CN103018709B - 关口计量装置的误差监测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种关口计量装置的误差监测方法，包括：通过电流传感器和电压传感器采集电压互感器的电流参数和电压参数，根据电压互感器的电流参数和电压参数计算电压互感器的复合误差；通过另一电流传感器和电压传感器采集电流互感器的电流参数和电压参数，根据电流参数和电压参数计算电流互感器的复合误差；采集电压互感器的二次压降值，根据二次压降值、电压互感器的复合误差和电流互感器的复合误差，通过误差综合公式计算关口计量装置的误差；若关口计量装置的误差超过预设的误差阈值，则发送报警信息。本发明还公开对应的误差监测系统。本发明能实时在线采集到电压互感器、电流互感器和电能表的运行参数，准确确定电能计量装置的误差。

Description

关口计量装置的误差监测方法和系统

技术领域

本发明涉及关口计量误差分析技术领域，特别是涉及一种关口计量装置的误差监测方法，以及一种关口计量装置的误差监测系统。

背景技术

发电厂与变电站的高压电能计量装置，关系到发电、输电和配电三方利益。为保证计量准确，高压互感器每10年现场检验一次，运行中的电压互感器二次回路电压降应定期进行检验；对35kV及以上电压互感器二次回路压降，至少每两年检验一次；当二次回路负荷超过互感器额定二次负荷或二次回路压降超差时应及时查明原因并做出处理。

电力系统的迅速发展，电力网络的覆盖非常庞大，传统的关口计量装置的误差校验存在以下问题：误差监测需人工现场采集数据，工作量大、工作效率低，人力物力耗费大；定时检验的实时性较差，误差反馈缓慢，无法及时对计量装置进行调整。

发明内容

基于此，本发明提供一种关口计量装置的误差监测方法和系统，能实时在线采集到配电网中电压互感器、电流互感器和电能表的运行参数，快速准确地确定电能计量装置的误差。

一种关口计量装置的误差监测方法，包括如下步骤：

通过电流传感器和电压传感器采集电压互感器的电流参数和电压参数，根据所述电压互感器的电流参数和电压参数计算电压互感器的复合误差；

通过另一电流传感器和另一电压传感器采集电流互感器的电流参数和电压参数，根据所述电流参数和电压参数计算电流互感器的复合误差；

采集电压互感器的二次压降值，根据所述电压互感器的二次压降值、所述电压互感器的复合误差和所述电流互感器的复合误差，通过误差综合公式计算关口计量装置的误差；

若所述关口计量装置的误差超过预设的误差阈值，则发送报警信息。

一种关口计量装置的误差监测系统，包括电压互感器模块、电流互感器模块、误差计算模块和报警模块；

所述电压互感器模块用于通过电流传感器和电压传感器采集电压互感器的电流参数和电压参数，根据所述电压互感器的电流参数和电压参数计算电压互感器的复合误差；

所述电流互感器模块用于通过另一电流传感器和另一电压传感器采集电流互感器的电流参数和电压参数，根据所述电流参数和电压参数计算电流互感器的复合误差；

所述误差计算模块用于采集电压互感器的二次压降值，根据所述电压互感器的二次压降值、所述电压互感器的复合误差和所述电流互感器的复合误差，通过误差综合公式计算关口计量装置的误差；

所述报警模块用于若所述关口计量装置的误差超过预设的误差阈值，则发送报警信息。

本发明关口计量装置的误差监测方法和系统，通过传感器采集到电压互感器和电流互感器的电流参数，结合检定数据，根据电流参数和电压参数，计算电压互感器的复合误差和电流互感器的复合误差，再根据采集的电压互感器的二次压降值通过误差综合方式得到关口记录装置的误差；当关口计量装置的误差超过预设的误差阈值，则发送报警信息，实现对关口记录装置误差的在线实时监测，减少了大量的人力物力，工作效率大幅提高。

附图说明

图1为本发明关口计量装置的误差监测方法在一实施例中的流程示意图。

图2为本发明关口计量装置的误差监测系统在一实施例中的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，是本发明关口计量装置的误差监测方法在一实施例中的流程示意图，包括：

S11、通过电流传感器和电压传感器采集电压互感器的电流参数和电压参数，根据所述电压互感器的电流参数和电压参数计算电压互感器的复合误差；

在一较佳实施例中，该步骤具体为：获取所述电压互感器的检定数据，根据所述电压互感器的检定数据、电流参数和电压参数，通过下式计算所述电压互感器的复合误差：

$\widetilde{\mathrm{\ϵ}}=f+\mathrm{j\δ};$

其中，为所述电压互感器的复合误差；

f为所述电压互感器的比值差；j为预设参数；δ为所述电压互感器的相位差；

现场的电压互感器可连接上高精度的隔离式电压传感器，取电压互感器二次出线电压，用高精度穿心电流传感器采集高压电压互感器二次回路的电流，获取电压互感器的二次所带负荷值；电压互感器的误差与二次负荷的关系称为负荷特性，负荷误差是由于负荷电流在一次及二次线圈电阻和漏电抗上的电压降产生的。如果电压互感器空载下的比值差f₀，相位差δ₀已测定，再测量它在额定负荷Z_E，cosФ＝1时的比值差和相位差，就可以通过计算得到任意负载Z_b下的比值差f和相位差δ；

电压互感器的误差由空载误差和负载误差两部分组成，空载误差为负载误差为其中，Y_m为一次回路励磁导纳，Y为电压互感器实际负荷导纳，Z₁、Z₂'为电压互感器一次内阻抗和二次内阻抗；Z₁为一次回路电阻和漏电抗值，可以看作常数；Y_m＝1/Z_m，为一次回路导纳，是一个非线性元件，与外加电压有关；

所以电压互感器的复合误差为：

$\widetilde{\mathrm{\ϵ}}={\widetilde{\mathrm{\ϵ}}}_k+{\widetilde{\mathrm{\ϵ}}}_f=-Y_m{Z}_1-Y(Z_1+{Z_2}^{\′})=f+\mathrm{j\δ};$

因此复合误差是一个向量，由实部比值差f和虚部相位差δ组成，电压互感器的比值差f、相位差δ（用弧度表示时）和复合误差可组成一个误差三角形。

S12、通过另一电流传感器和另一电压传感器采集电流互感器的电流参数和电压参数，根据所述电流参数和电压参数计算电流互感器的复合误差；

在一较佳实施例中，该步骤具体为：获取所述电流互感器的检定数据和励磁导纳试验数据，根据所述电流互感器的检定数据和励磁导纳试验数据、电流参数和电压参数，通过下式计算所述电流互感器的复合误差：

ε＝-(Z₂+Z)×Y+Δf；

其中，为所述电压互感器的复合误差，Z₂为所述二次绕组内阻抗，Z为所述二次负荷阻抗，Y为所述二次励磁导纳，Δf为所述比值差补偿值；

对于高压电流互感器二次负荷的监测，用穿心电流传感器取高压电流互感器二次侧回路的电流，将高压电流互感器二次电压接入高压电流互感器二次负荷监测单元，可求出高压电流互感器的二次所带负荷值；

电流互感器的复合误差包括空载误差和负载误差，由下式计算：

ε=-(Z₂+Z)×Y+Δf；

其中：Z₂为二次绕组内阻抗；

Z为二次负荷阻抗；

Y为二次励磁导纳；

Δf为比值差补偿值；

将电流互感器当成一个等变比的电压互感器来看待，则空载误差可为：

ε_k＝-Z₂Y+Δf；

二次绕组内阻抗Z₂的计算原理为：在两个电压下U_g和U_s下分别测空载误差ε_g、ε_s和Y_g、Y_s，可算得Z₂=-(ε_g-ε_s)/(Y_g-Y_s)；

另外，在电流互感器断电情况下，测出其在额定负荷和下限负荷下对应电流百分比下的励磁导纳Y；

依据右式在电流互感器的二次加励磁电压：Es=X％×I_2n×(Zb+Z₂)

式中：X％为电流百分表；

I_2n为额定二次电流；

Z_b为实际负荷；

依据电流互感器误差公式和各规程点下测得的励磁导纳Y，在特定负荷的百分表下（如额定负荷100%下）可求出固定的匝比误差Δf；

接着测出电流互感器在实际运行情况下的二次负荷值Z_b和实际运行电流，如果已知E_s=I_b×(Z_b+Z₂)下电流互感器的励磁导纳Y_b，则可按下式求出电流互感器实际运行情况下的误差：

ε_b＝-(Z₂+Zb)×Yb+Δf；

设电流互感器二次饱和电压为Us，分段测出电流互感器在0V～Us下的励磁导纳，已知电流I_b和实际负荷Z_b，计算出电压E_s，依据E_s所落的区间拟合该电压下的励磁导纳Y_b。需要注意：电流互感器二次匝数超过2000匝，可能产生泄漏电流，这时互感器误差应叠加一容性误差ε_c＝-(Z₂+Z_b)×Y_c，实际二次加电压测量励磁导纳时也叠加了容性导纳，符合实际情况。

S13、采集电压互感器的二次压降值，根据所述电压互感器的二次压降值、所述电压互感器的复合误差和所述电流互感器的复合误差，通过误差综合公式计算关口计量装置的误差；

根据步骤S11、S12计算得到的电压互感器的复合误差和所述电流互感器的复合误差，再通过采集电压互感器的二次压降值，即可利用误差综合公式计算关口计量装置的误差值。

S14、若所述关口计量装置的误差超过预设的误差阈值，则发送报警信息；

当监测到关口计量装置的误差超过预设的误差阈值则可发生报警信息，实现对关口计量装置的误差在线监测。

对应地，本发明还提供一种关口计量装置的误差监测系统，包括电压互感器模块21、电流互感器模块22、误差计算模块23和报警模块24；

所述电压互感器模块21用于通过电流传感器和电压传感器采集电压互感器的电流参数和电压参数，根据所述电压互感器的电流参数和电压参数计算电压互感器的复合误差；

在一较佳实施例中，所述电压互感器模块21具体用于获取所述电压互感器的检定数据，根据所述电压互感器的检定数据、电流参数和电压参数，通过下式计算所述电压互感器的复合误差：

$\widetilde{\mathrm{\ϵ}}=f+\mathrm{j\δ};$

其中，为所述电压互感器的复合误差；

f为所述电压互感器的比值差；j为预设参数；δ为所述电压互感器的相位差。

现场的电压互感器可连接上电压互感器高精度隔离式电压传感器，取电压互感器二次出线电压，用高精度穿心电流传感器采集高压电压互感器二次回路的电流，获取电压互感器的二次所带负荷值；电压互感器的误差与二次负荷的关系称为负荷特性，负荷误差是由于负荷电流在一次及二次线圈电阻和漏电抗上的电压降产生的。如果电压互感器空载下的比值差f₀，相位差δ₀已测定，再测量它在额定负荷Z_E，cosФ＝1时的比值差和相位差，就可以通过计算得到任意负载Z_b下的比值差f和相位差δ；

电压互感器的误差由空载误差和负载误差两部分组成，空载误差为负载误差为其中，Y_m为一次回路励磁导纳，Y为电压互感器实际负荷导纳，Z₁、Z₂'为电压互感器一次内阻抗和二次内阻抗；Z₁为一次回路电阻和漏电抗值，可以看作常数；Y_m＝1/Z_m，为一次回路导纳，是一个非线性元件，与外加电压有关；

所以电压互感器的复合误差为：

$\widetilde{\mathrm{\ϵ}}={\widetilde{\mathrm{\ϵ}}}_k+{\widetilde{\mathrm{\ϵ}}}_f=-Y_m{Z}_1-Y(Z_1+{Z_2}^{\′})=f+\mathrm{j\δ};$

因此复合误差是一个向量，由实部比值差f和虚部相位差δ组成，电压互感器的比值差f、相位差δ（用弧度表示时）和复合误差可组成一个误差三角形。

所述电流互感器模块22用于通过另一电流传感器采集电流互感器的电流参数，根据所述电流参数计算电流互感器的复合误差；

在一较佳实施例中，所述电流互感器模块22具体用于获取所述电流互感器的检定数据和励磁导纳试验数据，根据所述电流互感器的检定数据和励磁导纳试验数据、电流参数和电压参数，通过下式计算所述电流互感器的复合误差：

ε＝-(Z₂+Z)×Y+Δf；

其中，为所述电压互感器的复合误差，Z₂为所述二次绕组内阻抗，Z为所述二次负荷阻抗，Y为所述二次励磁导纳，Δf为所述比值差补偿值。

对于高压电流互感器二次负荷的监测，用穿心电流传感器取高压电流互感器二次侧回路的电流，将高压电流互感器二次电压接入高压电流互感器二次负荷监测单元，可求出高压电流互感器的二次所带负荷值；

电流互感器的复合误差包括空载误差和负载误差，由下式计算：

ε=-(Z₂+Z)×Y+Δf；

其中：Z₂为二次绕组内阻抗；

Z为二次负荷阻抗；

Y为二次励磁导纳；

Δf为比值差补偿值；

将电流互感器当成一个等变比的电压互感器来看待，则空载误差可为：

ε_k＝-Z₂Y+Δf；

二次绕组内阻抗Z₂的计算原理为：在两个电压下U_g和U_s下分别测空载误差ε_g、ε_s和Y_g、Y_s，可算得Z₂=-(ε_g-ε_s)/(Y_g-Y_s)；

另外，在电流互感器断电情况下，测出其在额定负荷和下限负荷下对应电流百分比下的励磁导纳Y；

依据右式在电流互感器的二次加励磁电压：Es=X％×I_2n×(Zb+Z₂)

式中：X％为电流百分表；

I_2n为额定二次电流；

Z_b为实际负荷；

依据电流互感器误差公式和各规程点下测得的励磁导纳Y，在特定负荷的百分表下（如额定负荷100%下）可求出固定的匝比误差Δf；

接着测出电流互感器在实际运行情况下的二次负荷值Z_b和实际运行电流，如果已知E_s=I_b×(Z_b+Z₂)下电流互感器的励磁导纳Y_b，则可按下式求出电流互感器实际运行情况下的误差：

ε_b＝-(Z₂+Zb)×Yb+Δf；

设电流互感器二次饱和电压为Us，分段测出电流互感器在0V～Us下的励磁导纳，已知电流I_b和实际负荷Z_b，计算出电压E_s，依据E_s所落的区间拟合该电压下的励磁导纳Y_b。需要注意：电流互感器二次匝数超过2000匝，可能产生泄漏电流，这时互感器误差应叠加一容性误差ε_c＝-(Z₂+Z_b)×Y_c，实际二次加电压测量励磁导纳时也叠加了容性导纳，符合实际情况。

所述误差计算模块23用于采集电压互感器的二次压降值，根据所述电压互感器的二次压降值、所述电压互感器的复合误差和所述电流互感器的复合误差，通过误差综合公式计算关口计量装置的误差；

根据电压互感器模块21和电流互感器模块22得到的电压互感器的复合误差和所述电流互感器的复合误差，再通过采集电压互感器的二次压降值，即可利用误差综合公式计算关口计量装置的误差值。

所述报警模块24用于若所述关口计量装置的误差超过预设的误差阈值，则发送报警信息；

当监测到关口计量装置的误差超过预设的误差阈值则可发生报警信息，实现对关口计量装置的误差在线监测。

本发明关口计量装置的误差监测方法和系统，通过传感器采集到电压互感器和电流互感器的电流参数，结合检定数据，根据电流参数和电压参数，计算电压互感器的复合误差和电流互感器的复合误差，再根据采集的电压互感器的二次压降值通过误差综合方式得到关口记录装置的误差；当关口计量装置的误差超过预设的误差阈值，则发送报警信息，实现对关口记录装置误差的在线实时监测，减少了大量的人力物力，工作效率大幅提高。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.一种关口计量装置的误差监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

通过电流传感器和电压传感器采集电压互感器的电流参数和电压参数，根据所述电压互感器的电流参数和电压参数计算电压互感器的复合误差；

通过另一电流传感器和另一电压传感器采集电流互感器的电流参数和电压参数，根据所述电流参数和电压参数计算电流互感器的复合误差；

采集电压互感器的二次压降值，根据所述电压互感器的二次压降值、所述电压互感器的复合误差和所述电流互感器的复合误差，通过误差综合公式计算关口计量装置的误差；

若所述关口计量装置的误差超过预设的误差阈值，则发送报警信息；

其中，所述通过电流传感器和电压传感器采集电压互感器的电流参数和电压参数，根据所述电压互感器的电流参数和电压参数计算电压互感器的复合误差的步骤为：

获取所述电压互感器的检定数据，根据所述电压互感器的检定数据、电流参数和电压参数，通过右式计算所述电压互感器的复合误差：

其中，为所述电压互感器的复合误差；

f为所述电压互感器的比值差；j为虚数符号；δ为所述电压互感器的相位差；

其中，所述通过另一电流传感器和另一电压传感器采集电流互感器的电流参数和电压参数，根据所述电流参数和电压参数计算电流互感器的复合误差的步骤为：

获取所述电流互感器的检定数据和励磁导纳试验数据，根据所述电流互感器的检定数据和励磁导纳试验数据、电流参数和电压参数，通过下式计算所述电流互感器的复合误差：

ε＝-(Z₂+Z)×Y+Δf；

其中，为所述电压互感器的复合误差，Z₂为二次绕组内阻抗，Z为二次负荷阻抗，Y为二次励磁导纳，Δf为比值差补偿值。

2.一种关口计量装置的误差监测系统，其特征在于，包括电压互感器模块、电流互感器模块、误差计算模块和报警模块；

所述电压互感器模块用于通过电流传感器和电压传感器采集电压互感器的电流参数和电压参数，根据所述电压互感器的电流参数和电压参数计算电压互感器的复合误差；

所述电流互感器模块用于通过另一电流传感器和另一电压传感器采集电流互感器的电流参数和电压参数，根据所述电流参数和电压参数计算电流互感器的复合误差；

所述误差计算模块用于采集电压互感器的二次压降值，根据所述电压互感器的二次压降值、所述电压互感器的复合误差和所述电流互感器的复合误差，通过误差综合公式计算关口计量装置的误差；

所述报警模块用于若所述关口计量装置的误差超过预设的误差阈值，则发送报警信息；

其中，

所述电压互感器模块用于获取所述电压互感器的检定数据，根据所述电压互感器的检定数据、电流参数和电压参数，通过下式计算所述电压互感器的复合误差：

$\widetilde{\mathrm{\ϵ}}=f+\mathrm{j\δ};$

其中，为所述电压互感器的复合误差；

f为所述电压互感器的比值差；j为虚数符号；δ为所述电压互感器的相位差；

其中，所述电流互感器模块具体用于获取所述电流互感器的检定数据和励磁导纳试验数据，根据所述电流互感器的检定数据和励磁导纳试验数据、电流参数和电压参数，通过下式计算所述电流互感器的复合误差：

ε＝-(Z₂+Z)×Y+Δf；

其中，为所述电压互感器的复合误差，Z₂为所述二次绕组内阻抗，Z为所述二次负荷阻抗，Y为所述二次励磁导纳，Δf为所述比值差补偿值。