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标题: NF FRA5097频率特性分析仪在电力通信中的应用 [打印本页]

作者: 思维翱翔 时间: 2012-2-1 17:13 标题: NF FRA5097频率特性分析仪在电力通信中的应用

本文详细讲述了NF FRA5097频率特性分析仪在电力通信中的应用，具体的应用方法和方案如下，方案的最终解释权为东方集成所有，谢谢。

客户名称：XX电力研究院
实验室：XX载波仿真实验室
行业领域：电力线路通信
测试设备：株式会社NF回路设计公司FRA5097

客户需求：
FRA5097频率特性分析仪用在测试电力线线路上的节点阻抗。客户此次测试环境是室内配线的阻抗测量。

阻抗测量：
FRA的主要用途，除了增益-相位测量之外，还有阻抗特性的测量。可以用FRA的2个通道的分析输入来测量电压分量和电流分量，再通过除法运算，可求得阻抗的绝对值和相位（附属阻抗）。
通常使用专用的测量仪器LCR来测量阻抗。对于用LCR表和FRA来测量阻抗，两者之间的比较如下表所示。

用FRA进行阻抗测量，其精度不如LCR表，但是最大的有点事测量电压和电流可以自由设定。可用放大器来放大振荡器的输出信号，由此可在试样上施加最大可达250Vrms的电压。如果使用电流互感器（CT），那么测量电流也可达到数十安培以上。

电灯线（室内配线）的阻抗测试
采用电流检测的方法可测量在带电状态下的电灯线阻抗。
FRA具有绝缘耐压250Vrms、最大测量电压250Vrms性能，故无需用绝缘变压器和降压变压器，就可进行不受变压器特性影响的测量。

R为电流检测电阻，用于检测FRA的内部振荡器对于线路所注入的信号电流分量。考虑到线路阻抗，该电阻取10W左右的值比较合适。C用于限制100V 50/60Hz的大信号逆向注入到FRA的内部振荡器中的逆向电流。约为1uF左右比较合适，但是必须注意其绝缘耐压特性。在通道1（CH1）中检测出电流分量、在通道2（CH2）中检测出线路电压，用FRA来测量CH1/CH2，就可显示出电灯线的阻抗特性。
如果将FRA的积分时间设定为线路的基波的整数周期，那么在DFT运算时就会将基波分量除去，由此减少测量误差。200ms虽是一个适当的值，但要设定比200ms更长的积分时间时，必须将此设定为基波的整数周期。

客户使用情况：
客户在智能电表的抄表应用当中，使用FRA来测量线路上载波信号的阻抗特性。针对XX电力研究院客户的特殊使用环境，在FRA的使用上需要特别注意以下事项：
1. 第一次实验接线图

现场图片

2. 第二次实验接线图
由于中国国内电压在220Vrms，FRA虽然绝缘耐压在250Vrms，但要注意市电电压不稳定对FRA设备的冲击。我们额外增加R1和C为了保护OSC端口不被打坏。必要时需要添加衰减隔离器（如下图片所示），保护设备。如图所示：

关于衰减隔离器，用户采用20dBm（黄色标记部分）：

常用单位换算表
dBm/mW/dBmV/mV(RMS)/mVp/mVpp/uV(RMS)/dBuV常用单位换算表（50欧阻抗下）

dBm mW    dBmV mV(RMS) mVp    mVpp uV(RMS) dBuV
-130  1.00E-13 -83.01 7.07E-05 1.00E-04 2.00E-04  7.07E-02 -23.01
-100  1.00E-10 -53.01 2.24E-03 3.16E-03 6.32E-03  2.24E+00 6.99
-50 1.00E-05 -3.01 7.07E-01 1.00E+00 2.00E+00  7.07E+02 56.99
-45 3.16E-05 1.99    1.26    1.78    3.56    1.26E+03 61.99
-40 1.00E-04 6.99    2.24    3.16    6.32    2.24E+03 66.99
-35 3.16E-04 11.99 3.98    5.62    11.25    3.98E+03 71.99
-30 1.00E-03 16.99 7.07    10.00    20.00    7.07E+03 76.99
-25 3.16E-03 21.99 12.57    17.78    35.57    1.26E+04 81.99
-20 0.01    26.99 22.36    31.62    63.25    2.24E+04 86.99
-15 0.03    31.99 39.76    56.23    112.47 3.98E+04 91.99
-10 0.10    36.99 70.71    100.00    200.00 7.07E+04 96.99
-5 0.32    41.99 125.74    177.83    355.66 1.26E+05 101.99
0    1.00    46.99 223.61    316.23    632.46 2.24E+05 106.99
1    1.26    47.99 250.89    354.81    709.63 2.51E+05 107.99
2    1.58    48.99 281.50    398.11    796.21 2.82E+05 108.99
3    2.00    49.99 315.85    446.68    893.37 3.16E+05 109.99
4    2.51    50.99 354.39    501.19    1002.37 3.54E+05 110.99
5    3.16    51.99 397.64    562.34    1124.68 3.98E+05 111.99
6    3.98    52.99 446.15    630.96    1261.91 4.46E+05 112.99
7    5.01    53.99 500.59    707.95    1415.89 5.01E+05 113.99
8    6.31    54.99 561.67    794.33    1588.66 5.62E+05 114.99
9    7.94    55.99 630.21    891.25    1782.50 6.30E+05 115.99
10 10.00    56.99 707.11    1000.00 2000.00 7.07E+05 116.99
………………………………………………
17 50.12    63.99 1583.01 2238.72 4477.44 1.58E+06 123.99
18 63.10    64.99 1776.17 2511.89 5023.77 1.78E+06 124.99
19 79.43    65.99 1992.90 2818.38 5636.77 1.99E+06 125.99
20 100.00    66.99 2236.07 3162.28 6324.56 2.24E+06 126.99
21 125.89    67.99 2508.91 3548.13 7096.27 2.51E+06 127.99
22 158.49    68.99 2815.04 3981.07 7962.14 2.82E+06 128.99
23 199.53    69.99 3158.53 4466.84 8933.67 3.16E+06 129.99
24 251.19    70.99 3543.93 5011.87 10023.74  3.54E+06 130.99
25 316.23    71.99 3976.35 5623.41 11246.83  3.98E+06 131.99
26 398.11    72.99 4461.54 6309.57 12619.15  4.46E+06 132.99
27 501.19    73.99 5005.93 7079.46 14158.92  5.01E+06 133.99
28 630.96    74.99 5616.75 7943.28 15886.56  5.62E+06 134.99
29 794.33    75.99 6302.10 8912.51 17825.02  6.30E+06 135.99
30 1000.00 76.99 7071.07 10000.00 20000.00  7.07E+06 136.99
31 1258.93 77.99 7933.87 11220.18 22440.37  7.93E+06 137.99
………………………………………………
38 6309.57 84.99 17761.72 25118.86 50237.73  1.78E+07 144.99
39 7943.28 85.99 19928.98 28183.83 56367.66  1.99E+07 145.99
40 10000.00 86.99 22360.68 31622.78 63245.55  2.24E+07 146.99

3.        在实验过程中出现“OVERLOARD”灯点亮的情况
在测试线搭上交流插座的时候OVERLOARD灯会亮，必须重新按一下“AC/DC ON”才能正常工作的问题上日本厂商给出的解释是0SC和CH1 CH2虽然是隔离的，但是靠的是K欧姆的电阻，并非完全隔离，所以瞬间高压时，内部在瞬间电位不平衡造成的OVERLOARD。

现场图片截图

总结
目前两台FRA在客户端使用稳定，经过客户，东方集成，及日本NF厂商的协作，帮助客户很好的保证了FRA产品的正常使用，客户表示无论在实验室还是在工业现场FRA都很好的完成测试任务，基本满足客户的研发和项目研究需要。

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