CN115372878A - 一种低频高精度标准电压互感器量值溯源方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于标准电压互感器误差测量技术领域，具体涉及一种高精度标准电压互感器量值溯源方法及系统。针对现有技术中尚未有标准电压互感器，也不能对标准电压互感器进行量值溯源的不足，本发明采用如下技术方案：一种高精度标准电压互感器量值溯源方法，包括：调节感应分压器，使第一量值传递标准与待测电压互感器的变比相同；调整第二传递标准的低压臂电容值，使两者间误差符合要求；维持所述第二量值传递标准状态不变，电源输出电压，通过误差测量装置计算第二量值传递标准和待测电压互感器间的误差。本发明的高精度标准电压互感器量值溯源方法，可以实现高精度标准电压互感器量值溯源。
Description
技术领域
本发明属于标准电压互感器误差测量技术领域，具体涉及一种低频高精度标准电压互感器量值溯源方法及系统。
背景技术
柔性低频交流输电技术是借助先进电力电子技术灵活选择20Hz频率的新型输电技术，与直流利用电力电子装置将工频50Hz变成直流类似，可以兼顾工频交流系统组网灵活、易实现电压等级变换，以及直流系统易于远距离大容量电能输送的优点，同时具备功率控制、电压动态调整、异步电网互联等柔性调控功能。柔性低频交流输电可应用于中远距离海上风电送出、陆上新能源汇集与送出、直流落点地区潮流疏散等场景。目前已有柔性低频输电示范项目正在建设。
电压互感器是电力系统的关键元件，它是将高电压信号按比例转化成小电压传递给二次侧电能计量装置、测量仪表及继电保护、自动装置的一种特殊变压器，现有技术中电压互感器工作于交流50Hz或者直流环境，柔性低频交流输电中电压互感器要求运行于20Hz环境，而频率是影响误差的关键因素，现有技术的电压互感器已无法满足柔性低频交流输电工程计量准确性和运行安全稳定性要求。
标准电压互感器是计量用电压互感器误差测量的核心设备，标准电压互感器的量值溯源也是保障计量用电压互感器准确运行的关键。标准电压互感器传统的量值溯源方法一般采用电磁式标准电压互感器作为量值传递标准进行量传。电磁式标准压互感器具备量值保持稳定、线性度好的特点，不易受环境影响，可用于固定频率下的量值传递和量值保持，但受频率影响大。电容式电压标准装置不易受频率的影响，具有不同频率下量值传递的功能，线性好，但易受环境、接线等外界因素影响误差不稳定，不具备量值保持功能，每次使用时均需要调试误差。当前，关于适应低频20Hz输电场景的电压互感器及其量值传递技术的研究尚属空白。
在此背景下，急需研制一套可实现多种变比的标准电压互感器量值传递的量传系统及量值溯源方法，以解决低频标准电压互感器量值传递不准确的问题。
发明内容
本发明针对现有技术中尚未有低频标准电压互感器，也不能对低频标准电压互感器进行量值溯源的不足，提供一种低频高精度标准电压互感器量值溯源方法及系统，以实现对低频标准电压互感器的量值溯源。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种低频高精度标准电压互感器量值溯源方法，所述低频高精度标准电压互感器量值溯源方法包括：
步骤S1、将高精度高稳定度电磁式标准电压互感器作为第一量值传递标准，将电容式标准电压装置作为第二量值传递标准，其中，第一量值传递标准与待测低频电压互感器的变比相同，第二量值传递标准的低压臂电容值可调；
步骤S2、将第一量值传递标准的一次绕组和第二量值传递标准的一次绕组分别与工频电源相连并形成并联，分别将第一量值传递标准的二次绕组和第二量值传递标准的二次绕组接入误差测量装置；
步骤S3、工频电源输出工频50Hz电压，误差测量装置监测第一量值传递标准和第二量值传递标准间的误差值，通过调整第二传递标准的低压臂电容值，使两者间误差符合要求；
步骤S4、维持所述第二量值传递标准状态不变，将第二量值传递标准的一次绕组和待测电压互感器的一次绕组分别与低频电源相连并形成并联，分别将第二量值传递标准的二次绕组和待测电压互感器的二次绕组接入误差测量装置；
步骤S5、低频电源输出低频电压，通过误差测量装置计算第二量值传递标准和待测低频电压互感器间的误差，即为待测低频电压互感器的误差值。
本发明的低频高精度标准电压互感器量值溯源方法，相比现有工频溯源方法仅有电磁式标准电压互感器和待测电压互感器，增加了低压臂电容值可调的电容式标准电压装置，将其作为中间量值传递标准，将电容式标准电压装置等价工频电磁式标准电压互感器，可以实现低频高精度标准电压互感器量值溯源；结合了电磁式标准电压互感器和电容式标准电压互感器的优点。本发明的低频高精度标准电压互感器量值溯源方法，不仅可用于低频，还可用于其它非工频。
作为改进，步骤S1中，第一量值传递标准还包括与高精度高稳定度电磁式标准电压互感器级联的感应分压器，通过调节感应分压器，使第一量值传递标准与待测低频电压互感器的变比相同。
作为改进，步骤S1中，高精度高稳定度电磁式标准电压互感器的精度不低于十万分之二；步骤S3中，两者间误差要求为小于万分之一；待测电压互感器的频率为20Hz。
作为改进，所述电容式标准电压装置包括：
高压臂主电容；
电容调节器，通过屏蔽线与所述高压臂主电容串联，通过接地线接地，所述电容调节器包括低压臂可调分压电容；
其中，所述低压臂可调分压电容包括n个并联的可调电容，所述n个可调电容的电容量呈10进制递增，每个所述可调电容包括10个并联的可通断的不变电容，同一所述可调电容的10个不变电容相同。
作为改进，所述高压臂主电容的电容量和电容量最小的可调电容的不变电容的电容量相等。
一种低频高精度标准电压互感器量值溯源系统，所述低频高精度标准电压互感器量值溯源系统包括：
工频校验系统，包括工频电源、电磁式标准电压互感器、电容式标准电压装置和误差测量装置，所述电磁式标准电压互感器的一次绕组和所述电容式标准电压装置的一次绕组分别与所述工频电源相连并形成并联，所述电磁式标准电压互感器的二次绕组和电容式标准电压装置的二次绕组分别一端短接，另一端接入误差测量装置，所述电容式标准电压装置的低压臂电容值可调；
低频校验系统，包括低频电源、电容式标准电压装置、待测低频电压互感器和误差测量装置，所述电容式标准电压装置的一次绕组和所述待测低频电压互感器的一次绕组分别与所述低频电源相连并形成并联，所述电容式标准电压装置的二次绕组和所述待测低频电压互感器的二次绕组分别一端短接，另一端接入所述误差测量装置。
作为改进，所述工频校验系统还包括与所述电磁式标准电压互感器级联的感应分压器，通过调节所述感应分压器，使所述电磁式标准电压互感器与所述待测低频电压互感器的变比相同。
作为改进，所述待测电压互感器的的频率为20Hz；所述电磁式标准电压互感器的精度不低于十万分之二。
作为改进，所述工频校验系统的所述电容式标准电压装置和所述低频校验系统的所述电容式标准电压装置为同一电容式标准电压装置；所述工频校验系统的所述误差测量装置和所述低频校验系统的所述误差测量装置为同一误差测量装置
作为改进，所述电容式标准电压装置包括：
高压臂主电容；
电容调节器，通过屏蔽线与所述高压臂主电容串联，通过接地线接地，所述电容调节器包括低压臂可调分压电容；
其中，所述低压臂可调分压电容包括n个并联的可调电容，所述n个可调电容的电容量呈10进制递增，每个所述可调电容包括10个并联的可通断的不变电容，同一所述可调电容的10个不变电容相同；所述高压臂主电容的电容量和电容量最小的可调电容的不变电容的电容量相等。
作为改进，除电容式标准电压装置外，其余设备可采用现有。
本发明的低频高精度标准电压互感器量值溯源系统，在现有工频标准电压互感器量值溯源系统的基础上，增加了低压臂电容值可调的电容式标准电压装置和低频电源，将低压臂电容值可调的电容式标准电压装置作为中间第二量值传递标准，集合了电磁式标准电压互感器和电容式标准电压互感器的优点，可以用于低频高精度标准电压互感器量值溯源。
附图说明
图1是本发明实施例一的低频高精度标准电压互感器量值溯源系统的结构框图。
图2是本发明实施例一的电容式标准电压装置的结构框图。
图3是本发明实施例一的电容式标准电压装置的结构示意图。
图4是本发明实施例一的电容式标准电压装置的电容调节器的结构示意图。
图5是本发明实施例一的电容式标准电压装置的电路原理图。
具体实施方式
下面结合本发明创造实施例的附图，对本发明创造实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明创造的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本发明创造的保护范围。
低频高精度标准电压互感器量值溯源系统的实施例
参见图1至图5，本发明的一种低频高精度标准电压互感器量值溯源系统，所述低频高精度标准电压互感器量值溯源系统包括：
工频校验系统，包括工频电源、电磁式标准电压互感器、电容式标准电压装置和误差测量装置，所述电磁式标准电压互感器的一次绕组和所述电容式标准电压装置的一次绕组分别与所述工频电源相连并形成并联，所述电磁式标准电压互感器的二次绕组和电容式标准电压装置的二次绕组分别一端短接，另一端接入误差测量装置，所述电容式标准电压装置的低压臂电容值可调；
低频校验系统，包括低频电源、电容式标准电压装置、待测低频电压互感器和误差测量装置，所述电容式标准电压装置的一次绕组和所述待测低频电压互感器的一次绕组分别与所述低频电源相连并形成并联，所述电容式标准电压装置的二次绕组和所述待测低频电压互感器的二次绕组分别一端短接，另一端接入所述误差测量装置。
本实施例中，低频电源为现有技术或者可以由现有技术经过常规改造得到。
本实施例中，所述工频校验系统还包括与所述电磁式标准电压互感器级联的感应分压器，通过调节所述感应分压器，使所述电磁式标准电压互感器与所述待测低频电压互感器的变比相同。
本实施例中，所述待测电压互感器的的频率为20Hz；所述电磁式标准电压互感器的精度不低于十万分之二。
本实施例中，所述工频校验系统的所述电容式标准电压装置和所述低频校验系统的所述电容式标准电压装置为同一电容式标准电压装置。
本实施例中，所述工频校验系统的所述误差测量装置和所述低频校验系统的所述误差测量装置为同一误差测量装置。
在其它实施例中，工频校验系统的误差测量装置和低频校验系统的误差测量装置不同。低频校验系统的低频误差测量装置可以在工频校验系统的工频误差测量装置经过常规改造得到，如对频率取样范围和调试进行调整，以获得较高精度。
本实施例中，所述电容式标准电压装置包括：
高压臂主电容；
电容调节器，通过屏蔽线与所述高压臂主电容串联，通过接地线接地，所述电容调节器包括低压臂可调分压电容；
其中，所述低压臂可调分压电容包括n个并联的可调电容，所述n个可调电容的电容量呈10进制递增，每个所述可调电容包括10个并联的可通断的不变电容，同一所述可调电容的10个不变电容相同；所述高压臂主电容的电容量和电容量最小的可调电容的不变电容的电容量相等。
本实施例中，所述n＝7。即电容调节器的低压臂可调分压电容共有7盘并联的可调电容，每盘可调电容各有10个继电器和不变电容，低压臂可调分压电容共有70个继电器和70个不变电容，70个不变电容中位于同一可调电容中的相同。7盘可调电容中的不变电容的电容值成10进制递增。
本实施例中，所述可调电容的不变电容通过继电器实现通断。
本实施例中，所述电容式标准电压装置还包括控制器，所述继电器受控于所述控制器。在其它实施例中，也可以通过机械开关控制继电器。
本实施例中，所述电容式标准电压装置还包括与所述控制器相连的用于输入变比的人机交互单元。
本实施例中，除电容式标准电压装置外，其余设备可采用现有。
本发明的低频高精度标准电压互感器量值溯源系统，在现有工频标准电压互感器量值溯源系统的基础上，增加了低压臂电容值可调的电容式标准电压装置和低频电源，将低压臂电容值可调的电容式标准电压装置作为中间第二量值传递标准，集合了电磁式标准电压互感器和电容式标准电压互感器的优点，可以用于低频高精度标准电压互感器量值溯源。
低频高精度标准电压互感器量值溯源方法的实施例
一种低频高精度标准电压互感器量值溯源方法，所述低频高精度标准电压互感器量值溯源方法应用在图1至图5所示的低频高精度标准电压互感器量值溯源系统上，所述低频高精度标准电压互感器量值溯源方法包括：
步骤S1、将高精度高稳定度电磁式标准电压互感器作为第一量值传递标准，将电容式标准电压装置作为第二量值传递标准，其中，第一量值传递标准与待测低频电压互感器的变比相同，第二量值传递标准的低压臂电容值可调；
步骤S2、将第一量值传递标准的一次绕组和第二量值传递标准的一次绕组分别与工频电源相连并形成并联，分别将第一量值传递标准的二次绕组和第二量值传递标准的二次绕组接入误差测量装置；
步骤S3、工频电源输出工频50Hz电压，误差测量装置监测第一量值传递标准和第二量值传递标准间的误差值，通过调整第二传递标准的低压臂电容值，使两者间误差符合要求；
步骤S4、维持所述第二量值传递标准状态不变，将第二量值传递标准的一次绕组和待测电压互感器的一次绕组分别与低频电源相连并形成并联，分别将第二量值传递标准的二次绕组和待测电压互感器的二次绕组接入误差测量装置；
步骤S5、低频电源输出低频电压，通过误差测量装置计算第二量值传递标准和待测低频电压互感器间的误差，即为待测低频电压互感器的误差值。
以上所述，仅为本发明创造的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明创造包括但不限于上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明创造的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。
Claims (10)
1.一种低频高精度标准电压互感器量值溯源方法，其特征在于：所述低频高精度标准电压互感器量值溯源方法包括：
步骤S1、将高精度高稳定度电磁式标准电压互感器作为第一量值传递标准，将电容式标准电压装置作为第二量值传递标准，其中，第一量值传递标准与待测低频电压互感器的变比相同，第二量值传递标准的低压臂电容值可调；
步骤S2、将第一量值传递标准的一次绕组和第二量值传递标准的一次绕组分别与工频电源相连并形成并联，分别将第一量值传递标准的二次绕组和第二量值传递标准的二次绕组接入误差测量装置；
步骤S3、工频电源输出工频50Hz电压，误差测量装置监测第一量值传递标准和第二量值传递标准间的误差值，通过调整第二传递标准的低压臂电容值，使两者间误差符合要求；
步骤S4、维持所述第二量值传递标准状态不变，将第二量值传递标准的一次绕组和待测电压互感器的一次绕组分别与低频电源相连并形成并联，分别将第二量值传递标准的二次绕组和待测电压互感器的二次绕组接入误差测量装置；
步骤S5、低频电源输出低频电压，通过误差测量装置计算第二量值传递标准和待测低频电压互感器间的误差，即为待测低频电压互感器的误差值。
2.根据权利要求1所述的一种低频高精度标准电压互感器量值溯源方法，其特征在于：步骤S1中，第一量值传递标准还包括与高精度高稳定度电磁式标准电压互感器级联的感应分压器，通过调节感应分压器，使第一量值传递标准与待测低频电压互感器的变比相同。
3.根据权利要求1所述的一种低频高精度标准电压互感器量值溯源方法，其特征在于：步骤S1中，高精度高稳定度电磁式标准电压互感器的精度不低于十万分之二；步骤S3中，两者间误差要求为小于万分之一；待测电压互感器的频率为20Hz。
4.根据权利要求1所述的一种低频高精度标准电压互感器量值溯源方法，其特征在于：所述电容式标准电压装置包括：
高压臂主电容；
电容调节器，通过屏蔽线与所述高压臂主电容串联，通过接地线接地，所述电容调节器包括低压臂可调分压电容；
其中，所述低压臂可调分压电容包括n个并联的可调电容，所述n个可调电容的电容量呈10进制递增，每个所述可调电容包括10个并联的可通断的不变电容，同一所述可调电容的10个不变电容相同。
5.根据权利要求4所述的一种低频高精度标准电压互感器量值溯源方法，其特征在于：所述高压臂主电容的电容量和电容量最小的可调电容的不变电容的电容量相等。
6.一种低频高精度标准电压互感器量值溯源系统，其特征在于：所述低频高精度标准电压互感器量值溯源系统包括：
工频校验系统，包括工频电源、电磁式标准电压互感器、电容式标准电压装置和误差测量装置，所述电磁式标准电压互感器的一次绕组和所述电容式标准电压装置的一次绕组分别与所述工频电源相连并形成并联，所述电磁式标准电压互感器的二次绕组和电容式标准电压装置的二次绕组分别一端短接，另一端接入误差测量装置，所述电容式标准电压装置的低压臂电容值可调；
低频校验系统，包括低频电源、电容式标准电压装置、待测低频电压互感器和误差测量装置，所述电容式标准电压装置的一次绕组和所述待测低频电压互感器的一次绕组分别与所述低频电源相连并形成并联，所述电容式标准电压装置的二次绕组和所述待测低频电压互感器的二次绕组分别一端短接，另一端接入所述误差测量装置。
7.根据权利要求6所述的一种低频高精度标准电压互感器量值溯源系统，其特征在于：所述工频校验系统还包括与所述电磁式标准电压互感器级联的感应分压器。
8.根据权利要求6所述的一种低频高精度标准电压互感器量值溯源系统，其特征在于：所述待测电压互感器的的频率为20Hz；所述电磁式标准电压互感器的精度不低于十万分之二。
9.根据权利要求6所述的一种低频高精度标准电压互感器量值溯源系统，其特征在于：所述工频校验系统的所述电容式标准电压装置和所述低频校验系统的所述电容式标准电压装置为同一电容式标准电压装置；所述工频校验系统的所述误差测量装置和所述低频校验系统的所述误差测量装置为同一误差测量装置。
10.根据权利要求6所述的一种低频高精度标准电压互感器量值溯源系统，其特征在于：所述电容式标准电压装置包括：
高压臂主电容；
电容调节器，通过屏蔽线与所述高压臂主电容串联，通过接地线接地，所述电容调节器包括低压臂可调分压电容；
其中，所述低压臂可调分压电容包括n个并联的可调电容，所述n个可调电容的电容量呈10进制递增，每个所述可调电容包括10个并联的可通断的不变电容，同一所述可调电容的10个不变电容相同。
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| CN117891787A (zh) * | 2024-03-15 | 2024-04-16 | 武汉磐电科技股份有限公司 | 电流互感器量值溯源数据处理方法、系统以及设备 |
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