當功率分析儀直接連接被測回路時，功率分析儀的精度就是系統精度。
　　當被測信號超過功率分析儀的測試范圍，必須采用電壓傳感器和/或電流傳感器將被測信號轉變為功率分析能夠測量的信號，該信號再與功率分析儀相連。
　　這種情況下，電壓傳感器、電流傳感器、傳輸線路及功率分析儀共同構成了功率測試系統。這類功率測試系統的精度該如何評估呢？

一影響功率測試系統精度的主要因數

　　下述環節都會影響功率測試系統的精度：

1電壓傳感器、電流傳感器的比差和角差

　　比差是指比值誤差，目前各類電壓傳感器和電流傳感器的精度指標反映的就是比差。例如：精度為0.2%的電壓傳感器是指其比差在滿量程時不大于±0.2%。
　　角差適用于交流信號，對于交流信號，理想電壓傳感器的一次輸入與二次輸出的相位相等。實際電壓傳感器的一次輸入和二次輸出信號的相位不可能完全相等，這個差值就是角差。
　　角差直接影響功率測試系統的功率測量誤差，相同角差時，功率因數越低，功率測量誤差越大。
　　對于電壓互感器和電流互感器而言，相關標準對角差進行了嚴格的規定，例如：0.2級的電壓傳感器的在50Hz時，額定電壓下的角差不超過10′。
　　目前大部分變頻電壓傳感器和變頻電流傳感器（如霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器）均未對角差指標進行標定。這類傳感器用于功率測量時，不能簡單的依據傳感器和分析儀的精度指標判斷測試系統的功率測量精度。
　　詳見“電量傳感器的角差、比差與復合誤差”

2傳感器與分析儀的阻抗匹配

　　功率測試系統中，阻抗匹配主要是指傳感器的輸出阻抗與分析儀的輸入阻抗的匹配。
　　對于電壓輸出型傳感器（不一定是電壓傳感器），當分析儀的輸入阻抗遠遠大于傳感器的輸出阻抗時，一般認為阻抗匹配。
　　對于電流輸出型傳感器（不一定是電流傳感器），當分析儀的輸入阻抗遠遠小于傳感器的輸出阻抗時，一般認為阻抗匹配。
　　現在的電子式儀表，通常可以滿足上述條件。然而，當傳感器為電壓互感器或電流互感器時，阻抗匹配有其特殊的要求！
　　《JJG313-2010測量用電流互感器檢定規程》和《JJG314-2010測量用電壓互感器檢定規程》指出：二次回路阻抗應該滿足二次負荷不低于額定負荷25%的要求。也就是說，分析儀的電壓輸入通道的阻抗不是越大越好，電流輸入通道的阻抗不是越小越好，而是與所用互感器的額定二次負荷有關！
　　目前使用的大部分功率分析儀的輸入阻抗不滿足互感器的二次負荷匹配要求，對互感器的精度會有一定的影響！

3傳感器與分析儀的量程匹配

　　假設某功率分析儀的精度為0.05%讀數+0.05%滿量程。當輸入信號在滿量程附近時，精度為0.1%讀數，當輸入信號為滿量程的10%時，精度為0.55%讀數。
　　傳感器與功率分析儀的量程匹配問題，對功率測試系統的影響很大！
　　目前多數功率分析儀的電壓和電流通道均設置了多個量程，只要量程選擇合適，可以在較寬的輸入范圍內獲取接近儀表的標稱精度指標。
　　然而，當外部采用傳感器，尤其是霍爾電壓傳感器、霍爾電流傳感器等有源傳感器時，由于有源傳感器的二次輸出信號一般較小，一般只能有少量的量程甚至沒有量程可以匹配。
　　假設上述功率分析儀包括8個電壓量程：1000V、600V、300V、150V、100V、50V、30V、15V。
　　直接測量時，可以在7.5V～1000V范圍之內可以獲得較高的測量精度。
　　而有源傳感器的工作電壓通常為24V或正負12V左右，其最高輸出電壓在±10V以內，最大交流有效值電壓約7V左右。
　　這樣一來，對于功率測試系統而言，實際有效的只有一個量程，功率測試系統在滿量程時的精度約0.15%讀數，當輸入信號為傳感器額定的10%時，功率測試系統的精度約為1.05%。

4傳輸線路的損耗

　　對于電流信號傳輸，只要功率測試系統的阻抗匹配是合理的，傳輸線路無損耗；
　　對于電壓信號傳輸，當線路較長或信號頻率較高時，傳輸線路損耗不容忽視。

5傳輸線路引入的干擾

　　傳輸線路猶如接受無線電波的天線，是電磁干擾的重要入侵途徑！電磁干擾對測試系統精度的影響程度，主要取決于干擾的信號的大小和有用信號的大小，通常可用信噪比來表示。
　　為了抑制傳輸線路引入的干擾，有經驗的測試工程師會對傳輸線路的材料、形式（如雙絞線、同軸電纜等）、長度、屏蔽、接地進行嚴格的控制，必要時，還會在傳感器端或儀表端增加濾波裝置。值得注意的是，濾波裝置很多時候可以有效的抑制感染，也會直接影響功率測試系統精度。更詳細的分析請參見“前端數字化實現復雜電磁環境下的高精度測量”

二工頻功率測試系統精度評估

　　第一節對影響功率測試系統的系統精度的各種因數進行了綜合的分析，本節結合實例對工頻功率測試系統的系統精度進行評估。
　　工頻功率測試系統通常由互感器和傳統功率表構成。構成這類功率測試系統的互感器和功率表都遵循相關國家標準，對第一節中影響功率測試系統精度的五個因數進行了全面的考慮。

　　●  1、互感器有明確的比差和角差指標，功率表依據角差指標分為全功率因數功率表和低功率因數功率表，系統比差和角差均得以有效控制；
　　● 2、互感器有明確的額定二次負荷，一般可以依據功率表的輸入阻抗選擇合適二次負荷的互感器配套；
　　● 3、互感器的二次輸出有標準值，一般電壓為100V，電流為5A或1A，功率表的量程可以很好的匹配互感器的輸出；
　　● 4、傳輸線路的損耗可以依據線路阻抗和功率表二次負荷進行較為準確的評估；
　　● 5、互感器輸出電壓100V，電流5A，信號較大，抗干擾能力較強。

　　假設電壓互感器、電流互感器、功率表的準確度均為0.2級，一般而言，做好上述5個環節后，功率測試系統的精度可以采用下述三種方式之一進行評估：

1方和根的評估方式

　　功率測試系統精度為：√(0.2^2+0.2^2+0.2^2)=√3×0.2≈0.34%；
　　FLUKE的NORMA功率分析儀的精度指標（注意，是儀表精度不是系統精度）就是采用這種評價方式；
　　這種方式的依據是將誤差理解為偶然誤差（隨機誤差）。

2算術和的評估方式

　　功率測試系統精度為：0.2+0.2+0.2=0.6%；
　　這種方式的依據是將誤差理解為系統誤差（注：這里的系統誤差相對偶然誤差而言，不同于本文講述的功率測試系統的系統誤差）。
　　顯然，該方式比第一種方式更為嚴格，評估得到的系統精度較低。

3IEC綜合評估方式

　　IEC綜合評估方式最為嚴格，基本類似于第二種評估方式，并在第二種評估方式的基礎上，增加了0.1%的線路誤差，得到功率測試系統的系統精度為0.7%。

功率測試系統的系統精度的IEC評估方式

三變頻功率測試系統精度評估

　　相比工頻功率測試系統，變頻功率測試系統的系統精度評估要復雜得多，許多時候，甚至無法進行科學的評估！原因在于，在變頻功率測試系統中：

1、電壓傳感器和電流傳感器的角差指標未知；
　　目前，適用變頻電量測試的電量傳感器主要為霍爾電壓傳感器、霍爾電流傳感器、羅氏線圈等等，這類傳感器的技術指標中一般不包含角差指標，筆者測試發現閉環式霍爾電流傳感器的角差指標較好，而霍爾電壓傳感器和羅氏線圈的角差指標角差，例如，6400V的霍爾電壓傳感器LV200-AW/2/6400的角差高達4°，是0.2級電壓互感器角差（10′）的24倍！
2、傳感器二次輸出沒有標準，與功率分析儀的量程很難匹配；
3、傳感器輸出信號小，現場電磁干擾大，電磁干擾的影響不容忽視。

四如何保障功率測試系統精度

　　IEC指出：所有儀表和測量裝置的誤差都必須進行實際測量，未經測量，僅是以其它測量中計算出來的和引用電壓、電流和功率因數組合的誤差，不能作為評價裝置基本誤差的依據。
　　也就是說，對于功率測試系統，尤其是變頻電量傳感器和變頻功率分析儀構成的變頻功率測試系統，系統精度不能依據傳感器及儀表精度簡單換算獲取，而是必須將傳感器和儀表構成的功率測試系統進行整體溯源（整體校準），通過實際測試和校準得到功率測試系統的系統精度。

　　作者：AnyWay中國
　　湖南銀河電氣有限公司（http://www.jndongquanjlm.com/）

---