互感器誤差及伏安特性測試儀電壓基本誤差的量值溯源

趙斯衎 林艷紅

摘 要：互感器誤差及伏安特性測試儀主要是對互感器的伏安特性進行試驗的專用儀器，是繼電保護測試和高壓絕緣測試的專業(yè)檢測儀器。此類儀器，各個廠家的名稱不同，參數(shù)不一，但是，基本誤差作為其基本參數(shù)，是此類儀器的標(biāo)準(zhǔn)配置。為此，本文從電磁計量專業(yè)出發(fā)，以電壓互感器基本誤差為例，對該部分功能進行校準(zhǔn)分析，從而達到量值溯源的目的。

關(guān)鍵詞：互感器;基本誤差;量值溯源

中圖分類號：TM835文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2020）28-0058-03

The Measurement Source of Transformer Error and Voltage

Ampere Characteristic Tester Basic Error of Voltage

ZHAO Sikan LIN Yanhong

（Fujian Institute of Metrology，F(xiàn)uzhou Fujian 350003）

Abstract： The transformer error and volt ampere characteristic tester is a special instrument for testing the transformer's volt ampere characteristic. It is a professional instrument for relay protection test and high voltage insulation test. The name and parameters of this kind of instrument vary from manufacturer to manufacturer， but the basic error as its basic function is the standard configuration of this kind of instrument. Therefore， this paper started from the electromagnetic measurement specialty and took the basic error of the voltage transformer as an example to calibrate and analyze this part of functions， so as to achieve the purpose of traceability of the quantity value.

Keywords： mutual inductor;basic error;quantity traceability

1 研究背景

互感器伏安特性測試儀主要由調(diào)壓系統(tǒng)、變壓器、電壓和電流測量系統(tǒng)等部分組成，可以對電流互感器或電壓互感器的基本誤差、極性、變比、二次回路負(fù)載等參數(shù)進行檢測，是現(xiàn)場進行互感器交接試驗、預(yù)防性試驗的常規(guī)設(shè)備，在電力工程領(lǐng)域已得到廣泛運用。廠家不同，設(shè)備的名稱也不相同，如其也可叫作互感器綜合測試儀、互感器伏安特性測試儀、互感器誤差特性測試儀等。而基本誤差作為測試儀主要技術(shù)參數(shù)，數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確與否，直接影響著互感器伏安特性測試儀的優(yōu)劣程度，也間接決定了互感器交接試驗、預(yù)防性試驗的準(zhǔn)確性與可靠性。綜上所述，有必要制定一套規(guī)范的校準(zhǔn)方法，解決此類儀器基本誤差的量值溯源問題。

2 電壓互感器基本誤差功能的校準(zhǔn)

互感器誤差及伏安特性測試儀的基本誤差功能，主要是為了進行互感器的出廠試驗，通過對互感器基本誤差數(shù)據(jù)的判斷，得出所測互感器的優(yōu)劣。因此，此類儀器該部分功能是否準(zhǔn)確可靠，直接影響著互感器的出廠結(jié)果。對比各個廠家不同型號的互感器伏安特性測試儀，以測試儀的電壓互感器基本誤差測試功能為例，結(jié)合電磁專業(yè)計量中校準(zhǔn)儀器的特點進行分析。

如圖1所示，用標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器對被校測試儀的電壓基本誤差進行校準(zhǔn)。由于此類儀器自身精度多為0.2級或0.5級，因此，其基本誤差測試結(jié)果應(yīng)按《測量用電壓互感器檢定規(guī)程》（JJG 314—2010）中規(guī)定的修約間隔的整數(shù)倍進行修約[1]，如表1所示。然后對修約后的數(shù)據(jù)結(jié)果進行判定，電壓基本誤差結(jié)果不得超過表2所示限值。

3 校準(zhǔn)結(jié)果的評定與分析

選用量程為（2 000～10 000） V/100 V的0.01級標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器作為測量標(biāo)準(zhǔn)，建立測量模型，進行評定與分析。

比值差為：

式中：[f0]為測試儀所測量到的比值差;[fp]為標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器在相應(yīng)校準(zhǔn)點的比值差;[fx]為測試儀的比值差。

相位差為：

式中：[δ0]為測試儀所測量到的相位差;[δp]為標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器在相應(yīng)校準(zhǔn)點的相位差;[δx]為測試儀的相位差。

3.1 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評定

3.1.1 重復(fù)性引入的不確定度。用標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器，在10 000V/100V檔、100%額定電壓點時，在重復(fù)條件下進行10次獨立測量，得到測量列（每次測量均重新接線），如表3、表4所示。

根據(jù)公式（3）可得比值差和相位差各額定電壓百分點的實驗標(biāo)準(zhǔn)差，結(jié)果分別如表5、表6所示。

式中，[S]為試驗標(biāo)準(zhǔn)差;[n]為測量次數(shù);[ri]為第[i]次測量時的誤差;[r]為各次測量誤差的平均值。

3.1.2 標(biāo)準(zhǔn)器引入的不確定度。標(biāo)準(zhǔn)器引入的誤差不大于被?；菊`差限值的1/5，標(biāo)準(zhǔn)器引入的不確定度按均勻分布估計，如表7、表8所示。

3.1.3 負(fù)載響應(yīng)能力引入的不確定度。當(dāng)負(fù)載響應(yīng)時被校儀器輸出信號的變化根據(jù)實際情況的合理性，確定為誤差限值的1/10，按正態(tài)分布估計分別如表9、表10所示。

3.1.4 上級標(biāo)準(zhǔn)的傳遞誤差引入的不確定度。使用0.002級雙級電壓互感器來檢定本次校準(zhǔn)使用的標(biāo)準(zhǔn)器，傳遞誤差引入的不確定度按均勻分布估計為：[u4fx]=0.002%/[3]=0.001 2%，[u4δx]=0.069′/[3]=0.04′

3.1.5 被校儀器誤差修約引入的不確定度。0.5級電壓互感器比值差的修約間隔為0.05%，分散區(qū)間的半寬為0.025%;相位差的修約間隔為2′，分散區(qū)間的半寬為1′。誤差修約引入的不確定度按均勻分布估計為：[u5fx]=0.025%/[3]=0.014%，[u5δx]=1′/[3]=0.577′。

3.2 不確定度分量及合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

比值差與相位差不確定度分量及合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定結(jié)果見表11、表12示。

3.3 擴展不確定度

取包含因子[k]=2，則變比為10 000 V/100 V時，比值差和相位差各額定電壓百分點的擴展不確定度表示見表13。

4 結(jié)語

不同型號、不同名稱的互感器伏安特性測試儀作為繼電保護和高壓絕緣專業(yè)的專門檢測儀器，已在電力工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。此類儀器，各個廠家的名稱不同，參數(shù)不一，但是，互感器的基本誤差作為其基本參數(shù)，是此類儀器的標(biāo)準(zhǔn)配置。為此，本文從電磁計量專業(yè)出發(fā)，以電壓互感器的基本誤差進行校準(zhǔn)分析，從而達到量值溯源的目的，為今后該類儀器的更新發(fā)展提供了技術(shù)依據(jù)。

參考文獻：

[1]國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.測量用電壓互感器檢定規(guī)程：JJG 314—2010[S].北京：中國計量出版社，2010.