CN105068035A - 一种电压互感器误差水平动态检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电压互感器误差水平动态检测方法，首先获取不同二次负荷下电压互感器的基本误差；然后获取由于环境温湿度、导体磁场和频率引起的电压互感器的变差；再利用基本误差、环境温湿度、导体磁场和频率引起的电压互感器变差来计算得到电压互感器误差水平的实时估计值；最后判断实时估计值是否大于检修阈值，如果是，则发出检修信号；如果否，则返回循环重复进行。本发明采用基于神经元激励函数的电压互感器误差水平动态估计的方法能够动态实时、准确地估计出电压互感器的误差水平，为检修人员提供参考建议，同时解决了人工巡检缓慢、检测量大，工作流程繁琐、复杂等问题。

Description

一种电压互感器误差水平动态检测方法及系统

技术领域

本发明涉及电力互感器误差估计领域，特别涉及一种电压互感器误差水平动态检测方法。

背景技术

电压互感器是关口电能计量装置的重要组成部分，其误差水平直接影响到关口电能计量和电网运行状态监测的准确性，所以实时准确的估计出电压互感器的误差显得异常重要。现行的DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》中规定I类、II类和III类电能计量装置的现场检验周期分别为至少3个月、6个月和1年。而随着电网规模的扩大以及人工检验效率低下，这种检验方式已经不能够适应电网的快速发展。

因此需要一种可实时估计出电压互感器的误差水平并为检修人员提供参考建议的电压互感器误差水平动态估计方法。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种电压互感器误差水平动态检测方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明提供的电压互感器误差水平动态检测方法，包括以下步骤：

S1：获取不同二次负荷下电压互感器的基本误差；

S2：获取由于环境温湿度引起的电压互感器的变差；

S3：获取由于导体磁场引起的电压互感器的变差；

S4：获取由于频率引起的电压互感器的变差；

S5：利用不同二次负荷下电压互感器的基本误差、以及由于环境温湿度、导体磁场和频率引起的电压互感器变差来计算得到电压互感器误差水平的实时估计值；

S6：判断实时估计值是否大于检修阈值，如果是，则发出检修信号；如果否，则返回步骤S1循环重复进行。

进一步，所述步骤S1中的不同二次负荷下电压互感器的基本误差是按照以下步骤来实现的：

S11：计算电压互感器额定时不同二次负荷的比值差和相位差；

S12：计算电压互感器空载时的比值差和相位差；

S13：计算电压互感器不同功率因数角下的比值差和相位差；

S14：按以下公式计算电压互感器的基本误差：

其中，f_U0、δ_U0为空载下测得的比值差，f_U1、δ_U1为在二次负荷S_U1、功率因数角下，测量得到电压互感器的比值差和相位差，S_U为实际二次负载大小，为二次负载功率因数角,表示二次负荷引起的比值差，表示二次负荷引起的相位差，S_U表示实时二次负荷，S_U1表示额定二次负荷，K₁表示比值差系数,K₂表示相位差系数。

进一步，所述步骤S2中的由于环境温湿度引起的电压互感器的变差按照以下公式来计算：

$\left\{\begin{array}{c}{f}_U\left(H_U,T_U\right)=\[\frac{K_3}{1+e^{-\left(\frac{\left|T_U-T_{Un}\right|}{C_{T1}}-T_{Un}\right)/C_{T2}}}+\frac{K_4}{1+e^{-\left(H_U-H_{Un}\right)/C_H}}\]f_{U\lim }\\ {\mathrm{\δ}}_U\left(H_U,T_U\right)=\[\frac{K_3}{1+e^{-\left(\frac{\left|T_U-T_{Un}\right|}{C_{T1}}-T_{Un}\right)/C_{T2}}}+\frac{K_4}{1+e^{-\left(H_U-H_{Un}\right)/C_H}}\]{\mathrm{\δ}}_{U\lim }\end{array}\right.$

其中，f_Ulim、δ_Ulim为电压互感器比值差和相位差限值，T_Un为电压互感器的额定环境温度，H_Un电压互感器的额定环境湿度，c_T1、c_T2为温度引起变差的变化率系数，C_H为湿度引起变差的变化率系数，T_U、H_U为实测的温湿度；f_U(H_U,T_U)表示环境温湿度引起的比值差，δ_U(H_U,T_U)表示环境温湿度引起的相位差，K₃表示温度误差系数,K₄表示湿度误差系数。

进一步，所述步骤S3中的导体磁场引起的电压互感器的变差按照以下公式来计算：

$\left\{\begin{array}{c}{f}_U\left(M_U,E_U\right)=f_U\left(M_U\right)+f_U\left(E_U\right)=\[\frac{K_5}{1+e^{-\left(M_U-M_{Un}\right)/C_M}}+\frac{K_6}{1+e^{-\left(E_U-E_{Un}\right)/C_E}}\]f_{U\lim }\\ {\mathrm{\δ}}_U\left(M_U,E_U\right)={\mathrm{\δ}}_U\left(M_U\right)+{\mathrm{\δ}}_U\left(E_U\right)=\[\frac{K_5}{1+e^{-\left(M_U-M_{Un}\right)/C_M}}+\frac{K_6}{1+e^{-\left(E_U-E_{Un}\right)/C_E}}\]{\mathrm{\δ}}_{U\lim }\end{array}\right.$

其中，M_Un为额定磁场强度，E_Un为额定电场强度，C_M为磁场强度引起变差的变化率系数，C_E为电场强度引起变差的变化率系数，M_U为实测的导体磁场强度，E_U为实测的导体外电场强度,f_U(M_U,E_U)表示导体磁场外电场引起的比值差,δ_U(M_U,E_U)表示导体磁场外电场引起的相位差,f_U(M_U)表示导体磁场引起的比值差,δ_U(M_U)表示导体磁场引起的相位差,f_U(E_U)表示外电场引起的比值差,δ_U(E_U)表示外电场引起的相位差,K₅表示导体磁场误差系数,K₆表示外电场误差系数。

进一步，所述步骤S4中的由于频率引起的电压互感器的变差按照以下公式来计算：

$\left\{\begin{array}{c}{f}_U\left(F_U\right)=\frac{K_7{f}_{U\lim }}{1+e^{-\left(\frac{\left|F_U-F_{Un}\right|}{C_{F1}}-F_{Un}\right)/C_{F2}}}\\ {\mathrm{\δ}}_U\left(F_U\right)=\frac{K_7{\mathrm{\δ}}_{U\lim }}{1+e^{-\left(\frac{\left|F_U-F_{Un}\right|}{C_{F1}}-F_{Un}\right)/C_{F2}}}\end{array}\right.$

其中，f_U(F_U)表示频率引起的比值差；δ_U(F_U)表示频率引起的相位差；F_Un为额定频率，C_F1，C_F2为频率引起变差的变化率系数，F_U为实测的频率,K₇表示频率误差系数。

进一步，所述步骤S5中的电压互感器误差水平动态估计按照以下公式来计算：

其中，f_U表示电压互感器比值差；表示二次负荷引起的比值差；f_U(H_U,T_U)表示环境温湿度引起的比值差；f_U(M_U,E_U)表示导体磁场外电场引起的比值差；δ_U表示电压互感器相位差；表示二次负荷引起的相位差；δ_U(H_U,T_U)表示环境温湿度引起的相位差；δ_U(M_U,E_U)表示导体磁场外电场引起的相位差。

进一步，所述步骤S1中的不同二次负荷下电压互感器的基本误差计算方法是采用二次负荷误差曲线外推法来进行的。

进一步，所述由于环境温湿度、导体磁场和频率单独作用引起的变差是采用神经元激励函数法来进行计算的。

本发明还提供了一种电压互感器误差水平动态检测系统，包括基本误差确定单元、温湿度变差确定单元、磁场变差确定单元、频率变差确定单元、误差判断单元和信号输出单元；

所述基本误差确定单元，用于获取不同二次负荷下电压互感器的基本误差；

所述温湿度变差确定单元，用于获取由于环境温湿度引起的电压互感器的变差；

所述磁场变差确定单元，用于获取由于导体磁场引起的电压互感器的变差；

所述频率变差确定单元，用于获取由于频率引起的电压互感器的变差；

所述误差判断单元，用于利用不同二次负荷下电压互感器的基本误差、以及由于环境温湿度、导体磁场和频率引起的电压互感器变差来计算得到电压互感器误差水平的实时估计值；并判断实时估计值是否大于检修阈值；

所述信号输出单元，用于输出当实时估计值大于检修阈值时，发出的检修信号。

所述不同二次负荷下电压互感器的基本误差计算方法是采用二次负荷误差曲线外推法来进行；所述由于环境温湿度、导体磁场和频率单独作用引起的变差是采用神经元激励函数法来进行计算。

本发明的有益效果在于：本发明采用基于神经元激励函数的电压互感器误差水平动态估计的方法能够动态实时、准确地估计出电压互感器的误差水平，为检修人员提供参考建议，同时解决了人工巡检缓慢、检测量大，工作流程繁琐、复杂等问题。本发明采用的方法二次负荷误差曲线外推法来源于检定标准规定，神经元激励函数法在处理不确定、模糊问题上有广泛的应用，故本发明的方法是可行的。通过远程监控获取电压互感器的各种运行数据，从而使得对于电压互感器误差可以通过实时监测的数据计算得到，动态的估计电压互感器的误差水平。但是由于电压互感器的比值差和相位差不能直接测量，因此需要根据检定标准，利用电压互感器二次负荷以及相关影响因素来进行估计。对于不同二次负荷下电压互感器的基本误差，采用二次负荷误差曲线法外推法计算。而对于环境温湿度、导体磁场外电场、频率对电压互感器误差的影响，通过神经元激励函数法模拟出以上影响因素单独作用时的电压互感器误差的变差曲线和函数公式，神经元激励函数法适合处理不确定、模糊的问题。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1a为本发明实施例提供的温度实时变化图。

图1b为本发明实施例提供的温度变差的比值差示意图。

图1c为本发明实施例提供的温度变差的相位差示意图。

图1d为本发明实施例提供的湿度实时变化图。

图1e为本发明实施例提供的湿度变差的比值差示意图。

图1f为本发明实施例提供的湿度变差的相位差示意图。

图2a为本发明实施例提供的外电场强度实时变化图。

图2b为本发明实施例提供的外电场变差的比值差示意图。

图2c为本发明实施例提供的外电场变差的相位差示意图。

图2d为本发明实施例提供的邻近一次导体磁场强度示意图。

图2e为本发明实施例提供的磁场变差的比值差示意图。

图2f为本发明实施例提供的磁场变差的相位差示意图。

图3a为本发明实施例提供的频率变化示意图。

图3b为本发明实施例提供的频率变差的比值差示意图。

图3c为本发明实施例提供的频率变差的相位差示意图。

图4为本发明实施例提供的电压互感器误差水平动态估计方法的原理框图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

实施例1

如图所示，图1a-1f为环境温湿度引起的电压互感器实时变差；图2a-2f为导体磁场外电场引起的电压互感器实时变差；图3a-3c为频率引起的电压互感器实时变差。本发明提供的电压互感器误差水平动态检测方法，包括以下步骤：

S1：获取不同二次负荷下电压互感器的基本误差；

S2：获取由于环境温湿度引起的电压互感器的变差；

S3：获取由于导体磁场引起的电压互感器的变差；

S4：获取由于频率引起的电压互感器的变差；

S5：利用不同二次负荷下电压互感器的基本误差、以及由于环境温湿度、导体磁场和频率引起的电压互感器变差来计算得到电压互感器误差水平的实时估计值；

S6：判断实时估计值是否大于检修阈值，如果是，则发出检修信号；如果否，则返回步骤S1循环重复进行。

所述步骤S1中的不同二次负荷下电压互感器的基本误差是按照以下步骤来实现的：

S11：计算电压互感器额定时不同二次负荷的比值差和相位差；

S12：计算电压互感器空载时的比值差和相位差；

S13：计算电压互感器不同功率因数角下的比值差和相位差；

S14：按以下公式计算电压互感器的基本误差：

其中，f_U0、δ_U0为空载下测得的比值差，f_U1、δ_U1为在二次负荷S_U1、功率因数角下，测量得到电压互感器的比值差和相位差，S_U为实际二次负载大小，为二次负载功率因数角,表示二次负荷引起的比值差，表示二次负荷引起的相位差，S_U表示实时二次负荷，S_U1表示额定二次负荷，本实施例中K₁表示比值差系数,取值0.0291；K₂表示相位差系数，取值34.38，也可以根据实际情况来确定具体取值。

所述步骤S2中的由于环境温湿度引起的电压互感器的变差按照以下公式来计算：

$\left\{\begin{array}{c}{f}_U\left(H_U,T_U\right)=\[\frac{K_3}{1+e^{-\left(\frac{\left|T_U-T_{Un}\right|}{C_{T1}}-T_{Un}\right)/C_{T2}}}+\frac{K_4}{1+e^{-\left(H_U-H_{Un}\right)/C_H}}\]f_{U\lim }\\ {\mathrm{\δ}}_U\left(H_U,T_U\right)=\[\frac{K_3}{1+e^{-\left(\frac{\left|T_U-T_{Un}\right|}{C_{T1}}-T_{Un}\right)/C_{T2}}}+\frac{K_4}{1+e^{-\left(H_U-H_{Un}\right)/C_H}}\]{\mathrm{\δ}}_{U\lim }\end{array}\right.$

其中，f_Ulim、δ_Ulim为电压互感器比值差和相位差限值，T_Un为电压互感器的额定环境温度，H_Un电压互感器的额定环境湿度，c_T1、c_T2为温度引起变差的变化率系数，C_H为湿度引起变差的变化率系数，T_U、H_U为实测的温湿度；f_U(H_U,T_U)表示环境温湿度引起的比值差，δ_U(H_U,T_U)表示环境温湿度引起的相位差，本实施例中K₃表示温度误差系数,取值0.25；K₄表示湿度误差系数，取值0.125，也可以根据实际情况来确定具体取值。

所述步骤S3中的导体磁场引起的电压互感器的变差按照以下公式来计算：

$\left\{\begin{array}{c}{f}_U\left(M_U,E_U\right)=f_U\left(M_U\right)+f_U\left(E_U\right)=\[\frac{K_5}{1+e^{-\left(M_U-M_{Un}\right)/C_M}}+\frac{K_6}{1+e^{-\left(E_U-E_{Un}\right)/C_E}}\]f_{U\lim }\\ {\mathrm{\δ}}_U\left(M_U,E_U\right)={\mathrm{\δ}}_U\left(M_U\right)+{\mathrm{\δ}}_U\left(E_U\right)=\[\frac{K_5}{1+e^{-\left(M_U-M_{Un}\right)/C_M}}+\frac{K_6}{1+e^{-\left(E_U-E_{Un}\right)/C_E}}\]{\mathrm{\δ}}_{U\lim }\end{array}\right.$

其中，M_Un为额定磁场强度，E_Un为额定电场强度，C_M为磁场强度引起变差的变化率系数，C_E为电场强度引起变差的变化率系数，M_U为实测的导体磁场强度，E_U为实测的导体外电场强度,f_U(M_U,E_U)表示导体磁场外电场引起的比值差,δ_U(M_U,E_U)表示导体磁场外电场引起的相位差,f_U(M_U)表示导体磁场引起的比值差,δ_U(M_U)表示导体磁场引起的相位差,f_U(E_U)表示外电场引起的比值差,δ_U(E_U)表示外电场引起的相位差,本实施例中K₅表示导体磁场误差系数,取值0.01；K₆表示外电场误差系数，取值0.25，也可以根据实际情况来确定具体取值。

所述步骤S4中的由于频率引起的电压互感器的变差按照以下公式来计算：

$\left\{\begin{array}{c}{f}_U\left(F_U\right)=\frac{K_7{f}_{U\lim }}{1+e^{-\left(\frac{\left|F_U-F_{Un}\right|}{C_{F1}}-F_{Un}\right)/C_{F2}}}\\ {\mathrm{\δ}}_U\left(F_U\right)=\frac{K_7{\mathrm{\δ}}_{U\lim }}{1+e^{-\left(\frac{\left|F_U-F_{Un}\right|}{C_{F1}}-F_{Un}\right)/C_{F2}}}\end{array}\right.$

其中，f_U(F_U)表示频率引起的比值差；δ_U(F_U)表示频率引起的相位差；F_Un为额定频率，C_F1，C_F2为频率引起变差的变化率系数，F_U为实测的频率,本实施例中K₇表示频率误差系数，取值1/6，也可以根据实际情况来确定具体取值。

所述步骤S5中的电压互感器误差水平动态估计按照以下公式来计算：

其中，f_U表示电压互感器比值差；表示二次负荷引起的比值差；f_U(H_U,T_U)表示环境温湿度引起的比值差；f_U(M_U,E_U)表示导体磁场外电场引起的比值差；δ_U表示电压互感器相位差；表示二次负荷引起的相位差；δ_U(H_U,T_U)表示环境温湿度引起的相位差；δ_U(M_U,E_U)表示导体磁场外电场引起的相位差。

所述步骤S1中的不同二次负荷下电压互感器的基本误差计算方法是采用二次负荷误差曲线外推法来进行的。

所述由于环境温湿度、导体磁场和频率单独作用引起的变差是采用神经元激励函数法来进行计算的。

实施例2

本实施例提供的电压互感器误差水平动态检测方法，基本步骤为：

1)不同二次负荷下电压互感器的基本误差：首先分别计算二次负荷和空载下的比值差和相位差，然后用二次负荷误差曲线外推法计算电压互感器的基本误差。

步骤1)所述不同二次负荷下电压互感器基本误差方法包括如下步骤：

①分别使用标准表校验出电压互感器在二次负荷和功率因数角下的比值差和相位差，电压互感器空载时比值差和相位差；

②用二次负荷误差曲线外推法得到计算电压互感器的基本误差公式如下：

其中，f_U0、δ_U0为空载下测得的比值差，f_U1、δ_U1为在二次负荷S_U1、功率因数角下，测量得到电压互感器的比值差和相位差，S_U为实际二次负载大小，S_U1表示额定二次负荷，为二次负载功率因数角。

2)环境温湿度、导体磁场外电场和频率引起的电压互感器变差：运用神经元激励函数法，结合电力互感器检定标准，得到环境温湿度、导体磁场外电场和频率引起的电压互感器变差的计算公式。

步骤2)环境温湿度、导体磁场外电场、频率引起的电压互感器变差在满足检定标准前提下，运用神经元激励函数方法模拟出以上几种因素单独作用时引起的电压互感器的变差曲线和函数公式。

3)电压互感器误差水平动态估计：根据实测的二次负荷大小、环境温湿度、导体磁场外电场和频率的值，分别计算上述几种影响因子对电压互感器误差的影响大小，将几种误差叠加即是电压互感器误差的实时估计值。

实施例3

本实施例提供的一种动态估计电压互感器误差水平的方法，该方法能够实时、准确地估计出电压互感器的误差水平。首先使用插值法估算出电压互感器实时比值差相位差的限值，然后分别用二次负荷曲线外推法和神经元激励函数法得到不同二次负荷下电压互感器的基本误差和环境温湿度、导体磁场外电场、频率单独作用引起电压互感器的变差，将以上几种影响因素引起的电压互感器误差叠加，得到电压互感器实时误差估计值，并与对应的电压互感器误差限值比较，判断是否需要检修。

本实施例提供的具体步骤如下：

S1：基于插值法电压互感器实时比值差相位差的限值

检定标准中规定了电压互感器在额定频率、额定功率因数、二次负荷为额定二次负荷25％～100％时，不同额定电压百分数的误差限值，通过插值函数法可以得到电压互感器实时比值差、相位差的限值。

S2：不同二次负荷下电压互感器基本误差

1)分别用标准表校验出电压互感器在二次负荷和功率因数角下的比值差和相位差，电压互感器空载时比值差和相位差；

2)用二次负荷误差曲线外推法得到计算电压互感器的基本误差公式如下：

其中，f_U0、δ_U0为空载下测得的比值差，f_U1、δ_U1为在二次负荷S_U1、功率因数角下，用标准表校验得到的电压互感器的比值差和相位差，S_U为实际二次负载大小，为二次负载功率因数角。

本实施例提供的二次负荷误差曲线外推法为检定标准中推荐使用的计算方法，通过测量得到电压互感器在空载和负载下的比值差和相位差，推算出电压互感器的实时误差。

根据以上参数的实测值，就可以得到不同二次负荷下电压互感器的基本误差。

S3：环境温湿度引起的电压互感器变差

根据检定标准，环境温度单独作用引起的误差变化不超过基本误差限值的1/4,检定条件温度范围为-25～55℃。环境相对湿度不大于95％，但未规定基本误差上限，本实施例将基本误差上限设为1/8。环境相对湿度变化范围为0～100％。环境温湿度引起的电压互感器比值差和相位差如下：

$\left\{\begin{array}{c}{f}_U\left(H_U,T_U\right)=\[\frac{0.25}{1+e^{-\left(\frac{\left|T_U-T_{Un}\right|}{C_{T1}}-T_{Un}\right)/C_{T2}}}+\frac{0.125}{1+e^{-\left(H_U-H_{Un}\right)/C_H}}\]f_{U\lim }\\ {\mathrm{\δ}}_U\left(H_U,T_U\right)=\[\frac{0.25}{1+e^{-\left(\frac{\left|T_U-T_{Un}\right|}{C_{T1}}-T_{Un}\right)/C_{T2}}}+\frac{0.125}{1+e^{-\left(H_U-H_{Un}\right)/C_H}}\]{\mathrm{\δ}}_{U\lim }\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中，f_Ulim、δ_Ulim为电压互感器比值差和相位差限值，T_Un为电压互感器的额定环境温度(25℃)，H_Un电压互感器的额定环境湿度(65％)，c_T1、c_T2为温度引起变差的变化率系数(分别为2、3)，C_H为湿度引起变差的变化率系数(5％)，T_U、H_U为通过温湿度传感器测得的实时温湿度值；f_U(H_U,T_U)表示环境温湿度引起的比值差，δ_U(H_U,T_U)表示环境温湿度引起的相位差。图1a-1f为环境温湿度引起的电压互感器实时变差；图1a为温度实时变化图；图1b为温度变差的比值差示意图；图1c为温度变差的相位差示意图；图1d为湿度实时变化图；图1e为湿度变差的比值差示意图；图1f为湿度变差的相位差示意图。

S4：导体磁场外电场引起的电压互感器变差

根据检定标准，电压互感器一次导体磁场单独作用引起的变差限值不超过基本误差限值的1/10；而外电场的作用对电压互感器误差的影响更加突出，其不能超过基本误差限值的1/4。一次导体磁场外电场引起的电压互感器比值差和相位差如下：

$\left\{\begin{array}{c}{f}_U\left(M_U,E_U\right)=f_U\left(M_U\right)+f_U\left(E_U\right)=\[\frac{K_5}{1+e^{-\left(M_U-M_{Un}\right)/C_M}}+\frac{K_6}{1+e^{-\left(E_U-E_{Un}\right)/C_E}}\]f_{U\lim }\\ {\mathrm{\δ}}_U\left(M_U,E_U\right)={\mathrm{\δ}}_U\left(M_U\right)+{\mathrm{\δ}}_U\left(E_U\right)=\[\frac{K_5}{1+e^{-\left(M_U-M_{Un}\right)/C_M}}+\frac{K_6}{1+e^{-\left(E_U-E_{Un}\right)/C_E}}\]{\mathrm{\δ}}_{U\lim }\end{array}\right.---\left(3\right)$

其中，M_Un为额定磁场强度(50μT)，E_Un为额定电场强度(5kV/m)，C_M为磁场强度引起变差的变化率系数(10)，C_E为电场强度引起变差的变化率系数(1)，M_U为磁场传感器实测的导体磁场强度，E_U为电场传感器实测的导体外电场强度，f_U(M_U,E_U)表示导体磁场外电场引起的比值差,δ_U(M_U,E_U)表示导体磁场外电场引起的相位差,f_U(M_U)表示导体磁场引起的比值差,δ_U(M_U)表示导体磁场引起的相位差,f_U(E_U)表示外电场引起的比值差,δ_U(E_U)表示外电场引起的相位差。图2a-2f为导体磁场外电场引起的电压互感器实时变差。图2a为外电场强度实时变化图；图2b为外电场变差的比值差示意图；图2c为外电场变差的相位差示意图；图2d为邻近一次导体磁场强度示意图；图2e为磁场变差的比值差示意图；图2f为磁场变差的相位差示意图。

S5：频率引起的电压互感器变差

根据检定标准，频率单独引起的电压互感器误差变化不超过基本误差限值的1/6，检定条件中的频率范围为49.5～50.5Hz。频率作用引起的变差在49.5～50.5Hz内接近于0，而当频率远超上限、下限时，其引起的变差接近基本误差限值1/6。频率引起的电压互感器比值差和相位差如下：

$\left\{\begin{array}{c}{f}_U\left(F_U\right)=\frac{1/6f_{U\lim }}{1+e^{-\left(\frac{\left|F_U-F_{Un}\right|}{C_{F1}}-F_{Un}\right)/C_{F2}}}\\ {\mathrm{\δ}}_U\left(F_U\right)=\frac{1/6{\mathrm{\δ}}_{U\lim }}{1+e^{-\left(\frac{\left|F_U-F_{Un}\right|}{C_{F1}}-F_{Un}\right)/C_{F2}}}\end{array}\right.---\left(4\right)$

f_U(F_U)表示频率引起的比值差；δ_U(F_U)表示频率引起的相位差；F_Un为额定频率(50Hz)，C_F1，C_F2为频率引起变差的变化率系数(分别取0.02，4)，F_U为频率传感器实测的负荷频率。图3a-3c为频率引起的电压互感器实时变差。图3a为频率变化示意图；图3b为频率变差的比值差示意图；图3c为频率变差的相位差示意图。

S6：电压互感器误差水平动态估计

根据前述的结果，将不同二次负荷下电压互感器的基本误差，环境温湿度、导体磁场外电场、频率引起的变差叠加即可得到电压互感器误差水平的实时估计值，检修人员根据实时估计值与对应的S1中的误差限值判断是否需要检修，如需检修，发出检修信号。本实施例提供的误差限值即为检修阈值。

其中，f_U表示电压互感器比值差；表示二次负荷引起的比值差；f_U(H_U,T_U)表示环境温湿度引起的比值差；f_U(M_U,E_U)表示导体磁场外电场引起的比值差；δ_U表示电压互感器相位差；表示二次负荷引起的相位差；δ_U(H_U,T_U)表示环境温湿度引起的相位差；δ_U(M_U,E_U)表示导体磁场外电场引起的相位差。

本实施例提供了电压互感器误差水平动态估计方法，可以通过上述方法进行计量误差估计。

实施例4

如图4所示，本实施例提供的一种动态估计电压互感器误差水平的方法，具体步骤如下：

第一步根据检定标准，运用插值法得到电压互感器的实时比值差相位差的限值；

第二步运用二次负荷误差曲线外推法计算电压互感器的基本误差

第三步根据检定标准，运用神经元激励函数算法分析环境温湿度导体磁场外电场和频率单独作用时对电压互感器变差的影响；

第四步根据实测的二次负荷数据、环境温湿度数据、导体磁场外电场和频率大小计算四种影响因素下单独作用的误差将四个误差叠加即是电压互感器的误差实时估计值；

第五步根据电压互感器的误差限值和误差实时估计值判断是否需要检修。

实施例5

本实施例还提供了一种电压互感器误差水平动态检测系统，包括基本误差确定单元、温湿度变差确定单元、磁场变差确定单元、频率变差确定单元、误差判断单元和信号输出单元；

所述基本误差确定单元，用于获取不同二次负荷下电压互感器的基本误差；

所述温湿度变差确定单元，用于获取由于环境温湿度引起的电压互感器的变差；

所述磁场变差确定单元，用于获取由于导体磁场引起的电压互感器的变差；

所述频率变差确定单元，用于获取由于频率引起的电压互感器的变差；

所述基本误差确定单元将基本误差输入到误差判断单元；

所述温湿度变差确定单元将温湿度变差信号输入到误差判断单元；

所述磁场变差确定单元将导体磁场变差信号输入到误差判断单元；

所述频率变差确定单元将频率变差信号输入到误差判断单元；

所述误差判断单元，用于利用不同二次负荷下电压互感器的基本误差、以及由于环境温湿度、导体磁场和频率引起的电压互感器变差来计算得到电压互感器误差水平的实时估计值；并判断实时估计值是否大于检修阈值；

所述基本误差确定单元、温湿度变差确定单元、磁场变差确定单元、频率变差确定单元分别与误差判断单元连接，所述误差判断单元与信号输出单元连接。

所述信号输出单元，用于输出当实时估计值大于检修阈值时，发出的检修信号。

所述不同二次负荷下电压互感器的基本误差计算方法是采用二次负荷误差曲线外推法来进行；所述由于环境温湿度、导体磁场和频率单独作用引起的变差是采用神经元激励函数法来进行计算。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明所限定的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电压互感器误差水平动态检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：获取不同二次负荷下电压互感器的基本误差；

S2：获取由于环境温湿度引起的，电压互感器的变差；

S3：获取由于导体磁场引起的电压互感器的变差；

S4：获取由于频率引起的电压互感器的变差；

S5：利用不同二次负荷下电压互感器的基本误差、以及由于环境温湿度、导体磁场和频率引起的电压互感器变差来计算得到电压互感器误差水平的实时估计值；

S6：判断实时估计值是否大于检修阈值，如果是，则发出检修信号；如果否，则返回步骤S1循环重复进行。

2.根据权利要求1所述的电压互感器误差水平动态检测方法，其特征在于：所述步骤S1中的不同二次负荷下电压互感器的基本误差是按照以下步骤来实现的：

S11：计算电压互感器额定时不同二次负荷的比值差和相位差；

S12：计算电压互感器空载时的比值差和相位差；

S13：计算电压互感器不同功率因数角下的比值差和相位差；

S14：按以下公式计算电压互感器的基本误差：

其中，f_U0、δ_U0为空载下测得的比值差，f_U1、δ_U1为在二次负荷S_U1、功率因数角下，测量得到电压互感器的比值差和相位差，S_U为实际二次负载大小，为二次负载功率因数角,表示二次负荷引起的比值差，表示二次负荷引起的相位差，S_U表示实时二次负荷，S_U1表示额定二次负荷，K₁表示比值差系数,K₂表示相位差系数。

3.根据权利要求1所述的电压互感器误差水平动态检测方法，其特征在于：所述步骤S2中的由于环境温湿度引起的电压互感器的变差按照以下公式来计算：

$\left\{\begin{array}{c}{f}_U\left(H_U,T_U\right)=\[\frac{K_3}{1+e^{-\left(\frac{\left|T_U-T_{Un}\right|}{C_{T1}}-T_{Un}\right)/C_{T2}}}+\frac{K_4}{1+e^{-\left(H_U-H_{Un}\right)/C_H}}\]f_{U\lim }\\ {\mathrm{\δ}}_U\left(H_U,T_U\right)=\[\frac{K_3}{1+e^{-\left(\frac{\left|T_U-T_{Un}\right|}{C_{T1}}-T_{Un}\right)/C_{T2}}}+\frac{K_4}{1+e^{-\left(H_U-H_{Un}\right)/C_H}}\]{\mathrm{\δ}}_{U\lim }\end{array}\right.$

其中，f_Ulim、δ_Ulim为电压互感器比值差和相位差限值，T_Un为电压互感器的额定环境温度，H_Un电压互感器的额定环境湿度，c_T1、c_T2为温度引起变差的变化率系数，C_H为湿度引起变差的变化率系数，T_U、H_U为实测的温湿度；f_U(H_U,T_U)表示环境温湿度引起的比值差，δ_U(H_U,T_U)表示环境温湿度引起的相位差，K₃表示温度误差系数,K₄表示湿度误差系数。

4.根据权利要求1所述的电压互感器误差水平动态检测方法，其特征在于：所述步骤S3中的导体磁场引起的电压互感器的变差按照以下公式来计算：

$\left\{\begin{array}{c}{f}_U\left(M_U,E_U\right)=f_U\left(M_U\right)+f_U\left(E_U\right)=\[\frac{K_5}{1+e^{-\left(M_U-M_{Un}\right)/C_M}}+\frac{K_6}{1+e^{-\left(E_U-E_{Un}\right)/C_E}}\]f_{U\lim }\\ {\mathrm{\δ}}_U\left(M_U,E_U\right)={\mathrm{\δ}}_U\left(M_U\right)+{\mathrm{\δ}}_U\left(E_U\right)=\[\frac{K_5}{1+e^{-\left(M_U-M_{Un}\right)/C_M}}+\frac{K_6}{1+e^{-\left(E_U-E_{Un}\right)/C_E}}\]{\mathrm{\δ}}_{U\lim }\end{array}\right.$

其中，M_Un为额定磁场强度，E_Un为额定电场强度，C_M为磁场强度引起变差的变化率系数，C_E为电场强度引起变差的变化率系数，M_U为实测的导体磁场强度，E_U为实测的导体外电场强度,f_U(M_U,E_U)表示导体磁场外电场引起的比值差,δ_U(M_U,E_U)表示导体磁场外电场引起的相位差,f_U(M_U)表示导体磁场引起的比值差,δ_U(M_U)表示导体磁场引起的相位差,f_U(E_U)表示外电场引起的比值差,δ_U(E_U)表示外电场引起的相位差,K₅表示导体磁场误差系数,K₆表示外电场误差系数。

5.根据权利要求1所述的电压互感器误差水平动态检测方法，其特征在于：所述步骤S4中的由于频率引起的电压互感器的变差按照以下公式来计算：

$\left\{\begin{array}{c}{f}_U\left(F_U\right)=\frac{K_7{f}_{U\lim }}{1+e^{-\left(\frac{\left|F_U-F_{Un}\right|}{C_{F1}}-F_{Un}\right)/C_{F2}}}\\ {\mathrm{\δ}}_U\left(F_U\right)=\frac{K_7{\mathrm{\δ}}_{U\lim }}{1+e^{-\left(\frac{\left|F_U-F_{Un}\right|}{C_{F1}}-F_{Un}\right)/C_{F2}}}\end{array}\right.$

其中，f_U(F_U)表示频率引起的比值差；δ_U(F_U)表示频率引起的相位差；F_Un为额定频率，C_F1，C_F2为频率引起变差的变化率系数，F_U为实测的频率,K₇表示频率误差系数。

6.根据权利要求1所述的电压互感器误差水平动态检测方法，其特征在于：所述步骤S5中的电压互感器误差水平动态估计按照以下公式来计算：

其中，f_U表示电压互感器比值差；表示二次负荷引起的比值差；f_U(H_U,T_U)表示环境温湿度引起的比值差；f_U(M_U,E_U)表示导体磁场外电场引起的比值差；δ_U表示电压互感器相位差；表示二次负荷引起的相位差；δ_U(H_U,T_U)表示环境温湿度引起的相位差；δ_U(M_U,E_U)表示导体磁场外电场引起的相位差。

7.根据权利要求1所述的电压互感器误差水平动态检测方法，其特征在于：所述步骤S1中的不同二次负荷下电压互感器的基本误差计算方法是采用二次负荷误差曲线外推法来进行的。

8.根据权利要求1所述的电压互感器误差水平动态检测方法，其特征在于：所述由于环境温湿度、导体磁场和频率单独作用引起的变差是采用神经元激励函数法来进行计算的。

9.一种电压互感器误差水平动态检测系统，其特征在于：包括基本误差确定单元、温湿度变差确定单元、磁场变差确定单元、频率变差确定单元、误差判断单元和信号输出单元；

所述基本误差确定单元，用于获取不同二次负荷下电压互感器的基本误差；

所述温湿度变差确定单元，用于获取由于环境温湿度引起的电压互感器的变差；

所述磁场变差确定单元，用于获取由于导体磁场引起的电压互感器的变差；

所述频率变差确定单元，用于获取由于频率引起的电压互感器的变差；

所述误差判断单元，用于利用不同二次负荷下电压互感器的基本误差、以及由于环境温湿度、导体磁场和频率引起的电压互感器变差来计算得到电压互感器误差水平的实时估计值；并判断实时估计值是否大于检修阈值；

所述信号输出单元，用于输出当实时估计值大于检修阈值时，发出的检修信号。

10.根据权利要求9所述的电压互感器误差水平动态检测方法，其特征在于：所述不同二次负荷下电压互感器的基本误差计算方法是采用二次负荷误差曲线外推法来进行；所述由于环境温湿度、导体磁场和频率单独作用引起的变差是采用神经元激励函数法来进行计算。