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日本 Yokogawa WT1800電能質量分析儀,*支持 6 路功率輸入,基本功率精度 ±0.1%,5MHz 測量帶寬,2MS/s 高速采樣。搭載雙諧波、電機評價選件,*可分析 500 次諧波,8.4 英寸 XGA 大屏,多通訊接口支持事件觸發。
| 項目 | WT1800 |
| 電壓輸入端子 | 插入式端子 (安全端子) |
| 電流輸入端子 | 大接線柱 |
| 外部傳感器輸入端子 | 絕緣 BNC 接口 (選件) |
| 基本電壓 / 電流精度 | ±0.1% |
| 基本功率精度 | ±0.1% |
| 頻率范圍 | DC , 0.1Hz ~ 1MHz |
| 電壓 / 電流頻率范圍 (-3dB , 典型值) | 5MHz (-3dB , 典型值) |
| 采樣速度 | 約 2MS/s |
| 接線設置方式 | 選擇接線和單元編號 |
| 選擇指定量程 | 是 |
| 有效輸入范圍 | 1% ~ 110% |
| 屏幕尺寸和分辨率 | 8.4 英寸 (1024×768) |
| 數據更新率 | 50ms,100ms, 200ms, 500ms, 1s, 2s, 5s, 10s, 20s |
| 線路濾波器 | OFF、100Hz ~ 100kHz (100Hz 步幅) 數字濾波器、300kHz 和 1MHz 模擬濾波器 |
| 頻率濾波器 | OFF、100Hz 或 1kHz |
| 諧波測量 | /G5 選件或 /G6 選件 |
| 諧波模式 | 常規測量和諧波測量同時進行;0.5Hz ~ 2600Hz (內部采樣時鐘) |
| PLL 源的基頻 | (無外部采樣時鐘功能) |
| 被測次數的上限 | 最高 500 次 |
| 諧波分析數量 | 選擇 1 個系統 (/G5 選件) 或 2 個系統 (/G6 選件 ) |
| 積分 | 有功功率、電流、視在功率、無功功率 |
| 積分模式 | 充電 / 放電、賣電 / 買電模式 |
| Delta 運算功能 | /DT 選件 |
| 自動打印功能 | 是 |
| 屏幕打印功能 | 內置打印機 |
| 打印寬度 / 長度 | 80mm/10m |
| 峰值因數 (CF= 峰值 / 最小有效值) | 300 |
| 平均數 (移動平均數) | 在 2 ~ 64 計數之間設置 |
| 存儲功能 | 存儲 |
| 存儲項目 | 數值 |
| 屏幕截圖格式 | BMP、PNG 和 JPEG |
| 頻率測量 | 3 個來源 (標配)、12 個來源 (/FQ 選件 ) |
| 轉速輸入 | A 相、B 相、Z 相輸入 (/MTR 選件) |
| 輔助模擬輸入 | 兩個模擬輸入 (/AUX 選件) |
| SCSI 接口 | 無 |
| 內部硬盤 | 無 |
| DA 輸出通道數量 | 20 個通道 (/DA 選件) |
| DA 輸出分辨率 | 16 位 |
| 數據存儲器 | 直接保存到容量最大 1GB 的 USB 設備 |
| 通信命令兼容性 | 約 90% 的命令兼容 |
| GP?IB 通信 | 標配 |
| 以太網通信 | 標配 (無硬盤和 SCSI) |
| 以太網通信協議 | VXI11 |
| USB 通信 | USB?TMC |
| RS232 通信 | 無 |
| 輸入參數 | WT1800 |
| 基本功率精度 (50/60Hz) | 讀數的 0.1% + 量程的 0.05% |
| DC 功率精度 | 讀數的 0.05% + 量程的 0.1% |
| 功率帶寬 | DC、0.1Hz ~ 1MHz |
| 電壓 / 電流帶寬 | 5MHz (典型值) |
| 輸入單元 | 1, 2, 3, 4, 5, 6 |
| 電壓量程 | 1.5~1000V |
| 電流量程 (直接輸入) | 10mA?5A / 1?50A |
| 電流量程 (外部傳感器輸入) | 50mV?10V (選件) |
| 精度保證范圍 | 1% ~ 110% |
| 主要測量參數 | U,I,P,S,Q,λ,?,f, 峰值,積分 Wh/Ah/varh/VAh |
| 峰值因數最大值保持 | 最大 300,是 |
| 同時測量電壓 RMS/MEAN | 是 |
| 平均有功功率 | 是 (用戶自定義) |
| 有功功率積分 WP (Wh) | 是 |
| 視在功率積分 WS (VAh) | 是 |
| 無功功率積分 WQ (varh) | 是 |
| 頻率測量 | 3 通道 (/FQ 最多 12) |
| 效率測量 | 是 |
| 電機評價 | 扭矩 / A/B/Z (/MTR),6 輸入 + 選件 |
| 輔助輸入 | 2 輸入 (/AUX 選件) |
| FFT 頻譜分析 | 否 |
| 用戶自定義功能 | 最多 20 個公式 |
| 顯示器 | 8.4 英寸 XGA TFT |
| 顯示格式 | 數值 / 波形 / 趨勢,棒圖矢量需 / G5/G6 |
| 采樣頻率 | 約 2MS/s |
| 諧波測量 | /G5 /G6 選件 |
| 雙諧波測量 | /G6 選件 |
| Delta 計算 | /DT 選件 |
| DA 輸出 | 20 通道 (/DA 選件) |
| 存儲內存 | 約 32MB |
| 接口 | GP?IB、USB、以太網、RGB (/V1) |
| 同步測量 | 支持 |
| 數據更新周期 | 50ms?20s |
| 移動存儲器 | USB |
| 內置打印機 | 前面板 / B5 選件 |
| 項目 | 規格 |
| 輸入端子類型 | 電壓:插入式安全端子;電流直接輸入:大接線柱;外部傳感器:絕緣 BNC (選件) |
| 輸入類型 | 電壓:浮點輸入,電阻分壓;電流直接:浮點輸入,分流器;外部傳感器:浮點輸入 |
| 電壓量程 | 1.5V,3V,6V,10V,15V,30V,60V,100V,150V,300V,600V,1000V(CF3);0.75V~500V(CF6) |
| 直接輸入電流量程 | 50A 單元:1A?50A (CF3),500mA?25A (CF6);5A 單元:10mA?5A (CF3),5mA?2.5A (CF6) |
| 外部傳感器輸入量程 | 50mV?10V(CF3),25mV?5V(CF6) |
| 儀器損耗 | 電壓輸入電阻約 2MΩ,電容約 10pF;50A 電流單元內阻約 2mΩ;5A 單元約 100mΩ;外部傳感器輸入阻抗約 1MΩ |
| 瞬時最大輸入 (≤20ms) | 電壓:4kVpk/2kVrms 取小;50A 直接電流:450Apk/300Arms 取??;5A 直接電流:30Apk/15Arms 取小 |
| 瞬時最大輸入 (≤1s) | 電壓:3kVpk/1.5kVrms 取??;50A 直接電流:150Apk/55Arms 取小;5A 直接電流:10Apk/7Arms 取小 |
| 連續最大允許輸入 | 電壓:2kVpk /1.1kVrms 取??;>100kHz 時 (1200?f) Vrms;50A 直接電流:150Apk /55Arms;5A 直接電流:10Apk /7Arms |
| 連續共模電壓 (50/60Hz) | 1000Vrms |
| 線路濾波器 | OFF /100Hz?100kHz 步長 100Hz /300kHz /1MHz |
| 頻率濾波器 | OFF /100Hz /1kHz |
| A/D 轉換器 | 16 位,電壓電流同步轉換;轉換周期約 500ns |
| 自動量程條件 | 升檔:Urms/Irms>110% 量程;峰值 > 330%(CF3)/660%(CF6);降檔:Urms/Irms ≤30% 量程;峰值≤300%(CF3)/600%(CF6) |
| 顯示規格 | |
| 項目 | 規格 |
| 顯示屏 | 8.4 英寸彩色 TFT?LCD,1024×768 (XGA) |
| 顯示更新率 | 同數據更新率;50/100/200ms 更新時,數值刷新 200?500ms;波形 / 自定義畫面約 1s |
| 顯示位數 | <60000 為 5 位;≥60000 為 4 位 |
| 數據更新率選項 | 50ms,100ms,200ms,500ms,1s,2s,5s,10s,20s |
諧波分析并非 WT1800 的標準功能,需要加裝 /G5 或 /G6 模塊才能獲得,二者的差別在于可同時分析的系統數量:/G5 面向一個系統,/G6 允許兩個系統并行處理。進入諧波模式后常規測量與諧波測量同步進行,不必在兩種方式之間來回切換,內部采樣時鐘條件下可處理的基頻范圍為 0.5Hz 至 2600Hz,可解析的次數上限為 500 次,足以覆蓋開關頻率附近的主要成分。變流器測試中如果既要觀察電網側的畸變情況,又要分析被測設備注入到線路的畸變成分,雙系統能力顯得格外實用,一次接線即可完成兩處對照,避免了重復拆裝引入的接觸電阻差異。顯示方面也有連帶效果,矢量圖與棒圖畫面需要 /G5 或 /G6 支持,未安裝時只能瀏覽數值、波形與趨勢三種格式,因此報告若需展示矢量或棒圖,應在規劃階段就把模塊一并納入配置,避免測試中途才發現功能缺失。使用雙系統分析時,還要注意兩個系統的基頻來源分別設定,若其中一側基頻鎖定不穩,諧波次數會出現整體偏移,讀取頻譜前應先用常規測量確認基頻讀數正常。
搭建多通道測試系統時建議按三個層次依次決策。第一層是確定輸入單元數量,被測回路有幾路就裝幾個單元,最多六個,還需要更多通道時可借助同步測量功能把多臺儀器聯合起來,由主機統一協調時間基準。第二層是選擇取樣方式,信號幅度落在直接輸入范圍內時優先使用機內分流器,接線最短、引入誤差也最??;電流較大或不便斷開主回路時,改由電流互感器或霍爾傳感器送入外部傳感器輸入端,其量程為 50mV 至 10V。第三層是落實量程:電壓側覆蓋 1.5V 至 1000V,峰值因數取 CF3 時提供從 1.5V 到 1000V 共十二個檔位,取 CF6 時可用區間變為 0.75V 至 500V;電流側要區分單元,50A 單元在 CF3 下為 1A 至 50A、CF6 下為 500mA 至 25A,5A 單元在 CF3 下為 10mA 至 5A、CF6 下為 5mA 至 2.5A。檔位確定后還要記住有效輸入范圍僅為量程的 1% 至 110%,超出這一區間讀數便不再有精度保證。若被測回路既有高壓又有弱信號,建議把強電回路留給直接輸入通道,把弱信號交給傳感器通道,并在正式記錄前先觀察幾個周期的波形,確認沒有出現削頂或明顯噪
凡是需要量化評價電能流向與轉換效率的場合,WT1800 都能直接勝任,最具代表性的是光伏逆變器、風電變流器、通用變頻器以及電動汽車與混合動力汽車車載電源的效率鑒定。這類被測對象往往同時跨越交流與直流兩種形態,而儀器從直流起步的頻率覆蓋能力,可以把用電端與發電端放在同一時間坐標下比較,不會因兩臺儀表時基不同而引入偏差。在新能源與儲能環節,常用來跟蹤最大功率點跟蹤過程中的功率變化,也用來累計電池充放電的進出電量;在電機制造環節則可同步觀察轉速、扭矩與電角度,讓機械量與電量在同一屏幕上對照分析。家用電器、照明驅動裝置以及服務器類信息設備的待機功耗同樣能用它評估,飛機供電系統的電能品質考核也在適用范圍內。低頻下限做到 0.1Hz,緩慢波動的負載不會被遺漏,實驗室型式試驗與產線抽檢都能覆蓋。
一次完整的測量可以分成準備、采集與歸檔三個階段。準備階段把被測回路的電壓接到插入式安全端子,電流接到大接線柱或外部傳感器端子,隨后在屏幕上選定接線方式與單元編號,并設定電壓、電流量程以及線路與頻率濾波器,必要時先做一次空載觀察確認接線無誤。采集階段依據被測對象的變化速度挑選數據更新周期,可選 50ms、100ms、200ms、500ms 以及 1s 到 20s 各檔;需要長期累計結果時啟用積分功能,可累積有功功率、電流、視在功率與無功功率,積分模式能在充電與放電、以及賣電與買電之間切換,儲能類被測對象尤其依賴這一模式。歸檔階段,讀數可存入機身約 32MB 的存儲內存,也可寫入容量不超過 1GB 的 USB 移動存儲設備,屏幕畫面支持導出為 BMP、PNG、JPEG 三種圖片格式;需要紙質憑證時,加裝打印單元后可用寬 80mm 的紙卷輸出,并允許設定自動打印,讓波形或數據按計劃周期性留檔,便于事后追溯。
解讀結果時先區分功率類與能量類兩套數據。功率部分給出有功功率、視在功率、無功功率、功率因數與相位角,結合起來可以判斷負載性質:無功占比偏高、功率因數偏低意味著電能利用率不佳;電壓與電流的峰值以及最大保持的峰值因數則能揭示短時沖擊的存在,峰值因數上限為 300 并保持最大值。能量部分以 Wh、Ah、varh、VAh 的形式累計,充放電模式下可直接讀得流入與流出電量之差,用兩者之比即可求得庫侖效率。若讀數與預期偏離,優先排查四類來源:被測值在量程中的相對位置、濾波器截止頻率是否設得過低、峰值因數檔位是否與波形形態匹配、移動平均數是否設得過大。移動平均數可在 2 至 64 之間設定,數值越大讀數越平穩但響應越遲緩;數據更新周期為 50ms 至 200ms 時,屏幕數值實際刷新大約滯后 200ms 至 500ms,結合這一滯后判斷趨勢才不容易誤讀?;儐栴}則要與諧波數據放在一起看,雙諧波能力可以幫助識別畸變究竟來自電網側還是由被測設備注入;把數值與趨勢畫面沿時間軸展開后,還能看出效率隨負載變化的走向,從而找出效率最高的工作區間,為拓撲改進和控制策略調整指明方向。
與常規功率計相比,WT1800 的差別集中在三個方面。頻帶寬度首當其沖,普通儀表多圍繞工頻及其低次諧波設計,而它的電壓與電流通道帶寬達到 5MHz,功率帶寬為直流至 1MHz,疊加約 2MS/s 的采樣速度,開關器件的動作細節不會被抹平,讀到的功率更接近真實值。通道規模與同步性次之,六個輸入單元可在同一時基下工作,對于同時跨越交流側、直流母線與負載側的系統,不必再用多臺小儀表分段測量后手工對齊時間。對非線性特征的處理深度則體現在諧波分析最高可達 500 次,并可對兩個系統并行分析,數據更新周期提供 50ms 至 20s 共九檔,最快檔位下能追蹤瞬態變化過程。再加上二十條自定義公式,效率與損耗比可以直接顯示在屏幕上,省去把數據導出后再做后處理的工作環節,也讓整套能效評估能在一個機柜內完成。此外儀器支持同步測量,擴展通道時不必擔心多臺設備之間的時間對齊問題,對于追求單次接線即可取得完整結論的團隊,這些差異直接決定了測量結論的可信程度。
WT1800 依靠統一的同步采樣架構來消除相位偏差:電壓與電流由同一只 16 位模數轉換器在相同時鐘下并行轉換,單次轉換周期約 500ns,折算下來每秒約完成兩百萬次取樣,從機制上避免了分時輪詢帶來的通道間時間錯位。信號進入轉換器之前,電壓支路經電阻分壓網絡衰減,電流直接輸入支路由內置分流器完成變換,50A 單元內阻約 2mΩ,5A 單元約 100mΩ,外部傳感器輸入的阻抗則約 1MΩ。面對變頻器輸出這類富含開關頻率成分的波形,儀器提供兩級濾波手段:線路濾波器可在 100Hz 至 100kHz 之間以 100Hz 步進設定,另有 300kHz 與 1MHz 兩檔模擬濾波;頻率濾波器提供 100Hz 與 1kHz 兩檔,用于剔除疊加在基波之上的高頻擾動。測量周期本身由頻率測量通道鎖定,標配可監視三個來源,加裝相應模塊后最多擴展到十二個,為后續功率運算提供穩定時基,這也是在非正弦條件下仍能保持相位關系正確的根本原因。
安全使用 WT1800 的前提是嚴格限定輸入幅度,各項限額按持續時間分級管理。長期連續施加時,電壓不得超過 2kV 峰值或 1.1kV 有效值中的較小者,頻率高于 100kHz 時還要按 (1200-f) Vrms 進一步折算;50A 單元的電流限值為 150A 峰值或 55A 有效值,5A 單元為 10A 峰值或 7A 有效值。持續時間不超過 1s 的短時輸入允許放寬,電壓可達 3kV 峰值或 1.5kV 有效值,50A 單元對應 150A 峰值或 55A 有效值,5A 單元為 10A 峰值或 7A 有效值。持續時間不超過 20ms 的瞬時沖擊,電壓上限為 4kV 峰值或 2kV 有效值,50A 單元為 450A 峰值或 300A 有效值,5A 單元為 30A 峰值或 15A 有效值。此外,工頻條件下的連續共模電壓不得超過 1000Vrms。接線時還應留意插入損耗,50A 單元約 2mΩ、5A 單元約 100mΩ 的內阻會在被測回路中產生壓降,測量微小功率負載時要事先評估這一影響,必要時改用外部傳感器取樣。另外,機內并未配置內部硬盤與小型計算機系統接口,也沒有串行異步通信端口,長期無
±0.1% 這一標稱精度只在規定的輸入區間內成立,理解這一點往往比記住數字本身更重要。儀器給出的有效輸入范圍是量程的 1% 至 110%,實測值低于下限時相對誤差會被顯著放大,高于上限則可能觸發過載保護甚至損壞輸入端。工頻條件下的功率精度表述為讀數的 0.1% 加量程的 0.05%,直流條件下表述為讀數的 0.05% 加量程的 0.1%,兩種表述中讀數項與量程項的權重不同,說明直流測量對量程選擇的依賴更強,選大檔位會明顯吃虧。為防止人為選錯檔位,儀器設置了自動量程判據:有效值超過量程 110%,或峰值超過 330%(CF6 為 660%)時向上切換;有效值降到量程 30% 以下且峰值不超過 300%(CF6 為 600%)時向下切換。此外,線路濾波器與頻率濾波器的設定一旦改變,參與運算的信號成分隨之變化,因此標稱精度只對未經額外衰減的通道負責,做效率比對時應保持各通道濾波設置一致。最后還要留意讀數位數,數值小于 60000 時顯示五位,達到或超過后降為四位,記錄高位數讀數時應意識到末位已被舍去。
橫河 WT1800 是一臺面向高精度功率與效率評價而設計的多通道功率分析儀,常用于變頻器、逆變器、電機驅動裝置等電力變換設備的能耗定量分析。儀器最多可裝入六個輸入單元,每個單元可獨立選擇接線方式與單元編號,電壓通道采用浮置輸入的電阻分壓方式取樣,輸入電阻約 2MΩ、并聯電容約 10pF;電流通道既可經內置分流器直接接入,也可通過絕緣 BNC 接口的外部傳感器輸入選件接收二次信號,輸入阻抗約 1MΩ。因此同一臺設備既能覆蓋 10mA 至 5A、1A 至 50A 的直接電流輸入,也能適配 50mV 至 10V 的傳感器輸出?;竟β示葹?±0.1%,電壓與電流通道基本精度同為 ±0.1%,讀數顯示在一塊 8.4 英寸、分辨率 1024×768 的彩色液晶屏上,支持數值、波形與趨勢三種呈現方式,還可寫入最多二十條自定義公式,把各通道讀數直接換算成效率與損耗等工程指標。儀器隨機提供通用串行總線與以太網等接口,便于把數據送往計算機做進一步處理,整體定位是實驗室與研發部門做能效鑒定時的主力機型。