CN103487687B - 一种非标准变比电压互感器的检定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种非标准变比电压互感器的检定方法，属于电压互感器的检定方法。应用各电压等级标准器来分电压段实现从本标准电压到下一个标准电压之间内电压段的非标准变比电压互感器的检定，检定接线与现行应用标准器直接检定标准变比电压互感器检定方法的接线方法完全相同，将标准器和被检电压互感器二次电压修正到一个电压水平上，利用公式（11）求出被检电压互感器的比值差f_x′。实现了从只能应用标准器准确检定特殊情况的标准变比电压互感器的现状到能够直接应用标准器检定一般情况的非标准电压互感器的突破。

Description

一种非标准变比电压互感器的检定方法

技术领域

本发明属于电压互感器的检定方法。

背景技术

电力计量检定机构电压互感器的检定工作，一般仅配备适合本地区工作范围供电系统电压等级的高压标准电压互感器，如东北电网高压系统的标准电压等级有10kV、35kV、66kV、220kV及500kV，因而各电力计量检定机构仅配备了与其相适应的试验标准电压互感器（以下简称标准器）。

但在电力系统中还存在许多其它电压等级，如发电系统的发电机端及厂用系统、一些特殊用户等（在吉林省内一般在3kV～55kV之间），这些系统的电力互感器检定过去一般不在省级计量检定机构的工作范围（在此将这些电压等级系统采用的电压互感器定义为非标准变比电压互感器，也可以将非标准变比电压互感器定义为与标准器变比不同的电压互感器）。但近年来，随着国家电网公司逐步加大对电源及负荷计量的考核力度，各发电公司（厂）以及其它电力用户的需求，必须对这些系统的互感器进行检定。

由于没有配备这些电压等级的标准器，所以一般只能采用电力互感器相互比对的方法进行检定，显然这种方法检定的结果是比较粗糙的。目前国内还有一种检定方法是采用标准器加分压器的方式进行检定，但此方法试验接线比较复杂，检定结果也不十分准确。关于电力电压互感器的检定，目前在国内除JJG1021论述的检定方法外，未见其它检定方法研究成果和报告。电网中发电系统及特殊用户的电压等级繁杂，显然每个电压系统都配备相应标准器是不现实和不经济的，因此研究出一种实用于一般情况的电压互感器检定方法是非常有必要的。

下面简单对检定原理分析如下：

图1给出了目前按检定规程用标准器检定电压互感器的原理接线示意图，电压互感器的电压比值差的标准公式为：

$f_x=\frac{U_{x2}{k}_x-U_1}{U_1}\×100(\%)---\left(1\right)$

$f_0=\frac{U_{02}{k}_0{-U}_1}{U_1}\×100(\%)---\left(2\right)$

式中f_x、f₀—被检、标准电压互感器的比值差（％）；

U₁—被检、标准电压互感器的一次电压（V）,U₁＝U_x1＝U₀₁；

U_x2、U₀₂—被检、标准电压互感器的二次电压（V）；

k_x、k₀—被检、标准电压互感器变比，其表达式分别为

$k_x=\frac{U_{x1n}}{U_{x2n}}---\left(3\right)$

$k_0=\frac{U_{01n}}{U_{02n}}---\left(4\right)$

式中U_x1n、U_01n—被检、标准电压互感器一次额定电压（V）；

U_x2n、U_02n—被检、标准电压互感器二次额定电压（V）。

为便于公式推导，可以将式（1）、（2）的百分格式改写成绝对格式

$f_x=\frac{U_{x2}{k}_x-U_1}{U_1}---\left(5\right)$

$f_0=\frac{U_{02}{k}_0-U_1}{U_1}---\left(6\right)$

在检定中，U₁必须经U₀₂才能精确测出，故由式（5）、（6）可以导出

$f_x=\frac{U_{x2}\frac{k_x}{k_0}}{U_{02}}{f}_0+\frac{U_{x2}\frac{k_x}{k_0}-U_{02}}{U_{02}}=\frac{U_{x2}}{U_{02}\frac{k_0}{k_x}}{f}_0+\frac{U_{x2}-U_{02}\frac{k_0}{k_x}}{U_{02}\frac{k_0}{k_x}}---\left(7\right)$

式（7）给出了应用标准器检定时被检电压互感器（或简称被检器）真实比值差计算公式一般表达式的两种形式，这是我们讨论检定方法的基础。式中的第一项，由于f₀作为标准器的比值差是一个很小的量，或又接近于1，其对第一项的影响可以忽略；而第二项正是以标准器为基准检测出的被检电压互感器的比值差f_x′，由此式（7）可以写成

$f_x\≈f_0+\frac{U_{x2}\frac{k_x}{k_0}-U_{02}}{U_{02}}=f_0+\frac{U_{x2}-U_{02}\frac{k_0}{k_x}}{U_{02}\frac{k_0}{k_x}}=f_0+f_x^{\′}---\left(8\right)$

当标准器与被检电压互感器变比相同，即k₀＝k_x时

$f_x\≈f_0+f_x^{\′}=f_0+\frac{U_{x2}-U_{02}}{U_{02}}---\left(9\right)$

式（9）即检定规程给出标准变比电压互感器检定比值差的计算公式，同时规程还规定，当标准器的准确度等级高于被检互感器2个等级以上时，f₀可以忽略，此时

$f_x\≈f_x^{\′}=\frac{U_{x2}-U_{02}}{U_{02}}---\left(10\right)$

发明内容

本发明提供一种非标准变比电压互感器的检定方法，以解决对与标准器变比不同的电压互感器检定时存在的结果不准确的问题。

本发明采取的技术方案是：

（一）、应用各电压等级标准器来分电压段实现从本标准电压到下一个标准电压之间内电压段的非标准变比电压互感器的检定；需要保证各电压等级标准器的精度等级比被检电压互感器的精度等级高三个级别及以上或对标准器在被检电压互感器试验电压段的误差进行精确标定；

（二）、检定接线与现行应用标准器直接检定标准变比电压互感器检定方法的接线方法完全相同，

（三）、将标准器和被检电压互感器二次电压修正到一个电压水平上，即将标准器二次电压U₀₂乘以系数增加到与被检电压互感器二次电压U_x2一个水平，或将被检电压互感器二次电压U_x2乘以系数降低到与标准器二次电压U₀₂一个水平，k_x被检电压互感器变比、k₀标准电压互感器变比；

（四）利用公式（11）求出被检电压互感器的比值差f_x′：

$f_x^{\′}=\frac{U_{x2}\frac{k_x}{k_0}-U_{02}}{U_{02}}=\frac{U_{x2}-U_{02}\frac{k_0}{k_x}}{U_{02}\frac{k_0}{k_x}}---\left(11\right).$

本发明提出的直接应用标准器检定非标准变比电压互感器的检定方法能够彻底解决准确检定非标准变比电压互感器比值差的问题。目前规程要求的电压互感器检定方法是以式（9）和式（10）为标准的，这种检定方法仅解决了互感器检定中的最特殊情况的检定工作。其基本要求是标准器与被检电压互感器的变比相同且一、二次侧额定电压必须在一个电压等级水平。而保证检测试验准确度的前提是必须保证标准器的准确度等级高于被检互感器两个等级以上或给出标准器准确的误差值，同时必须保证检定仪器的测量精度。通过本发明的基本原理的分析证明，该方法是可行和实用的。该方法与现行检定方法的不同点在于，将标准器输出电压与被检器输出电压调整到一个电压水平的方式从检定仪外移到了检定仪内，这与现行检定规程的检定原理是不矛盾的。但这一改变，却实现了从只能应用标准器准确检定特殊情况的标准变比电压互感器的现状到能够直接应用标准器检定一般情况的非标准电压互感器的突破。方法的实现将填补我国非标准电压互感器检定工作的空白，提高检定准确度，满足发电厂及其它特殊用户的需求，应用前景广阔。同时该方法也可以推广应用到非标准变比电流互感器的检定工作中。

附图说明

图1是目前按检定规程用标准器检定电压互感器的原理接线示意图，

图2是应用本发明的方法、出了标准器后加理想变压器B₀的示意接线；

图中：P₀－标准电压互感器；P₁－被检电压互感器；J－误差测量检定装置；B₀－理想变压器。

具体实施方式

（一）、应用各电压等级标准器来分电压段实现从本标准电压到下一个标准电压之间内电压段的非标准变比电压互感器的检定；需要保证各电压等级标准器的精度等级比被检电压互感器的精度等级高三个级别及以上或对标准器在被检电压互感器试验电压段的误差进行精确标定；

（二）、检定接线与现行应用标准器直接检定标准变比电压互感器检定方法的接线方法完全相同，

（三）、将标准器和被检电压互感器二次电压修正到一个电压水平上，即将标准器二次电压U₀₂乘以系数增加到与被检电压互感器二次电压U_x2一个水平，或将被检电压互感器二次电压U_x2乘以系数降低到与标准器二次电压U₀₂一个水平，k_x被检电压互感器变比、k₀标准电压互感器变比；

（四）利用公式（11）求出被检电压互感器的比值差f_x′：

$f_x^{\′}=\frac{U_{x2}\frac{k_x}{k_0}-U_{02}}{U_{02}}=\frac{U_{x2}-U_{02}\frac{k_0}{k_x}}{U_{o2}\frac{k_0}{k_x}}---\left(11\right).$

本发明提出一种新的电压互感器检定方法，即应用标准变比的试验标准电压互感器检定与其变比不同的非标准变比电压互感器的方法，称其为非标准变比电压互感器的检定方法。

根据本发明背景技术中提到的电网标准电压等级，可以应用各电压等级标准器来分电压段实现从本标准电压到下一个标准电压之间内电压段的非标准变比电压互感器的检定，如可应用35kV标准器完成35kV～10kV之间所有电压等级电压互感器的检定，其他电压段亦然。之所以用比被检电压互感器电压高的标准器进行检定，是因为检定时是按被检电压互感器电压水平加电压的。

现将研究重点放在式（8）上，由式（8）可见，以标准器为基准的被检电压互感器的比值差为

$f_x^{\′}=\frac{U_{x2}\frac{k_x}{k_0}-U_{02}}{U_{02}}=\frac{U_{x2}-U_{02}\frac{k_0}{k_x}}{U_{o2}\frac{k_0}{k_x}}---\left(11\right)$

式中的两种表达形式，都是为了能够进行比值差的比对，必须将标准器和被检器二次电压修正到一个电压水平上，即将标准器二次电压乘以系数（≥1）增加到与被检电压互感器二次电压一个水平，或将被检器二次乘以系数（≤1）降低到与标准器二次电压一个水平，两种方式都是可行的。随着国内电子及计算机技术的发展，该方法完全可以在互感器检定仪中通过软件实现，即在检定仪中将标准器和被检器二次输出电压的模拟电压量通过采集卡和模数（A/D）转换装置转换为数字电压量后，在一侧通过一个系数将两侧输出电压修正到一个电压水平。这就相当于在检定仪中的标准器或被检器二次电压后面增设一只误差为0的数学模拟理想变压器，变比为或并在检定仪上设计理想变压器的变比输入界面功能，图2虚线部分给出了标准器后加理想变压器B₀的示意接线。此外，该方法还对标准器有更严格的要求，需要保证标准器的精度等级比被检电压互感器的精度等级高三个级别及以上或对标准器在被检电压互感器试验电压段的误差进行精确标定。

关于理想变压器的变比，由于无论是标准器，还是被检电压互感器，其二次额定电压U_02n、U_x2n均为或100V，在检定接线时，一般都将标准器和被检器的二次电压接在一个电压水平端子上，此时由式（3）、（4）可知，理想变压器的变比即为标准器U_01n和被检器U_x1n之间比值。

本方法的应用，对于在吉林省内检定需求比较大的200MW～660MW发电机组，其机端电压互感器的一次电压在15kV～24kV之间，就可以用35kV标准器进行检定。此外，对于低10kV的电压互感器，可以用10kV标准器检定。

通过以上分析论证：

1）本发明可以直接应用各标准电压等级的标准器直接分电压段实现从本标准电压到下一个标准电压之间内电压段的非标准变比电压互感器的检定，一般情况下其检定范围如表1所示。

表1非标准变比电压互感器检定范围

序号	标准器电压等级（kV）	被检器电压范围（kV～kV）
			1	66（110）	35～66（110）
2	35	10～35
			3	10	3～10

2）本方法检定接线与现行应用标准器直接检定标准变比电压互感器检定方法的接线方法完全相同，不同点在于标准器与被检器的变比可以不同。

3）检定仪内理想变压器的变比根据设置方式如表2所示。

表2检定仪理想变压器变比

序号	理想变设置方式	理想变变比	标准器与被检器输出接线在相同水平时
				1	在标准器输出电压后	k0/kx(≥1)	U01n/Ux1n(≥1)
2	在被检器输出电压后	kx/k0(≤1)	Ux1n/U01n(≤1)

4）根据JJG314规程，本方法对标准器有更严格的要求，需要保证标准器的精度等级比被检电压互感器的精度等级高三个级别及以上或对标准器在被检电压互感器试验电压段的误差进行精确标定。

Claims (1)

1.一种非标准变比电压互感器的检定方法，其特征在于包括下列步骤：

（一）、应用各电压等级标准器来分电压段实现从本标准电压到下一个标准电压之间内电压段的非标准变比电压互感器的检定；需要保证各电压等级标准器的精度等级比被检电压互感器的精度等级高三个级别及以上或对标准器在被检电压互感器试验电压段的误差进行精确标定；

（二）、检定接线与现行应用标准器直接检定标准变比电压互感器检定方法的接线方法完全相同，

（三）、将标准器和被检电压互感器二次电压修正到一个电压水平上，即将标准器二次电压U₀₂乘以系数增加到与被检电压互感器二次电压U_x2一个水平，或将被检电压互感器二次电压U_x2乘以系数降低到与标准器二次电压U₀₂一个水平，k_x被检电压互感器变比、k₀标准电压互感器变比；

（四）利用公式（11）求出被检电压互感器的比值差f_x′：

$f_x^{\′}=\frac{U_{x2}\frac{k_x}{k_0}-U_{02}}{U_{02}}=\frac{U_{x2}-U_{02}\frac{k_0}{k_x}}{U_{o2}\frac{k_0}{k_x}}---\left(11\right).$