CN110824404B - 直流电压互感器现场校验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种直流电压互感器现场校验方法，包括对被测直流电压互感器的直流分压器本体进行分压比试验，测得被测直流电压互感器的直流分压器本体的实际线性度，将实际线性度与预设线性度相比较；若实际线性度大于预设线性度，计算被测直流电压互感器的直流分压器本体的低压臂的实际额定输出电压；将被测直流电压互感器的直流分压器本体的低压臂的额定输出电压作为被测直流电压互感器的所有二次测量系统的额定输入电压，计算各二次测量系统的误差数据。只进行一次被测直流电压互感器的直流分压器本体的试验和多次被测直流电压互感器的二次测量系统的误差试验，可极大提高现场校验工作效率、避免直流高压试验电源长时间满负荷运行带来的安全隐患。

Description

直流电压互感器现场校验方法

技术领域

本发明涉及直流输电技术领域，具体而言，涉及一种直流电压互感器现场校验方法。

背景技术

特高压直流输电技术因具有远距离、大容量、无同步问题等优点而被广泛使用，具有广泛的应用前景。直流电压互感器作为特高压直流输电工程和柔性直流输电工程的关键设备，为直流输电系统的控制、保护提供电压信号，其测量准确性能直接影响到直流输电系统的安全稳定运行。随着国内直流电压互感器检定规程及试验规范的逐渐完善，直流电压互感器现场校验的需求也逐渐增加。直流换流站中，直流电压互感器通常为模拟量输出类型，目前通常采用基于直接测量法的整体误差校验方式，目前国内已经具备±800kV和±1100kV等级的直流电压互感器现场校验能力。在直流电压互感器实际现场校验过程中，直流电压互感器超差环节一般出现在直流电压互感器的二次测量系统，因此需要在直流电压互感器一次母线侧施加额定电的压情况下对直流电压互感器的二次测量系统进行误差调节。由于考虑到直流电压互感器输出信号提供给换流站控制保护系统以及冗余设计等因素，每台直流电压互感器通常具有多套独立的二次测量系统，现场校验时需要针对每台直流电压互感器进行多次试验且直流高压电源需长时间运行在额定电压下，给现场校验带来一定安全隐患，也导致直流电压互感器现场校验耗时长、效率低。

目前国内大多采用基于直接测量法的整体误差校验方式进行直流电压互感器现场校验或单独对直流电压互感器的分压器本体进行分压比校验，存在耗时长、效率低和直流高压电源长时间满负荷运行等问题

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种直流电压互感器现场校验方法，旨在解决现有直流电压互感器整体误差校验方法中进行直流电压互感器二次测量系统误差调节时需要进行多次直流高压发生器升压及长时间输出额定电压带来的安全隐患。

本发明提出了一种直流电压互感器现场校验方法，该方法包括如下步骤：对被测直流电压互感器的直流分压器本体进行分压比试验，以测得被测直流电压互感器的直流分压器本体的实际线性度，并将实际线性度与预设线性度相比较；如果实际线性度小于预设线性度，则计算被测直流电压互感器的直流分压器本体的低压臂的实际额定输出电压；将被测直流电压互感器的直流分压器本体的低压臂的额定输出电压作为被测直流电压互感器的所有二次测量系统的额定输入电压，并计算各二次测量系统的误差数据。

进一步地，上述直流电压互感器现场校验方法中，对被测直流电压互感器的直流分压器本体进行分压比试验，以测得被测直流电压互感器的直流分压器本体的实际线性度包括：对标准直流电压互感器和被测直流电压互感器的直流分压器本体均输入多个不同的直流电压，并测得多个相对应的标准直流电压互感器的输出电压U_n和被测直流电压互感器的直流分压器本体的低压臂的输出电压U_d；根据公式k＝x·U_n/U_d，计算被测直流电压互感器的直流分压器的多个分压比，其中，k为被测直流电压互感器的直流分压器本体的分压比，x为标准直流电压互感器的变比；根据各分压比计算实际线性度。

进一步地，上述直流电压互感器现场校验方法中，控制高压发生器输出的多个不同的直流电压中，被测直流电压互感器的额定输入电压为U_N,高压发生器输出的多个不同的直流电压分别为10％U_N、20％U_N、50％、80％U_N和100％U_N。

进一步地，上述直流电压互感器现场校验方法中，根据各分压比计算实际线性度包括：计算各分压比的平均值；将各分压比中的最大值和最小值的差与各分压比的平均值的比值确定为实际线性度。

进一步地，上述直流电压互感器现场校验方法中，计算被测直流电压互感器的直流分压器本体低压臂的实际额定输出电压包括：测量直流互感器校验仪的被测通道的输入电阻R₁；被测直流电压互感器的直流分压器本体低压臂通过传输电缆与全部二次测量系统相连接，测量被测直流电压互感器的直流分压器本体低压臂的输出电阻、传输电缆的电阻和与传输电缆相连接的二次测量系统的输入电阻的复合电阻R₂；根据直流互感器校验仪的被测通道的输入电阻和复合电阻计算被测直流电压互感器的直流分压器本体低压臂的实际额定输出电压。

进一步地，上述直流电压互感器现场校验方法中，根据直流互感器校验仪的被测通道的输入电阻和复合电阻计算被测直流电压互感器的直流分压器本体低压臂的实际额定输出电压包括：根据公式R₃＝1/(1/R₁+1/R₂)，计算直流互感器校验仪的被测通道的输入电阻与复合电阻并联后的并联电阻R₃；根据公式ε₁＝(R₃-R₂)/R₂，确定并联电阻相对复合电阻的误差，其中，ε₁为并联电阻相对复合电阻的误差，R₂为复合电阻，R₃为并联电阻；根据公式U_d＝U_N/(K·(1+ε₁))，计算被测直流电压互感器的直流分压器本体低压臂的实际额定输出电压，其中，U_d为被测直流电压互感器的直流分压器本体低压臂的实际额定输出电压，U_N为被测直流电压互感器的额定输入电压，K为各分压比的平均值。

进一步地，上述直流电压互感器现场校验方法中，将被测直流电压互感器的直流分压器本体的低压臂的额定输出电压作为被测直流电压互感器的所有二次测量系统的额定输入电压，并计算所有二次测量系统的误差数据包括：在被测直流电压互感器的所有二次测量系统的输入端分别施加直流电压U_d′，并测量被测直流电压互感器的所有二次测量系统的输出电压U₁；根据公式ε＝(U₁·U_d/U₀-U_d′)/U_d′，计算被测直流电压互感器的所有二次测量系统的误差，其中，ε为被测直流电压互感器的一个二次测量系统的误差，U_d为被测直流电压互感器的直流分压器本体低压臂的实际额定输出电压，U₀为被测直流电压互感器的额定输出电压。

进一步地，上述直流电压互感器现场校验方法中，对被测直流电压互感器的所有二次测量系统的输入端分别施加不同的直流电压U_d′。

进一步地，上述直流电压互感器现场校验方法中，不同的直流电压U_d′分别为10％U_d、20％U_d、50％U_d、80％U_d和100％U_d。

进一步地，上述直流电压互感器现场校验方法中，预设直流电压U_d′的精度优于0.01％。

本发明中，本实施例提供的直流电压互感器现场校验方法适用于模拟量输出型直流电压互感器的现场误差校验，通过被测直流电压互感器的直流分压器本体的分压比试验、低压臂实际电阻测量和被测直流电压互感器的二次测量系统的误差试验实现被测直流电压互感器的现场误差校验，且已经成功应用于直流换流站中模拟量输出型直流电压互感器的现场误差校验，相比传统校验方法下需要进行多次直流电压互感器整体误差校验及一次额定电压下进行直流电压互感器的二次测量系统误差调节，本实施例的现场校验方法只进行一次被测直流电压互感器的直流分压器本体的试验和多次被测直流电压互感器的二次测量系统的误差试验，可极大的提高现场校验工作效率、避免直流高压试验电源长时间满负荷运行带来的安全隐患。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例直流电压互感器现场校验方法的流程图；

图2为本发明实施例直流电压互感器现场校验方法中，被测直流电压互感器的结构示意图；

图3为本发明实施例直流电压互感器现场校验方法中，对被测直流电压互感器的直流分压器本体进行分压比试验的示意图；

图4为本发明实施例直流电压互感器现场校验方法中，直流互感器校验仪的被测通道的输入电阻的测量示意图；

图5为本发明实施例直流电压互感器现场校验方法中，被测直流电压互感器的直流分压器本体的低压臂连接传输电缆时的复合电阻的测量示意图；

图6为本发明实施例直流电压互感器现场校验方法中，被测直流电压互感器的二次测量系统的误差校验的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参见图1，图1示出了本实施例提供的直流电压互感器现场校验方法的流程图。如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S110，对被测直流电压互感器1的直流分压器本体11进行分压比试验，以测得被测直流电压互感器1的直流分压器本体11的实际线性度，并将实际线性度与预设线性度相比较。

具体地，参见图2，被测直流电压互感器1包括：直流分压器本体11和多个二次测量系统12，直流分压器本体11通过传输电缆2与各个二次测量系统12相连接，直流分压器本体11包括高压臂111和低压臂112，具体为低压臂112通过传输电缆2与各个二次测量系统12相连接。

参见图3，首先对被测直流电压互感器1的直流分压器本体11进行分压比试验，在被测直流电压互感器1的低压臂112与传输电缆2连接的情况下，将直流高压发生器3的高压端口31与标准直流电压互感器4的高压端口41和被测直流电压互感器1的高压侧母线13连接，同时将直流高压发生器3的低压端口32与标准直流电压互感器4的低压端口42和被测直流电压互感器1的低压端口14连接，将标准直流电压互感器4的输出端口43连接到直流互感器校验仪5的标准通道51，低压臂112的输出端口113连接到直流互感器校验仪5的被测通道52；假设标准直流电压互感器4的变比为x，被测直流电压互感器1的额定输入电压为U_N，准确度为0.2级；试验接线完成后，首先控制直流高压发生器3输出10％U_N的直流电压至标准直流电压互感器4和被测直流电压互感器1的直流分压器本体11，利用直流互感器校验仪5测量标准直流电压互感器4的输出电压值为U_n1、被测直流电压互感器1的直流分压器的低压臂112的输出电压值为U_d1，计算得到被测直流电压互感器1的直流分压器的分压比k₁＝x·U_n1/U_d1；依次控制直流高压发生器3输出20％U_N、50％U_N、80％U_N和100％U_N的直流电压，并计算出各电压下被测直流电压互感器1的直流分压器本体11的分压比为k₂、k₃、k₄和k₅；然后计算k₁、k₂、k₃、k₄和k₅的平均值K和实际线性度t，实际线性度为t＝(Max(k₁、k₂、k₃、k₄、k₅)-Min(k₁、k₂、k₃、k₄、k₅))/K，即分压比k₁、k₂、k₃、k₄和k₅的最大值和最小值之差与各分压比的平均值的比值。最后将实际线性度与预设线性度相比较，预设线性度可以为0.2％，也可以根据实际需要而设定。

步骤S120，如果实际线性度小于预设线性度，则计算被测直流电压互感器1的直流分压器本体11的低压臂112的实际额定输出电压。

具体地，如果实际线性度大于预设线性度，即t>0.2％，则判定被测直流电压互感器1的直流分压器本体11的线性度不满足0.2级要求，被测直流电压互感器1的误差可能超差，需对被测直流电压互感器1进行整体误差试验，以进一步确认其是否超差，如果超差，则被测直流电压互感器1不合格，如果不超差，则被测直流电压互感器1合格，则无需再进行校验。

如果t<0.2％，则判定被测直流电压互感器1的直流分压器本体11的线性度优于0.2％，则参见图4，设置数字多用表6为电阻测量功能，将数字多用表6连接于直流互感器校验仪5的输入端口52，从而测得直流互感器校验仪5的被测通道52的输入电阻为R₁；参见图5，在被测直流电压互感器1的低压臂112与传输电缆2连接的情况下，将数字多用表6的测量线并联在被测直流电压互感器1的低压臂112的输出端口113，利用数字多用表6测量被测直流电压互感器1的低压臂112的输出电阻、传输电缆2本身的电阻与一个二次测量系统12的输入电阻的复合电阻R₂，R₂为传输电缆2本身的电阻和一个二次测量系统12的输入电阻的电阻和与低压臂112的输出电阻的并联电阻，计算出直流互感器校验仪5的被测通道52的输入电阻R1与被测直流电压互感器1的低压臂112的复合电阻R₂并联后的电阻值为R₃＝1/(1/R₁+1/R₂)，获得R₃相对R₂的误差ε₁＝(R₃-R₂)/R₂，然后，计算被测直流电压互感器1的低压臂112的实际额定输出电压为U_d＝U_N/(K·(1+ε₁))，被测直流电压互感器1的低压臂112实际额定输出电压通常设计为0V-100V。

步骤S130，将被测直流电压互感器1的直流分压器本体11的低压臂112的额定输出电压作为被测直流电压互感器1的所有二次测量系统12的额定输入电压，并计算各二次测量系统12的误差数据。

具体地，参见图5，将被测直流电压互感器1的直流分压器本体11的低压臂112的额定输出电压U_d作为被测直流电压互感器1的所有二次测量系统12的额定输入电压。利用PC上位机通过GPIB控制端口控制直流电压精度优于0.01％的低压直流电压源7在被测直流电压互感器1的所有二次测量系统12的输入端施加U_d′的直流电压，低压直流电压源7具有模拟直流电压输出端口和GPIB控制端口。分别控制低压直流电压源7输出电压U_d′为10％U_d、20％U_d、50％U_d、80％U_d和100％U_d，对每个二次测量系统12均输入10％U_d、20％U_d、50％U_d、80％U_d和100％U_d。数字多用表6具有模拟直流电压测量端口和GPIB控制端口，数字多用表6的直流电压精度优于0.01％，利用PC上位机通过GPIB控制端口控制数字多用表6同步测量被测直流电压互感器1的所有二次测量系统12的输出电压值U₁，假设被测直流电压互感器1的额定输出电压为U₀，即被测直流电压互感器1的所有二次测量系统12的额定输出电压均为U₀，根据公式ε＝(U₁·U_d/U₀-U_d′)/U_d′，计算被测直流电压互感器1的所有二次测量系统12的误差，得到的所有二次测量系统12的误差数据即可作为直流电压互感器的全部输出通道的整体误差数据。

综上，本实施例提供的直流电压互感器现场校验方法适用于模拟量输出型直流电压互感器的现场误差校验，通过被测直流电压互感器1的直流分压器本体11的分压比试验、低压臂112实际电阻测量和被测直流电压互感器1的二次测量系统12的误差试验实现被测直流电压互感器1的现场误差校验，且已经成功应用于直流换流站中模拟量输出型直流电压互感器的现场误差校验，相比传统校验方法下需要进行多次直流电压互感器整体误差校验及一次额定电压下进行直流电压互感器的二次测量系统12误差调节，本实施例的现场校验方法只进行一次被测直流电压互感器1的直流分压器本体11的试验和多次被测直流电压互感器1的二次测量系统12的误差试验，可极大的提高现场校验工作效率、避免直流高压试验电源长时间满负荷运行带来的安全隐患。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种直流电压互感器现场校验方法，其特征在于，包括如下步骤：

对被测直流电压互感器的直流分压器本体进行分压比试验，以测得所述被测直流电压互感器的直流分压器本体的实际线性度，并将所述实际线性度与预设线性度相比较；

如果所述实际线性度小于所述预设线性度，则计算所述被测直流电压互感器的直流分压器本体的低压臂的实际额定输出电压；

将所述被测直流电压互感器的直流分压器本体的低压臂的额定输出电压作为所述被测直流电压互感器的所有二次测量系统的额定输入电压，并计算各所述二次测量系统的误差数据；

所述将所述被测直流电压互感器的直流分压器本体的低压臂的额定输出电压作为所述被测直流电压互感器的所有二次测量系统的额定输入电压，并计算所有二次测量系统的误差数据包括：

在所述被测直流电压互感器的所有二次测量系统的输入端分别施加直流电压U_d′，并测量所述被测直流电压互感器的所有二次测量系统的输出电压U₁；

根据公式ε＝(U₁·U_d/U₀-U_d′)/U_d′，计算所述被测直流电压互感器的所有二次测量系统的误差，其中，ε为所述被测直流电压互感器的一个二次测量系统的误差，U_d为所述被测直流电压互感器的直流分压器本体低压臂的实际额定输出电压，U₀为所述被测直流电压互感器的额定输出电压。

2.根据权利要求1所述的直流电压互感器现场校验方法，其特征在于，所述对被测直流电压互感器的直流分压器本体进行分压比试验，以测得所述被测直流电压互感器的直流分压器本体的实际线性度包括：

对标准直流电压互感器和所述被测直流电压互感器的直流分压器本体均输入多个不同的直流电压，并测得多个相对应的所述标准直流电压互感器的输出电压U_n和所述被测直流电压互感器的直流分压器本体的低压臂的输出电压U_d；

根据公式k＝x·U_n/U_d，计算所述被测直流电压互感器的直流分压器的多个分压比，其中，k为所述被测直流电压互感器的直流分压器本体的分压比，x为所述标准直流电压互感器的变比；

根据各所述分压比计算所述实际线性度。

3.根据权利要求2所述的直流电压互感器现场校验方法，其特征在于，控制高压发生器输出的多个不同的直流电压中，

所述被测直流电压互感器的额定输入电压为U_N，所述高压发生器输出的多个不同的直流电压分别为10％U_N、20％U_N、50％U_N、80％U_N和100％U_N。

4.根据权利要求2所述的直流电压互感器现场校验方法，其特征在于，所述根据各所述分压比计算所述实际线性度包括：

计算各所述分压比的平均值；

将各所述分压比中的最大值和最小值的差与各所述分压比的平均值的比值确定为所述实际线性度。

5.根据权利要求2所述的直流电压互感器现场校验方法，其特征在于，所述计算所述被测直流电压互感器的直流分压器本体低压臂的实际额定输出电压包括：

测量直流互感器校验仪的被测通道的输入电阻R₁；

所述被测直流电压互感器的直流分压器本体低压臂通过传输电缆与全部二次测量系统相连接，测量所述被测直流电压互感器的直流分压器本体低压臂的输出电阻、所述传输电缆的电阻和与所述传输电缆相连接的二次测量系统的输入电阻的复合电阻R₂；

根据所述直流互感器校验仪的被测通道的输入电阻和所述复合电阻计算所述被测直流电压互感器的直流分压器本体低压臂的实际额定输出电压。

6.根据权利要求5所述的直流电压互感器现场校验方法，其特征在于，所述根据所述直流互感器校验仪的被测通道的输入电阻和所述复合电阻计算所述被测直流电压互感器的直流分压器本体低压臂的实际额定输出电压包括：

根据公式R₃＝1/(1/R₁+1/R₂)，计算所述直流互感器校验仪的被测通道的输入电阻与所述复合电阻并联后的并联电阻R₃；

根据公式ε₁＝(R₃-R₂)/R₂，确定所述并联电阻相对所述复合电阻的误差，其中，ε₁为所述并联电阻相对所述复合电阻的误差，R₂为复合电阻，R₃为并联电阻；

根据公式U_d＝U_N/(K·(1+ε₁))，计算所述被测直流电压互感器的直流分压器本体低压臂的实际额定输出电压，其中，U_d为所述被测直流电压互感器的直流分压器本体低压臂的实际额定输出电压，U_N为所述被测直流电压互感器的额定输入电压，K为各所述分压比的平均值。

7.根据权利要求1所述的直流电压互感器现场校验方法，其特征在于，

对所述被测直流电压互感器的所有二次测量系统的输入端分别施加不同的所述直流电压U_d′。

8.根据权利要求7所述的直流电压互感器现场校验方法，其特征在于，

所述不同的直流电压U_d′分别为10％U_d、20％U_d、50％U_d、80％U_d和100％U_d。

9.根据权利要求7-8中任一项所述的直流电压互感器现场校验方法，其特征在于，

所述直流电压U_d′的精度优于0.01％。

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