CN101988958A - 电容式电压互感器准确度校验装置及校验方法 - Google Patents

Abstract

本发明的电容式电压互感器准确度校验装置及校验方法，包括以下步骤：(1)根据被检电容式电压互感器选择调压升压器、电容式电压比例标准器和误差测量装置；(2)现场校准电容式电压比例标准器的分压比系数；(3)连接各器件；(4)误差测量装置显示被检电容式电压互感器的比差值和角差值，根据比差值和角差值判断被检电容式电压互感器的准确度是否符合规程要求。本发明的电容式电压互感器准确度校验装置及校验方法能对电容式电压互感器的准确度实施现场校验，准确度高，十分方便、有效，适用于220kV及以下、0.2级及以下的电容式电压互感器的准确度的校验。

Description

电容式电压互感器准确度校验装置及校验方法

技术领域

本发明涉及电力系统计量领域，尤其涉及一种电容式电压互感器准确度校验装置及校验方法。

背景技术

目前在220kV的电力系统中广泛应用的是电磁式电压互感器，但是随着电力系统向大容量、高电压的方向发展，厂、站和系统数字化测量、保护、调度和控制已成为发展的趋势，这对电力设备提出的小型化、智能化、高可靠性的要求也越来越高。现有电磁式电压互感器由于其结构特点和存在的不足已不能满足这种要求。

与220kV传统电磁感应式电压互感器相比，电容式电压互感器具有如下一系列优点：优良的绝缘性能以及便宜的价格；一次高压不含铁芯，消除了磁饱和和铁磁谐振等问题；抗电磁干扰性能好；动态范围大，测量精度高；频率响应范围宽；没有因存油而产生的易燃、易爆炸等危险；体积小、重量轻、节约空间；适应电力计量和保护微机化和自动化发展的潮流。电容式电压互感器已成为传统220kV电磁式电压互感器的替代产品，在220kV电力工业中得到广泛应用。

电容式电压互感器是高压计量的源头，其工作的准确与否直接影响到电能计量的准确性，关系到各部门的巨大经济效益，而目前电容式电压互感器的准确性校验还没有十分有效的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电容式电压互感器准确度校验装置及校验方法，能对电容式电压互感器的准确度实施现场校验，准确度高，十分方便、有效。

为了达到上述的目的，本发明提供一种电容式电压互感器准确度校验装置，包括调压升压器、电容式电压比例标准器和误差测量装置，所述电容式电压比例标准器与调压升压器的两输出端连接，且所述调压升压器的其中一输出端接地，被检电容式电压互感器接在电容式电压比例标准器的对应端上，而所述误差测量装置分别与电容式电压比例标准器、被检电容式电压互感器连接。

上述电容式电压互感器准确度校验装置，其中，所述调压升压器包括调压器、激励变压器、感抗器和电容器；所述调压器的正、负极电源端分别与外部电源连接，所述激励变压器的初级线圈的一端与调压器的调节端连接，该初级线圈的另一端与调压器的负极电源端连接，所述感抗器和电容器串联后连接至激励变压器的次级线圈的两端，所述感抗器与电容器的连接处形成调压升压器的一个输出端，而所述电容器与激励变压器的次级线圈的连接处形成调压升压器的另一个输出端，该输出端接地。

上述电容式电压互感器准确度校验装置，其中，所述电容式电压比例标准器由一高压标准电容器和一低压标准电容器串联组成。

上述电容式电压互感器准确度校验装置，其中，所述电容式电压比例标准器的高压标准电容器的正极、低压标准电容器的负极分别与调压升压器的两输出端连接，且所述低压标准电容器的负极接地。

上述电容式电压互感器准确度校验装置，其中，所述低压标准电容器为多盘可调试电容器。

上述电容式电压互感器准确度校验装置，其中，所述被检电容式电压互感器包括第一电容器、第二电容器、电磁式电压互感器和补偿电抗器；所述第一电容器与第二电容器串联形成电容分压器，所述补偿电抗器的一端与第一电容器的负极连接；所述电磁式电压互感器的初级线圈的两端分别与补偿电抗器的另一端、第二电容器的负极连接，所述电磁式电压互感器的次级线圈加载负载。

上述电容式电压互感器准确度校验装置，其中，所述被检电容式电压互感器的第一电容器的正极、第二电容器的负极分别与调压升压器的两输出端连接，且所述第二电容器的负极接地。

上述电容式电压互感器准确度校验装置，其中，所述误差测量装置的接地端接地，该误差测量装置的标准信号输入端与电容式电压比例标准器的低压标准电容器的正极连接，而与被检电容式电压互感器连接的负载的正极与该误差测量装置的被测信号输入端连接。

本发明的另一技术方案是，一种现场校验被检电容式电压互感器准确度的方法，包括以下步骤：

步骤1，根据被检电容式电压互感器选择调压升压器、电容式电压比例标准器和误差测量装置；

步骤2，现场校准电容式电压比例标准器的分压比系数；

步骤3，连接上述各器件；

步骤4，误差测量装置显示被检电容式电压互感器的比差值和角差值，根据比差值和角差值判断被检电容式电压互感器的准确度是否符合规程要求。

上述现场校验被检电容式电压互感器准确度的方法，其中，步骤1中，根据被检电容式电压互感器的规格及指标选择调压升压器、电容式电压比例标准器和误差测量装置，被检电容式电压互感器的规格及指标包括型号、准确度等级、二次额定负荷、额定功率因数、额定频率和额定电压变比。

上述现场校验被检电容式电压互感器准确度的方法，其中，步骤1中，选择的调压升压器，其测量误差小于等于被检电容式电压互感器误差限值的1/10。

上述现场校验被检电容式电压互感器准确度的方法，其中，步骤1中，选择的电容式电压比例标准器，其准确度级别应比被检电容式电压互感器的准确度级别高两个级别；其实际误差不超过被检电容式电压互感器误差限制的1/5；在检定周期内，其误差变化小于等于被检电容式电压互感器的误差限值的1/3。

上述现场校验被检电容式电压互感器准确度的方法，其中，步骤1中，选择的误差测量装置，其测量误差小于等于被检电容式电压互感器误差限值的1/10；其灵敏度引起的测量误差小于等于被检电容式电压互感器误差限值1/20；其最小分度值引起的测量误差小于等于被检电容式电压互感器误差限值1/15。

上述现场校验被检电容式电压互感器准确度的方法，其中，步骤2具体为：采用高准确度的标准电压互感器和标准电压感应分压器对电容式电压比例标准器的中、低压段分压比进行测量，检测电容式电压比例标准器的分压比系数是否符合规程要求，如果不符合，则对电容式电压比例标准器进行微调，以使电容式电压比例标准器的分压比系数符合规程要求。

上述现场校验被检电容式电压互感器准确度的方法，其中，步骤3包括以下步骤：步骤3.1，将经过校验的电容式电压比例标准器接入调压升压器的两输出端；将被检电容式电压互感器加载负载后接入调压升压器的两输出端；步骤3.2，电容式电压比例标准器的中压端与误差测量装置的标准信号输入端连接，负载的正极与误差测量装置的被测信号输入端连接。

本发明电容式电压互感器准确度校验装置及校验方法，采用调压升压器、电容式电压比例标准器和误差测量装置形成的电路实现了现场校验被测电容式电压互感器的准确度，填补了校验被测电容式电压互感器的准确度在技术上的空白；调压升压器采用串联式谐振升压源，具有体积小、重量轻的特点，十分适宜于现场使用；电容式电压比例标准器的低压标准电容器采用多盘可调试电容器，可实现与不同被检电容式电压互感器的额定电压变比相匹配；每次现场校验前，采用高准确度的标准电压互感器和标准电压感应分压器对电容式电压比例标准器的分压系数比进行校准，把标准电压互感器的比率传递给电容式电压比例标准器，提高了校验的准确性和有效性。

附图说明

本发明的电容式电压互感器准确度校验装置及校验方法由以下的实施例及附图给出。

图1是本发明电容式电压互感器准确度校验装置的电路结构图。

图2是本发明中多盘可调试电容器的示意图。

图3是本发明中现场校准电容式电压比例标准器分压比系数的电路图。

图4是本发明现场校验被检电容式电压互感器准确度的方法的流程图。

具体实施方式

以下将结合图1～图4对本发明的电容式电压互感器准确度校验装置及校验方法作进一步的详细描述。

请参见图1，电容式电压互感器准确度校验装置包括调压升压器1、电容式电压比例标准器2、误差测量装置3和被检电容式电压互感器4。

所述调压升压器1为电容式电压比例标准器2和被检电容式电压互感器4提供电压，所述误差测量装置3对电容式电压比例标准器2的标准电压和被检电容式电压互感器4的二次被试电压进行测量、比对，从而测量出被检电容式电压互感器4的比差值和角差值，供判断被检电容式电压互感器4的准确度是否符合DL/T448-2000《电能计量装置管理规程》要求使用，以此实现对被检电容式电压互感器4准确度的校验。

所述调压升压器1是由调压器TD、激励变压器T、感抗器L2和电容器C3组成的串联式谐振升压源。所述调压器TD的正、负极电源端分别与外部电源连接，所述激励变压器T的初级线圈的一端与调压器TD的调节端A连接，该初级线圈的另一端与调压器TD的负极电源端连接，所述感抗器L2和电容器C3串联后连接至激励变压器T的次级线圈的两端，所述感抗器L2与电容器C3的连接处形成调压升压器1的一个输出端H，而所述电容器C3与激励变压器T的次级线圈的连接处形成调压升压器1的另一个输出端E，该输出端E接地。

串联式谐振升压源的优点为只需使用小容量的电源即可满足大容量负载的要求，其自身体积小、重量轻，十分适宜于现场使用。

所述电容式电压比例标准器2由一高压标准电容器C10和一低压标准电容器C20串联组成。所述高压标准电容器C10和低压标准电容器C20串联后接入调压升压器1的两输出端H和E，其中，所述高压标准电容器C10的正极B与调压升压器1的输出端H连接，该高压标准电容器C10的正极B为电容式电压比例标准器2的高压端，所述低压标准电容器C20的负极与调压升压器1的输出端E连接，该低压标准电容器C20的正极F为电容式电压比例标准器2的中压端，该中压端与误差测量装置3的标准信号输入端Un连接，由误差测量装置3测量电容式电压比例标准器2的标准电压值。

本实施例中，上述高压标准电容器C10采用压缩气体电容器，上述低压标准电容器C20采用介质电容器。

由于被检电容式电压互感器4的额定电压变比种类较多，因此，电容式电压比例标准器2的分压系数{K＝C10/(C10+C20)}种类也要与之相适应，上述低压标准电容器C20可采用多盘可调试电容器，如图2所示，以实现与实际使用的被检电容式电压互感器4的额定电压变比相匹配。

上述电容式电压比例标准器2的准确度是准确校验被检电容式电压互感器4准确度的关键，而电容式电压比例标准器2的准确度受环境影响较大，如环境温度、附近物体(电容式电压比例标准器2与附近物体之间通过空间电容耦合，会改变自身分压系数)，因此，在每次对被检电容式电压互感器4的准确度进行现场校验前，先要校准上述电容式电压比例标准器2的分压比系数。

所述被检电容式电压互感器4包括电容器C1、电容器C2、电磁式电压互感器PT和补偿电抗器L1。所述电容器C1与电容器C2串联形成电容分压器，该电容分压器的两端分别与调压升压器1的两输出端H和E连接，也即电容器C1的正极与电容式电压比例标准器2的高压标准电容器C10的正极连接，电容器C2的负极与电容式电压比例标准器2的低压标准电容器C20的负极连接。所述补偿电抗器L1的一端与电容器C1的负极连接。所述电磁式电压互感器PT的初级线圈的两端分别与补偿电抗器L1的另一端、电容器C2的负极连接，所述电磁式电压互感器PT的次级线圈加载负载Zb，所述负载Zb的正极G与误差测量装置3的被测信号输入端Ux连接，由误差测量装置3测量被检电容式电压互感器4的二次被试电压值，所述负载Zb的负极接地。

与高压标准电容器C10的正极连接的电容器C1的正极C形成被检电容式电压互感器4的一次高压端。

所述误差测量装置3的接地端D接地。所述误差测量装置3测量电容式电压比例标准器2的标准电压及被检电容式电压互感器4的二次被试电压，并对这两个电压值进行比对，计算并显示被检电容式电压互感器4的比差值和角差值(比差值和角差值是电容式电压互感器误差分析中的两个重要的参考数值)，根据被检电容式电压互感器4的比差值和角差值判断被检电容式电压互感器4的准确度是否符合规程要求，完成校验被检电容式电压互感器4准确度的目的。

在本实施例中，上述误差测量装置3为电位差式互感器校验仪。

为了保证校验的准确度，各设备的选择应当满足以下要求：

(1)、电容式电压比例标准器的准确度级别应比被检电容式电压互感器的准确度级别高两个级别，电容式电压比例标准器实际误差不超过被检电容式电压互感器误差限制的1/5(电容式电压比例标准器也可以选择准确度级别高被检电容式电压互感器一级的，但是此时，计算被检电容式电压互感器的误差应按有关规定的要求进行标准器的误差修正)；

(2)、电容式电压比例标准器的变差(电压上升和下降两次所测得的误差值之差)应该满足表1的限值；

表1：电容式电压比例标准器的变差限制

(3)、在检定周期内，电容式电压比例标准器的误差变化小于等于被检电容式电压互感器的误差限值的1/3；

(4)误差测量装置的测量误差小于等于被检电容式电压互感器误差限值的1/10；

(5)误差测量装置灵敏度引起的测量误差小于等于被检电容式电压互感器误差限值1/20；

(6)误差测量装置最小分度值引起的测量误差小于等于被检电容式电压互感器误差限值1/15；

(7)调压升压器的测量误差小于等于被检电容式电压互感器误差限值的1/10。

参见图4，一种现场校验被检电容式电压互感器准确度的方法，包括以下步骤：

步骤1，根据被检电容式电压互感器4的规格及指标选择调压升压器1、电容式电压比例标准器2和误差测量装置3；

被检电容式电压互感器4的规格及指标包括型号、准确度等级、二次额定负荷、额定功率因数、额定频率和额定电压变比；被检电容式电压互感器4的规格及指标决定了规程对该被检电容式电压互感器4准确度的要求(即比差值和角差值的范围)，校验的目的就是校验被检电容式电压互感器4的准确度是否在规程要求的范围内；选择的电容式电压比例标准器2的分压系数应与被检电容式电压互感器4的额定电压变比相匹配，如，被检电容式电压互感器4的额定电压变比为

则选择的电容式电压比例标准器2的分压系数也应为

选择调压升压器1、电容式电压比例标准器2和误差测量装置3的其他要求应满足上述设备的选择要求，在此不再复述；

步骤2，现场校准电容式电压比例标准器2的分压比系数；

如图3所示为现场校准电容式电压比例标准器2分压比系数的电路原理图，采用高准确度的标准电压互感器PTo和标准电压感应分压器IVD对电容式电压比例标准器2的中、低压段分压比进行测量，检测电容式电压比例标准器2的分压比系数是否符合规程要求，如果不符合，则对电容式电压比例标准器2进行微调，以使电容式电压比例标准器2的分压比系数符合规程要求；

步骤3，连接上述各器件；

步骤3.1，将经过校验的电容式电压比例标准器2接入调压升压器1的两输出端；将被检电容式电压互感器4加载负载Zb后接入调压升压器1的两输出端；

步骤3.2，电容式电压比例标准器2的中压端F与误差测量装置3的标准信号输入端Un连接，负载Zb的正极与误差测量装置3的被测信号输入端Ux连接；

步骤4，误差测量装置3显示被检电容式电压互感器4的比差值和角差值，根据比差值和角差值判断被检电容式电压互感器4的准确度是否符合规程要求。

本发明电容式电压互感器准确度校验装置及校验方法，为现场校验220kV及以下、0.2级及以下的电容式电压互感器的准确度提供了客观条件和技术手段。

Claims (15)

1.一种电容式电压互感器准确度校验装置，其特征在于，包括调压升压器、电容式电压比例标准器和误差测量装置，所述电容式电压比例标准器与调压升压器的两输出端连接，且所述调压升压器的其中一输出端接地，被检电容式电压互感器接在电容式电压比例标准器的对应端上，而所述误差测量装置分别与电容式电压比例标准器、被检电容式电压互感器连接。

2.如权利要求1所述的电容式电压互感器准确度校验装置，其特征在于，所述调压升压器包括调压器、激励变压器、感抗器和电容器；

所述调压器的正、负极电源端分别与外部电源连接，所述激励变压器的初级线圈的一端与调压器的调节端连接，该初级线圈的另一端与调压器的负极电源端连接，所述感抗器和电容器串联后连接至激励变压器的次级线圈的两端，所述感抗器与电容器的连接处形成调压升压器的一个输出端，而所述电容器与激励变压器的次级线圈的连接处形成调压升压器的另一个输出端，该输出端接地。

3.如权利要求1所述的电容式电压互感器准确度校验装置，其特征在于，所述电容式电压比例标准器由一高压标准电容器和一低压标准电容器串联组成。

4.如权利要求3所述的电容式电压互感器准确度校验装置，其特征在于，所述电容式电压比例标准器的高压标准电容器的正极、低压标准电容器的负极分别与调压升压器的两输出端连接，且所述低压标准电容器的负极接地。

5.如权利要求3所述的电容式电压互感器准确度校验装置，其特征在于，所述低压标准电容器为多盘可调试电容器。

6.如权利要求1所述的电容式电压互感器准确度校验装置，其特征在于，所述被检电容式电压互感器包括第一电容器、第二电容器、电磁式电压互感器和补偿电抗器；

所述第一电容器与第二电容器串联形成电容分压器，所述补偿电抗器的一端与第一电容器的负极连接；所述电磁式电压互感器的初级线圈的两端分别与补偿电抗器的另一端、第二电容器的负极连接，所述电磁式电压互感器的次级线圈加载负载。

7.如权利要求6所述的电容式电压互感器准确度校验装置，其特征在于，所述被检电容式电压互感器的第一电容器的正极、第二电容器的负极分别与调压升压器的两输出端连接，且所述第二电容器的负极接地。

8.如权利要求1所述的电容式电压互感器准确度校验装置，其特征在于，所述误差测量装置的接地端接地，该误差测量装置的标准信号输入端与电容式电压比例标准器的低压标准电容器的正极连接，而与被检电容式电压互感器连接的负载的正极与该误差测量装置的被测信号输入端连接。

9.一种现场校验被检电容式电压互感器准确度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据被检电容式电压互感器选择调压升压器、电容式电压比例标准器和误差测量装置；

步骤2，现场校准电容式电压比例标准器的分压比系数；

步骤3，连接上述各器件；

步骤4，误差测量装置显示被检电容式电压互感器的比差值和角差值，根据比差值和角差值判断被检电容式电压互感器的准确度是否符合规程要求。

10.如权利要求9所述的现场校验被检电容式电压互感器准确度的方法，其特征在于，步骤1中，根据被检电容式电压互感器的规格及指标选择调压升压器、电容式电压比例标准器和误差测量装置，被检电容式电压互感器的规格及指标包括型号、准确度等级、二次额定负荷、额定功率因数、额定频率和额定电压变比。

11.如权利要求9所述的现场校验被检电容式电压互感器准确度的方法，其特征在于，步骤1中，选择的调压升压器，其测量误差小于等于被检电容式电压互感器误差限值的1/10。

12.如权利要求9所述的现场校验被检电容式电压互感器准确度的方法，其特征在于，步骤1中，选择的电容式电压比例标准器，其准确度级别应比被检电容式电压互感器的准确度级别高两个级别；其实际误差不超过被检电容式电压互感器误差限制的1/5；在检定周期内，其误差变化小于等于被检电容式电压互感器的误差限值的1/3。

13.如权利要求9所述的现场校验被检电容式电压互感器准确度的方法，其特征在于，步骤1中，选择的误差测量装置，其测量误差小于等于被检电容式电压互感器误差限值的1/10；其灵敏度引起的测量误差小于等于被检电容式电压互感器误差限值1/20；其最小分度值引起的测量误差小于等于被检电容式电压互感器误差限值1/15。

14.如权利要求9所述的现场校验被检电容式电压互感器准确度的方法，其特征在于，步骤2具体为：采用高准确度的标准电压互感器和标准电压感应分压器对电容式电压比例标准器的中、低压段分压比进行测量，检测电容式电压比例标准器的分压比系数是否符合规程要求，如果不符合，则对电容式电压比例标准器进行微调，以使电容式电压比例标准器的分压比系数符合规程要求。

15.如权利要求9所述的现场校验被检电容式电压互感器准确度的方法，其特征在于，步骤3包括以下步骤：

步骤3.1，将经过校验的电容式电压比例标准器接入调压升压器的两输出端；将被检电容式电压互感器加载负载后接入调压升压器的两输出端；

步骤3.2，电容式电压比例标准器的中压端与误差测量装置的标准信号输入端连接，负载的正极与误差测量装置的被测信号输入端连接。

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