功率表、功率分析仪等电测量仪表的测量精度通常采用准确度等级表示，而准确度等级指数通常就是仪表的误差的百分数的分子。

例如：0.2级功率表表示其误差不大于0.2%量程。

电测量仪表的测量精度也常用下属方式表示：

±(0.5%读数+0.1%量程)

上述两种方式都表示了仪表的基本误差。之所以称为基本误差，是因为仪表的误差并非一成不变，诸多因数都会影响仪表的测量误差。为了对仪表的误差进行量化，我们可以将仪表在多数情况下的使用条件作为量化仪表误差的条件，这时的误差称为基本误差，条件就称为参比条件。

二功率分析仪指标虚高实例分析

某舰船电力推进电机试验时，电机采用变频器供电，变频器输出额定频率为12.5Hz，试验关注的频率范围为1Hz～15Hz，变频器载波频率为2kHz，试验需要测量变频器输出PWM的基波及谐波。

试验采用某标称精度为0.02%的进口高精度功率分析仪，测量结果与设计值相差甚大，并且多次测量结果一致性较差。

本文通过对其公布的技术资料进行分析，结合实际应用，对其在不同使用条件下的基本误差进行详细剖析。

01高精度功率分析仪宣称精度指标

该进口高精度功率分析仪产品技术文档封面标称的精度指标如下：

图1 某进口高精度功率分析仪宣传精度

02工频正弦波时的精度指标

按照字面意思，该进口高精度功率分析仪基本误差应不大于读数的0.02%。实际是不是如此呢？

查看其详细技术指标，发现在下述参比条件下，该高精度功率分析仪可获得最小的基本误差和最高的测试精度。

a、正弦波测试条件（非谐波模式）

b、频率为45Hz～66Hz

上述条件下，其基本误差为：读数的0.02%+量程的0.04%。若按照传统习惯，采用满量程误差作为仪器的基本误差，该仪器的基本误差为：量程的0.06% 。

也就是说，商家先将指标进行分拆，再忽略（不能忽略），商家宣称的基本功率精度在任意条件下均不能成立，属于虚假指标！

图2 进口高精度功率分析仪基本误差及精度大揭秘第一步

该功率分析仪在工频正弦波时可获得最佳精度和最小的基本误差，其基本误差为：量程的0.06%。

图3 进口高精度功率分析仪基本误差及精度大揭秘第二步

03试验频率及正弦波条件下的基本误差分析

试验关注频率为1Hz～15Hz，而非45Hz～66Hz。

查看其详细技术指标，该仪器在0.1Hz～30Hz范围内的基本功率精度为：读数的0.2%+量程的0.3%。其基本误差为：量程的0.5%。

图4 进口高精度功率分析仪基本误差及精度大揭秘第三步

04试验频率及非正弦波条件下的基本误差分析

由于试验需要测量基波有效值，而被测量为非正弦量，需要采用谐波模式。

查看其详细技术指标，谐波模式下，该仪器在0.1Hz～30Hz范围内的基本功率精度为：读数的0.25%+量程的0.4%。其基本误差为：量程的0.65%。

图5 进口高精度功率分析仪基本误差及精度大揭秘第四步

05实际试验条件下的基本误差分析

分析其参比条件应包括：

a、按照相关标准要求，测试仪器的带宽应高于载波频率的6倍，因此，仪器带宽应大于12kHz。

b、测量基波需要采用傅里叶变换，采用交流数字采样完成，采样频率需满足采样定理的要求。

该进口高精度功率分析仪采用交流数字采样方法测量，基波及谐波测量采用快速傅里叶变换，采样频率为基波频率的3000倍。

由于最低基波频率为1Hz，采样频率为3kHz。

而信号带宽远远高于3kHz，为了满足采样定理的要求，需开启截止频率低于1.5kHz的防混叠滤波器，该功率分析仪满足该条件的防混叠滤波器为500Hz，因此，必须开启500Hz的防混叠滤波器。

在上述条件下，由于500Hz滤波器滤除了大部分的谐波，因此，该功率分析仪在该使用条件下，无法满足谐波检测的要求。

此时，仪器的基本功率精度为：读数的1.4%+量程的0.4%。其基本误差为：量程的1.8%。

图6 进口高精度功率分析仪基本误差及精度大揭秘第五步

三根据实际实际使用条件判断功率分析仪基本误差

第二节分析的某进口高精度功率分析仪的五种基本误差标称方式中，除了封面宣传之外，在注明参比条件的情况下，都属于正确的标称方式。其意为在对应参比条件下，功率分析仪实际能够达到的基本误差指标。

然而，即便是不考虑错误标称方式，最小基本误差为0.06%，最大误差为1.8%，最大基本误差和最小基本误差的差距整整30倍！这款功率分析仪的实际精度到底是多少呢？

首先，确定能够囊括实际使用条件的所有参比条件，如果没有符合要求的参比条件，说明该功率分析仪在实际使用条件下，测量精度不可知！

例1：永磁直驱风力发电机组试验中，考虑风机低速旋转时的风机及变流器性能，要求测量1Hz输出时的谐波。

按照第二节的分析，谐波测量基本误差不可知！

例2：永磁直驱发电机试验中，输出电压频率为1Hz～15Hz，有一定的谐波含量，要求准确测量基波。

按照第二节的分析，应采用傅里叶变换的方式，但是，可以关闭防混叠滤波器，基波测量基本误差为0.65%。

例3：例2中，不考虑谐波影响，只需测量真有效值。

按照第二节的分析，测量基本误差为0.5%。

例4：工频正弦波供电的电机试验，不考虑谐波影响，要求准确测量基波。

按照第二节的分析，测量基本误差为0.06%。

四实际使用条件与功率分析仪基本误差的参比条件的统一

基本误差是反映测量仪器的测量精度的重要指标之一，是用户选择测量仪器的重要参考指标。

传统交流电量测量仪器仪表，测量对象大多为工频正弦电量，工频和正弦成了默认的两大参比条件，基于工频正弦电量的测量方法也较简单且成熟，相关产品标准对标称仪器仪表基本误差的参比条件有明确的规定。基本误差对应的参比条件主要是温湿度、大气压等环境条件，对被测电量本身除了幅值和功率因数之外，几乎很难再提出其它的参比条件。

因此，对于传统交流电量测量仪器仪表，用户往往不关心参比条件，也能得到与基本误差相当的实际测量精度，这是因为，大多数情况下，使用条件与参比条件本身已经高度统一。

冠以高精度、宽频、宽频带、变频等前缀的功率分析仪，大多用于变频电量的测量与分析，是变频调速技术发展的产物，目前尚无相应的国家标准和行业标准对其参比条件作出明确的规定。

这种情况下，了解实际使用条件及功率分析仪基本误差的参比条件，并确保功率分析仪基本误差对应的参比条件能够囊括实际使用条件，比追求片面的高精度指标更有意义！