一、精度等級劃分與標(biāo)準要求

1. 國際標(biāo)準 (IEC 61000-4-30) 定義

A 級 (高級精度)：幅值誤差≤±0.2% 額定電壓，適用于仲裁、科研、電網(wǎng)關(guān)口等關(guān)鍵場景

S 級 (調(diào)查級精度)：幅值誤差≤±1.0% 額定電壓，適用于常規(guī)電網(wǎng)監(jiān)測和工業(yè)場景

B 級 (基礎(chǔ)級精度)：幅值誤差≤±10% 額定電壓，適用于一般民用監(jiān)測

2. 國家標(biāo)準 (GB/T 19862-2016) 要求

A 級：電壓幅值測量范圍 10%~150% Un 時，誤差≤±0.2%

S 級：電壓幅值測量范圍 20%~120% Un 時，誤差≤±0.5%

二、測量精度確定的核心要素

1. 硬件系統(tǒng)精度基礎(chǔ)

(1) 電壓傳感器精度

0.2 級 PT：變比誤差≤±0.2%，相位誤差≤±10′，適用于 A 級裝置

0.5 級 PT：變比誤差≤±0.5%，僅滿足 S 級要求，若用于 A 級會導(dǎo)致誤差超標(biāo)

電容式電壓互感器 (CVT)：需專門誤差校正，受殘余電壓、暫降初相角影響

(2) 信號調(diào)理與采樣系統(tǒng)

ADC 分辨率：16 位 ADC 比 12 位 ADC 精度高約 16 倍，直接影響小信號測量精度

采樣率：A 級裝置≥1024 點 / 周波，確保捕捉 10ms 級暫降細節(jié)

同步采樣：三相采樣時差 < 1μs，否則破壞對稱分量法精度，引入 ±0.3% 誤差

2. 軟件算法與處理精度

(1) 暫降檢測算法

RMS 有效值檢測法：計算一個周期內(nèi)電壓均方根值，與閾值 (通常 80% Un) 比較

半周波檢測法：每個半周期尋找電壓采樣最大值，低于閾值且持續(xù)指定半周期數(shù)則觸發(fā)

改進算法：

基于小波變換：提高時頻分辨率，能在 0.5ms 內(nèi)檢測暫降起止

基于卡爾曼濾波：動態(tài)跟蹤信號變化，抗干擾能力強

基于 S 變換：優(yōu)化窗函數(shù)設(shè)計，提高基波幅值檢測精度

(2) 深度計算方法

暫降深度 (%)=(1 - 暫降期間 RMS 值 / 額定電壓 RMS 值)×100%

計算窗口：通常取 1 個周期 (20ms/50Hz)，在半周期步進基礎(chǔ)上計算

閾值設(shè)置：國標(biāo)規(guī)定檢測閾值為 80% Un，誤差 < 1%，否則會誤判或漏檢

3. 系統(tǒng)校準與驗證流程

(1) 實驗室標(biāo)準源校準

使用精度≥裝置 3~5 倍的標(biāo)準源 (如 FLUKE 6105A，精度 ±0.02%)

驗證點覆蓋：0.1Un、0.5Un、0.9Un 幅值 + 10ms、50ms、1000ms 持續(xù)時間 + 0°/30°/90° 相位跳變

誤差計算：誤差 =(測量值 - 標(biāo)準值)/ 標(biāo)準值 ×100%，應(yīng)≤對應(yīng)等級限值

(2) 現(xiàn)場比對驗證

與 A 級便攜式分析儀 (如 FLUKE 438-II) 同步測量，時間同步誤差 < 1ms

在電機啟動、開關(guān)操作等實際暫降場景中驗證

通過 DVR 設(shè)備人工觸發(fā)可控暫降，精確驗證測量精度

(3) 邏輯一致性校驗

電壓 - 電流關(guān)聯(lián)：感性負載下電壓降 50% 時電流應(yīng)上升約 20%

功率驗證：有功功率變化率應(yīng)與電壓變化率基本一致 (偏差 < 20%)

三、影響精度的關(guān)鍵因素分析

四、測量精度驗證具體步驟

標(biāo)準源準備：設(shè)置 Un=220V，分別輸出 0.1Un (22V)、0.5Un (110V)、0.9Un (198V) 幅值，持續(xù)時間 10ms、50ms、1000ms，相位跳變 0°、90°

判斷標(biāo)準：

A 級裝置：所有幅值誤差≤±0.2%，持續(xù)時間誤差≤±5ms，相位誤差≤±1°

S 級裝置：所有幅值誤差≤±1.0%，持續(xù)時間誤差≤±10ms，相位誤差≤±5°

3 次重復(fù)測量的誤差波動≤0.1%，確保穩(wěn)定性

特殊場景驗證：

疊加 5% 3 次諧波的暫降測試

連續(xù)暫降 (間隔 500ms) 測試，驗證事件分離能力

五、總結(jié)：精度確定的完整體系

電能質(zhì)量監(jiān)測裝置的電壓暫降深度測量精度是由"標(biāo)準規(guī)范 + 硬件精度 + 算法優(yōu)化 + 校準驗證"四維體系共同確定的。關(guān)鍵要點包括：

精度等級決定誤差上限：A 級≤±0.2%，S 級≤±1.0%，是產(chǎn)品設(shè)計和驗證的基準

硬件是精度基礎(chǔ)：

高精度 PT/CT (0.2S 級) 是 A 級裝置的必要條件

ADC 分辨率 (≥16 位) 和采樣率 (≥1024 點 / 周波) 決定小信號捕捉能力

算法是精度保障：

先進檢測算法可將誤差降低 30~50%

精確的時間同步和窗口計算是確保測量精度的關(guān)鍵

校準驗證是精度保證：

標(biāo)準源精度必須是被測裝置的 3~5 倍

全場景覆蓋驗證 (幅值 / 時間 / 相位) 是確認精度達標(biāo)的必要流程。

審核編輯 黃宇