電力メーターは非常に一般的ですが、これらのメーターの校正に使用される「標準機器」自体がどのようにテストされるか疑問に思ったことはありますか?特に新エネルギー車向けにメガワット-レベルの超高速充電ステーションが広く普及している状況では、わずか 1 時間で 1000 キロワット-時間の電力を消費する電力メーターのフルパワー校正をどのように実行できるでしょうか。-
電力メーターは常に実際の負荷条件でテストされていますか?電力計測の分野では、「仮想負荷」技術を巧みに活用してこの問題を解決します。
すべての電力メーターの検証は「実際の」負荷で実行されますか?
結論:必ずしもそうとは限りません。原理的には、実際の負荷で電力メーターを駆動するのが最も簡単なテスト方法ですが、実際には、特に高電圧、大電流、または高精度の要件を伴うシナリオでは、「模擬負荷法」が主流のアプローチです。
上記の UBS 電子メガワット急速充電ステーション エネルギー メーター（1000V/1000A）の場合、{0}{3}実際の負荷テストが実行される場合:
• 力：P=U*I=1000V * 1000A=1,000,000W=1MW
• エネルギー消費:全負荷で 1 時間稼働すると、実際には 1,000 キロワット時の電力を消費し、大規模な冷却システムが必要になります。-
これは非常に不経済であり、実験室や現場での校正で実装するのは困難です。したがって、AC 電力量計と DC 電力量計の両方において、「ファントム負荷試験法」(「標準電力量計法」または「電源法」とも呼ばれる) が高電力校正の中核技術となります。-。
実際の負荷テストとシミュレートされた負荷テスト: 違いは何ですか?
2 つの方法は、「何かの重さを量る」と比較できます。
• 実際の負荷テスト:これは、既知の質量の標準分銅 (実際の物理的負荷) を秤 (電力計) に乗せて、秤が正確かどうかを確認するのと同じです。
• 仮想負荷テスト:これは、回路を介して「偽の」負荷信号をシミュレートし、電力メーターに「現在電力が消費されている」ことを伝えることと同じですが、実際にはそれほど多くの電力が消費されていません。
実負荷検証方法
この方法では、実際の物理コンポーネント (抵抗、インダクタ、コンデンサなど) を負荷として使用します。
• 原理：標準電力量計と被測定計は同じ実際の負荷回路内で直列に接続されており、同じ電圧と電流で動作します。次に、それらの読み取り値の差が比較されます。
• アプリケーションシナリオ:主に、簡単な現場検証、古い誘導式電力量計のテスト、{0}{1}高精度プログラマブル電源のない小規模実験室で使用されます。{2}
仮想負荷の検証方法
これは、最新の電力量計検証、特に電子電力量計と DC 電力量計の主流の方法です。
• 原理：プログラマブル電源を使用して、電圧と電流を個別に供給します。電圧回路と電流回路は物理的に分離されています（電圧回路の電流は非常に低く、電流回路の電圧は非常に低くなります）。正確な電子回路は、電力量計の通常の動作に必要なさまざまな動作条件 (さまざまな力率やさまざまな電流比など) をシミュレートします。
• アプリケーションシナリオ:ほぼすべての実験室での完全な性能検証、{0}}工場検査、および高精度の現場での-校正-。
2 つの試験方法の比較
| 比較次元 | 実荷重校正方法 | 仮想負荷校正方法 |
|---|---|---|
| エネルギー消費量 | 非常に高い。電気エネルギーを熱と機械エネルギーに変換する必要がありますが、これは電力を消費し、深刻な発熱を引き起こします。- | 極めて低い。機器自体の消費電力はわずかなので、省エネで環境に優しいです。- |
| 設備容積 | かさばって重い。大電流には巨大なロードボックス（巨大な電気炉と同様）が必要です。 | コンパクトかつ軽量です。主に電子部品で構成されており、持ち運びが容易です。 |
| 試験精度 | 比較的低い。負荷部品の経年変化や温度ドリフトの影響を大きく受け、調整が困難です。 | 非常に高い。良好な直線性で 0.05% 以上の精度に達します。 |
| 範囲範囲 | 限定。小さな電流（始動電流など）や極度の過負荷を正確にシミュレートするのは困難です。 | フルレンジ。始動電流(0.4%Ib)から最大電流までを容易にカバーできます。 |
| 安全性 | 比較的低い。高電流の発熱と短絡のリスクが存在し、潜在的な安全上の危険を伴います。- | 比較的高い。制御回路と電源回路は絶縁されており、完全な保護機構を備えています。 |
1.仮想ロード方式の方が精度が高いのはなぜですか?
実負荷法では、電流コイルに抵抗がある場合、電圧降下が発生し、電圧コイルの両端の電圧が変化し、「追加誤差」が発生します。仮想負荷法では、電圧回路と電流回路が独立していて互いに干渉しないため、このような余分な誤差がなく、測定結果は理論上の真値に近づきます。
2.なぜ仮想負荷法ではメガワット-レベルの電力を測定できるのですか?
仮想負荷校正デバイス（標準ソース）は、内部で高出力トランジスタまたは IGBT モジュールを使用して、DC 電力を必要な AC 波形に変換したり、直接 DC 精度制御を実行したりします。{0}実負荷法とは異なり、1 MW の電気エネルギーを熱として放散する必要はありません。代わりに、閉ループ制御を通じて、わずかなエネルギーで 1 MW の電気特性をシミュレートできます。-
まとめ
最初の質問に戻りましょう。電力メーターは常に実際の負荷条件でテストされますか?
いいえ。古いメーターの特定の現場での簡易チェックやテストを除き、最新の電力計測（特に高電圧、高電流の DC 急速充電器-）では、ほぼ 100% 模擬負荷テスト方法が使用されています。-
実際の負荷方法は「現実的」ですが、エネルギー消費、サイズ、精度の制限により、段階的に廃止されるか、補助的な方法としてのみ使用されています。
模擬負荷法では、高度な電子技術を利用して「大きな負荷を処理する小型の機器」を実現し、国家計量標準の精度を確保しながら、メガワット レベルの急速充電ステーションをテストする際のエネルギー消費の問題を解決します。{0}}
次回、充電ステーションの小さな電力メーターを見たときは、その背後にハイテク電子機器によってシミュレートされたすべての動作条件をカバーする「圧力テスト」があることを思い出してください。-
