CN106597345A

CN106597345A - 一种微型电压互感器自校方法

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Publication number: CN106597345A
Application number: CN201611081398.1A
Authority: CN
Inventors: 金波; 何斌; 闵文杰; 杨宏江; 彭韬
Original assignee: Hubei Rui Rui Electronic Ltd By Share Ltd
Current assignee: Hubei Rui Rui Electronic Ltd By Share Ltd
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2016-11-30
Publication date: 2017-04-26

Abstract

本发明公开了一种微型电压互感器自校方法，包括以下步骤：S1，使用一台600V单盘双级感应分压器作为主标准器，通过参考电压法导出其基准比率；S2，使用一台100V七盘双级感应分压器作为辅标准器，导出分数比率；S3，自校检定获得主标准器、辅标准器的误差；S4，使用两台感应式电压比例标准器级联，通过比率乘法得到新的比率，使用多台有固定电压比的双级电压互感器作为工作标准，进行量值传递，比较传递至微型电压互感器，实现微型电压互感器的自校。本发明在量值传递过程中始终采用电压互感器作为标准器，可以减少因为感应分压器置数错误引发的量值失准事故，有效地提高了量值传递的品质和水平。为了提高标准器的准确度。

Description

一种微型电压互感器自校方法

技术领域

本发明涉及微型电压互感器技术领域，尤其涉及一种微型电压互感器自校方法。

背景技术

随着二十世纪六十年代半导体技术的发展，工业控制逐步采用电子元器件取代传统的机电器件，耗能大，智能化程度低的继电器，开关等控制器件不断被电子装置取代，目前几乎所有的变电站和发电厂都采用了电子技术和数码技术控制，制造业大量采用自动化生产线，运输业如电气化铁路也大量采用电子控制技术。从工作原理上说，电子元器件只需要小信号输入，而传统的电流电压传感器是为传统的机电器件功率要求设计的，并不适合作为电子线路的信号输入。这样就有一个变换的要求，需要把电力用电流、电压互感器二次输出的额定值为5A、1A和100V、100V/√3的电流、电压信号转换为额定值为1mA～500mA及0.1V～2V的弱输入信号。机械行业标准JB/T 10667－2006《微型电压互感器》正是为这一需求编制和发布的。JB/T 10667－2006规定的额定一次电压包括480V、400V、380V、277V、230V、220V、200V、120V、115V、110V，100V、110V/√3、100V/√3等；额定二次电压包括0.1V、0.2V、0.25V、0.5V、1V、2V等。准确度等级包括0.05、0.1、0.2、0.5等。目前依据微型电压互感器标准生产的微型电压互感器产品大量应用在电子式电能表、继电保护装置，电子测量仪器之中。每年的需求量达到200万只以上。

对于测量和计量来说，传感器的准确度是很重要的一个指标，因为它直接影响到仪器的准确度。微型电压互感器在出厂后和使用中需要进行误差检验。机械行业标准JB/T10667－2006规定微型电压互感器的误差按国家计量检定规程JJG314《测量用电压互感器》检定，采用直接差值法测量误差，检定需要使用标准装置和标准量值。

我国目前用于工频电压测量和计量的国家标准建立在国家电网公司，由设在中国电力科学研究院武汉分院的国家高电压计量站归口进行计量管理和量值传递。在国家高电压计量站保存有100V/√3～1000kV/100V/√3、100V的国家计量标准装置，用于电力互感器的量值传递。由于历史的原因和计量领域的分工，国家高电压计量站不开展二次电压100V/√3及以下的电力互感器的量值传递，而中国计量院已经在1975年把电流互感器的国家标准装置连同量值传递任务全部移交给国家高电压计量站，中国计量院到目前为止虽然也开展过弱输出电压互感器校准技术的研究，但还不具备进行微型电压互感器量值传递的条件，这就使得目前为止我国还没有微型电压互感器的国家标准量值。现在市场上使用的微型电压互感器校验装置内置的微电压比例标准器并没有进行量值溯源，只是根据多盘感应分压器的误差原理推算，并不符合计量学的要求。

为了填补我国微型电压互感器标准量值的空白，本发明提出了一种微型电压互感器自校方法。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种微型电压互感器自校方法。

本发明提出的一种微型电压互感器自校方法，包括以下步骤：

S1，使用一台600V单盘双级感应分压器作为主标准器，通过参考电压法导出其基准比率；

S2，使用一台100V七盘双级感应分压器作为辅标准器，导出分数比率；

S3，自校检定获得主标准器、辅标准器的误差；

S4，使用两台感应式电压比例标准器级联，通过比率乘法得到新的比率，使用多台有固定电压比的双级电压互感器作为工作标准，进行量值传递，比较传递至微型电压互感器，实现微型电压互感器的自校。

优选地，所述主标准器的的二次负荷设计为0VA。

优选地，所述S3中，自校检定获得主标准器、辅标准器的误差具体为：运用参考电势法自校并计算出主标准器、辅标准器每一段的误差，通过组合主标准器、辅标准器，得到需要的变比，并计算出组合后的最终误差。

优选地，所述S4中，级联的感应分压器使用第二盘和第三盘，并使用乘法线路对选定的比率逐一校准。

优选地，所述S4中，双级电压互感器额定一次电压：110V、115V、120V、200V，额定二次电压：20V。

本发明中，采用一台600V单盘双级感应分压器作为主标准器，通过参考电压法导出基准比率，一台100V七盘双级感应分压器作为辅标准器，导出分数比率，然后使用多台有固定电压比的双级电压互感器作为工作标准，进行量值传递，这样的配置有一个好处，在量值传递过程中始终采用电压互感器作为标准器，可以减少因为感应分压器置数错误引发的量值失准事故，有效地提高了量值传递的品质和水平。为了提高标准器的准确度。

本发明参考了国家高电压计量站的500kV工频电压比例标准，使用感应分压器参考电势法自校和电压互感器和感应分压器级联乘法线路。不同的是考虑到微型电压互感器的额定二次电压远小于仪用电压互感器的额定二次电压，级联的感应分压器使用了第二盘和第三盘。并使用乘法线路对选定的比率逐一校准，其具有减少设备的台数、简化自校系统操作的优点。

附图说明

图1为本发明中微型电压互感器自校比率传递路线图；

图2为本发明中感应分压器参考电势法自校原理线路示意图；

图3为本发明中双级电压互感器和感应分压器级联实现电压比率乘法的线路示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

参照图1-3，本发明提出的一种微型电压互感器自校方法，包括以下步骤：

S3，自校检定获得主标准器、辅标准器的误差；

本发明使用的标准设备共12台，电源设备共2台，具体如下：

#1单盘感应分压器(带参考电压绕组和供电绕组)

型号GF1W－0.6

额定一次电压：600V；

段数：10段；

准确级：0.0001。

#2七盘感应分压器

型号GF7W－0.1；

额定一次电压：100V；

额定二次电压：0～100V；

准确级：0.0002。

#3、#4双级电压互感器(二台)

型号HJ10W－0.1；

额定一次电压：100V/√3、110V/√3、100V；

额定二次电压：10V；

准确级：0.002。

#5、#6双级电压互感器(二台)

型号HJ20W－0.2；

额定一次电压：110V、115V、120V、200V；

额定二次电压：20V；

准确级：0.002。

#7、#8双级电压互感器(二台)

型号HJ50W－0.5

额定一次电压：220V、230V、277V、380V、400V、480V；

额定二次电压：50V；

准确级：0.002。

#9、#10三盘感应分压器(二台)

型号：GF3W－0.1

额定一次电压：10V、20V、50V；

额定二次电压：0.1V、0.2V、0.25V、0.5V、1V、2V；

准确级：0.005。

#11精密电压互感器校验仪

型号：HEJ1A

额定电压：100V；

准确度：2级；

差压回路负荷1nF/1MΩ

分辨率：1×10-8。

#12电压互感器校验仪差压放大器

型号：HEJ1B

额定电压：2V；

输入阻抗：1nF/1MΩ；

各量程对应的电压比：0.2、0.1、0.05、0.04、0.025、0.02、0.0125、0.01、0.005、0.004、0.002；

准确度：5级；

#13调压箱

额定电压：220V；

额定容量：2kVA。

#14隔离变压器

额定电压：200V/200V/600V；

额定容量：250VA。

电压互感器的计量，要先定义电压比例。计量学上的比例是用加法导出的，例如比率2就用两个相等的量相加，它们的和量等于其中一个量的二倍。用乘法和除法可以导出更大的比例量值，例如若量A的二倍等于量B的五分之一，则量B等于量A的十倍。我国的工频电压比例标准就是从100V/100V开始，用加法和乘法达到1000kV。其中100V～1000V的比率不确定度不超过1×10^-6，1kV～110kV/√3的比率不确定度不超过1×10^-5，220kV/√3～500kV/√3的比率不确定度不超过2×10^-5，750kV/√3～1000kV/√3的比率不确定度不超过5×10^-5。其中低压、中压和高压的计量达到世界先进水平。超高压和特高压的计量达到世界领先水平。

感应分压器的最早应用并不是用于测量电压互感器的误差，而是用作交流电桥的电压比例臂，通过直角电桥线路把电阻量值传递到电容器和电感器。原因是国际单位制已经规定使用力学量的米(m)和牛顿(N)导出电学单位安培(A)，而安培不便于保存，实际上是通过保存电阻单位欧姆代替安培基准。由于电压单位伏(V)和电流单位安(A)可以与力学量导出的功率单位瓦特(W)建立联系。这样电阻单位就可以从电压与电流单位导出。导出安培用的实物装置是电流天平，精度受到制造水平限制，很难达到按定义复现的要求，因此安培的量值复现不确定度一直未能超过6×10^-6。于是用于交流阻抗量值传递的变压器比例臂电桥的准确度达到1×10^-6也够了。在那个时代，线绕标准电阻器和气体标准电容器的制造水平已能实现通过串并联得到1×10^-6的比例不确定度。所以那个时候的变压器比例臂电桥事实上也是用标准电容器或标准电阻器校准的。这种情况从上世纪三十年代延续到五十年代，终于等到1956年，澳大利亚的A.M.Thompson和D.G.Lampard在他们的博士论文中，用复变函数保角变换的数学理论，证明了截面为任意形状的无限长导电柱面，用四个无限小的绝缘气隙把其分为四个电极，如果二组对边形成的二个交叉电容相等，则沿柱面每米长度的电容量为其中法/米，于是这等于说，只需要通过长度基准和物理常数就能建立电容基准，而过去需要用力学量导出安培，再用热学量导出伏特，然后导出欧姆，再通过时间频率导出电容值。当时长度的单位米的复现水平是4×10^-9，这意味着有可能把电容单位法拉(F)的复现水平提高到10^-8量级。因此他们的博士论文发表以后，各先进工业国家的计量机构都以很大的热情投入到建立交叉电容标准装置和量值传递装置的竞赛中去。但要想把电容单位的复现水平提高到10^-8量级，交流电桥的测量精度就需要提高到10^-9量级，用传统的电阻电容串并联的方法检定电桥是不行了。于是参考电势法被用来校准交流电桥的比例臂，从而把交流电桥的测量不确定度提高到10^-9量级。在这个历史时刻，中国计量院也没有落后，及时地参加了制造计算电容的国际竞赛，到1966年，除了研制出四柱计算电容装置外，还研制完成一套感应分压器检定装置，用两向平衡参考电势法对八盘感应分压器进行检定，不确定度不超过，其中F为测量频率，单位kHz。

在图1的参考电势法自校原理线路中，IVD为单盘双级感应分压器，由N段组成，VTs为双级电压互感器，其额定电压比等于N，D为检流计，ΔE为可调微差电压源。

参考电势法自检线路的原理说明如下：记εn为IVD第n段分压误差，ε_s为VTs的误差，ε_i为测量值，则有：

ε_i＝ε_n-ε_s

进行了N段测量后，把各段误差相加。

于是有

据此可计算出比率N/K的误差为：

常规的单盘感应分压器的电压比不超过10，而检定微型电压互感器需要有更大和更多的额定电压比，例如400V/0.2V就需要标准器提供2000的电压比。只用一台单盘感应分压器不能覆盖更多的电压比，而多盘感应分压器虽然可以提供超过1000的电压比，却不能保证足够的准确度。多盘分压器的比例误差需要折算到一次电压，若使用1000的电压比时，误差量级可能从第一盘的10^-6下降到第三盘的10^-4。这就不能满足量值传递对准确度的要求。另一方面，按照计量学的原则，自校系统给出的每个量值都需要经过量值传递获得，并通过实际线路测量得到，而不是使用推算的方法，这个原则是必须遵守的。所以这套自校系统进行比率扩展时，每个比率都通过乘法线路实现。

图3是使用双级电压互感器和感应分压器级联实现电压比率乘法的线路。各台标准器都设计在额定状态下工作，即一次电压和二次负荷均在额定工作范围。对于感应分压器来说，额定二次负荷是0VA，因此误差测量装置差压回路的负荷应是0VA；对于双级电压互感器来说，比例二次的额定二次负荷也是0VA，因此只能使用双级感应分压器级联，把双级电压互感器的二次比例绕组输出接到双级感应分压器的比例一次绕组上。双级感应分压器的励磁一次则与双级电压互感器的供电二次连接。互感器校验仪的供电由另外一台电压互感器提供，不会对被检电压互感器产生额外的负荷。

在测量线路产生的附加误差得到控制的前提下，级联得到的额定电压比K是双级电压互感器的额定电压比M与双级感应分压器额定电压比N的乘积，即K＝MN；比率的系统误差是二台标准器系统误差f₁、δ₁和f₂、δ₂的代数和，即f＝f₁+f₂，δ＝δ₁+δ₂；比率不确定度等于二台标准器不确定度u₁和u₂的方和根，即

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种微型电压互感器自校方法，其特征在于，包括以下步骤：

S3，自校检定获得主标准器、辅标准器的误差；

2.根据权利要求1所述的一种微型电压互感器自校方法，其特征在于，所述主标准器的的二次负荷设计为0VA。

3.根据权利要求1所述的一种微型电压互感器自校方法，其特征在于，所述S3中，自校检定获得主标准器、辅标准器的误差具体为：运用参考电势法自校并计算出主标准器、辅标准器每一段的误差，通过组合主标准器、辅标准器，得到需要的变比，并计算出组合后的最终误差。

4.根据权利要求1所述的一种微型电压互感器自校方法，其特征在于，所述S4中，级联的感应分压器使用第二盘和第三盘，并使用乘法线路对选定的比率逐一校准。

5.根据权利要求1所述的一种微型电压互感器自校方法，其特征在于，所述S4中，双级电压互感器额定一次电压：110V、115V、120V、200V，额定二次电压：20V。