT不同的是,分流器不具備跨溫度或輸入電流的任何固有相移;但請記住,這并不意味著沒必要執(zhí)行相位補償。因為存在可引起電壓和電流之間非預(yù)期相移的其它相移源(如抗混疊濾波器),所以為了在功率因數(shù)較小時確保高準(zhǔn)確度,相位補償仍將必不可少。既然如此,這確實意味著當(dāng)輸入電流或溫度改變時,可能根據(jù)所選擇的CT發(fā)生相位誤差變化。其結(jié)果是,使用電流互感器時的系統(tǒng)相位誤差會比使用分流器時的系統(tǒng)相位誤差變化大。這種較大的相位誤差變化會使簡單準(zhǔn)確地進行相位校準(zhǔn)變得更難,因此有可能導(dǎo)致跨溫度或電流測量的功率誤差發(fā)生變化。