专利名称：一种用于特高压电压互感器误差测量的校验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电压互感器误差校验装置，特别涉及一种用于特高压 (1000kV及以上电压等级)电压互感器误差测量的校验装置。
背景技术：
随着超高压及特高压电网的建设和特高压技术的不断进歩，在高电压技术研 究、高电压大电流设备的试验及研究、关口计量、输变电设备技术水平评估、线
路参数测量等各个方面都要求准确测量电压量值，因此开展1000kV特高压量值
溯源及量值传递工作的需求已尤为迫切。由于我国尚未建立iooo/tr/V^ (特高 压电网中单相额定电压)工频电压比例标准，目前特高压电压互感器(包括电磁
式电压互感器TV和电容式电压互感器CVT)的误差校验只能通过标准电容器为
传递标准(也称电容式电压比例标准)，溯源到目前国内电压等级最高的
500A:K/V5"国家工频电压比例标准。现有的测量方法是等功率电容电桥法，测量 线路见图1，其中误差测量装置采用比较仪型高压电容电桥QS。但该方法存在 以下不足1、测量的读数为电容比率C《/(^和介质损耗&3，需要进行数学换
算后才能得到互感器的比值差和相位差，使用很不方便，且对测量人员的要求较 高；2、测量1000kV电压互感器时，标准电容器额定电容量C^一般选择50pF，
则输入电容电桥QS的电流有十几毫安，大于一般比较仪型高压电容电桥QS的 最大允许输入电流10mA，可能导致测量故障，甚至损坏电容电桥QS; 3、比较 仪型高压电容电桥QS由于使用了电子电路变换，其测量误差具有非线性，增加 了测量的不确定度；4、等功率电容电桥测量线路属于直接比较式测量原理而不 是差值测量原理，抗干扰性相对较差，不适合电磁环境恶劣的现场测量。为了提 高特高压电压量值溯源的方便性和可靠性，确保全国特高压量值的一致性，急需 设计新的误差校验装置和校验方法，以满足目前特高压电压互感器校验工作的需 要。
发明内容
本发明的目的是针对目前采用的等功率电容电桥法校验电压互感器尤其是 lOOOkV电压互感器的不足进行了改进，提供了一种用于特高压电压互感器误差 测量的校验装置，在用电容式电压比例标准校验电压互感器的过程中作为误差测
量装置，对被测电压互感器的比值差和相位差进行校验。校验0.05级及以上准 确度级别测量用电压互感器时，由本发明校验装置引入的不确定度^5.3X10—6， 校验0.5级及以上准确度级别电力用电压互感器时，由本发明校验装置引入的不 确定度^2.3X1(T5，均满足现行检定规程《测量用电压互感器检定规程JJGM4 一94》的要求，从而为1000kV电压互感器的高准确度校验工作提供了条件和保 障。
本发明的技术方案是 一种用于特高压电压互感器误差测量的校验装置，其 特征在于包括精密分压器，标准电容箱，标准电导箱，指零仪及感应式分流器； 标准电容箱和标准电导箱组成导纳网络；精密分压器与导纳网络组合，提供标准 微差电流信号注入桥体平衡节点；低压标准电容器注入电流到桥体平衡节点；高 压标准电容器的电流经过感应式分流器分流后注入桥体平衡节点，桥体平衡节点 和地之间连接指零仪。
如上所述的用于特高压电压互感器误差测量的校验装置，其特征在于标准 电容箱为低电压系数、低介质损耗的功率型精密电阻，其准确度优于0.2%，介 质损耗S1X10、标准电导箱为低温度系数、低分布参数的功率型精密电阻，其 准确度优于0.2%。
如上所述的用于特高压电压互感器误差测量的校验装置，其特征在于导纳
网络通过若干只多刀多位开关实现十进制量值切换，多刀多位开关接触电阻〈2m Q 。
如上所述的用于特高压电压互感器误差测量的校验装置，其特征在于精密 分压器为双级互感器结构，由环形矽钢片铁芯和环形合金铁芯绕制，其准确度优
于0.01%。
如上所述的用于特高压电压互感器误差测量的校验装置，其特征在于感应 式分流器为多级结构，通过六只多刀多位开关切换实现0 1.111110范围内的任 意分流系数，在第一开关盘位置数不为零时的误差^2X10—6。
4如上所述的用于特高压电压互感器误差测量的校验装置，其特征在于指零 仪由多级电子放大电路组成，实现最小分辨电压为0.5"V/格，三次以上谐波抑 制能力〉60dB。
本发明有益效果(1)用电容式工频电压比例标准校验电磁式电压互感器或 电容式电压互感器时，可以通过本发明直接读取被测互感器的误差，提高了测量 的方便性和可靠性；(2)本发明采用差值测量原理，提高了测量的抗干扰性，同
时降低了对元器件的性能要求；(3)本发明的桥体电路均选用电工器件，避免了 使用电子电路引入的非线性和易饱和性，提高了最大允许输入电流(大于 30mA)，从而降低了由误差测量的校验装置本身引入的测量不确定度。
图1是等功率电容电桥法校验电磁式电压互感器或电容式电压互感器的测试线 路。
图2是采用本发明实施例差值测量原理校验电磁式电压互感器或电容式电压互 感器的测试线路。
图3是本发明实施例的工作原理图。
具体实施例方式
以下结合附图和实施例对本发明用于特高压电压互感器误差测量的校验装 置做进一步的说明。
图1中标记的说明TX —被测电压互感器；U,—被测电压互感器的一次侧 电压；U2 —被测电压互感器的二次侧电压；QS—电容电桥；E —壳体地；C「高 压标准电容器；C2 —低压标准电容器。
图2中标记的说明HJ —本发明实施例。
图3中标记的说明1、 2 —精密分压器；3 —标准电容箱；4一标准电导箱； 5 —导纳网络；6 —平衡节点；7 —指零仪；8 —感应式分流器；9一低压标准电容 器(同图1中C2); IO—高压标准电容器(同图1中C,); I,、 12—电流；AIS — 标准微差电流信号；
精密分压器1、 2的变压比分别记为K卜K2，标准电容箱3的电容量记为C， 标准电导箱4的电导量记为G，感应式分流器8的分流系数记为K3，低压标准
5电容器9的电容量记为C2，高压标准电容器10的电容量记为d，电流I,、 12分 别是高压标准电容器10、低压标准电容器9回路注入桥体平衡节点6的电流。
如图3所示，本发明实施例包括精密分压器l、 2，标准电容箱3，标准电导 箱4，指零仪7及感应式分流器8;标准电容箱3和标准电导箱4组成导纳网络 5，通过若干只多刀多位开关实现十进制量值切换；精密分压器l、 2与导纳网络 5组合，提供标准微差电流信号AIs注入桥体平衡节点6;低压标准电容器9注入 电流到桥体平衡节点6;高压标准电容器10的电流经过感应式分流器8分流后 注入电流到桥体平衡节点6，桥体平衡节点6和地之间连接指零仪7。
所述标准电容箱3为低电压系数、低介质损耗的功率型精密电阻，其准确度 优于0.2%，介质损耗S1X10-4;所述标准电导箱4为低温度系数、低分布参数 的功率型精密电阻，其准确度优于0.2%;所述多刀多位开关接触电阻〈2mQ。 所述精密分压器l、 2为双级互感器结构，由环形矽钢片铁芯和环形合金铁芯绕 制，实现多个变压比的分压，其准确度优于0.01%;感应式分流器8用于扩展量 程，使本发明实施例能同时满足110kV 1000kV范围内电压互感器的校验要求， 感应式分流器8为多级结构，通过六只多刀多位开关切换实现0 1.111110范围 内的任意分流系数，在第一开关盘位置数不为零时的误差S2X10、指零仪7 用于桥体电路的平衡指示，指零仪7由多级电子放大电路组成，实现最小分辨电 压为0.5 y V/格，三次以上谐波抑制能力〉60dB。
标准微差电流信号AIs是一个幅值相位可调的矢量信号。当调节导纳网络5 时即可改变标准微差电流信号AIs的幅值和相位，用于平衡高压标准电容器10、 低压标准电容器9回路注入桥体平衡节点6的电流L、 12产生的电流差，当桥体 电路(图3中除指零仪7以外的部分)平衡时，指零仪7指零，通过导纳网络5 的标准电容箱3的电容量C和标准电导箱4的电导量G读数即可获得被测电压 互感器Tx的比值差和相位差。
在图2所示的测试线路中，记被测电压互感器Tx的比值差为f，相位差为5，
额定变压比为Kn，则由互感器的误差定义，&=-尺 《(1-/-y。。
在图3所示的工作原理图中，高压标准电容器IO、低压标准电容器9回路 注入平衡节点6的电流为/2 =《wC2/ ， /,=《wCj'=—《3^^2(1 — /_ W)wCJ 。 由导纳网络5与精密分压器1 、 2组合提供的标准微差电流信号A/,=t>2Wq//(2&) + K2C>2G/(2《)。调节感应式分流器8的分流系数K3使其满足 A^-CJC"由电桥平衡原理，当指零仪7指零时满足/,+/2+AJ,、.=0，将I,，
12, AIs的表达式代入上式整理后得到(-/-y》)WC27' = Ic7' +令w
2《 2《
=10071，解方程即可得到《=&G x3438', / = -~^一 。
为了使校验仪能直读误差，取1^ = 1000， K2二0.9138， C2 = 50nF，则标准 电容箱3的读数(单位uF)即为比值差，标准电导箱4的读数(单位10—5S)
即为相位差(单位')。当d = 50pF时，由《3《 =C2/C,得《 -q/CC,《3) ， K3
在保证感应式分流器8的第一开关盘位置数不为零时的变化范围是:0.1 1.11111， 故Kn的变化范围为900 10000，因此可以满足110kV 1000kV范围电压等级 电压互感器变压比的校验要求。
权利要求
1、一种用于特高压电压互感器误差测量的校验装置，其特征在于包括精密分压器，标准电容箱，标准电导箱，指零仪及感应式分流器；标准电容箱和标准电导箱组成导纳网络；精密分压器与导纳网络组合，提供标准微差电流信号注入桥体平衡节点；低压标准电容器注入电流到桥体平衡节点；高压标准电容器的电流经过感应式分流器分流后注入桥体平衡节点，桥体平衡节点和地之间连接指零仪。
2、 根据权利要求1所述的用于特高压电压互感器误差测量的校验装置，其特征在于标准电容箱为低电压系数、低介质损耗的功率型精密电阻，其准确度优于0.2%，介质损耗^1X10、标准电导箱为低温度系数、低分布参数的功率型精密电阻，其准确度优于0.2%。
3、 根据权利要求1所述的用于特高压电压互感器误差测量的校验装置，其特征在于导纳网络通过若干只多刀多位开关实现十进制量值切换，多刀多位开关接触电阻〈2mQ。
4、 根据权利要求1所述的用于特高压电压互感器误差测量的校验装置，其特征在于精密分压器为双级互感器结构，由环形矽钢片铁芯和环形合金铁芯绕制，其准确度优于0.01%。
5、 根据权利要求1所述的用于特高压电压互感器误差测量的校验装置，其特征在于感应式分流器为多级结构，通过六只多刀多位开关切换实现0 1.111110范围内的任意分流系数，在第一开关盘位置数不为零时的误差芸2Xl(T6。
6、 根据权利要求1所述的用于特高压电压互感器误差测量的校验装置，其特征在于指零仪由多级电子放大电路组成，实现最小分辨电压为0.5pV/格，三次以上谐波抑制能力〉60dB。
全文摘要
本发明提供了一种用于特高压电压互感器误差测量的校验装置，包括标准电容箱和标准电导箱组成的导纳网络，精密分压器，感应式分流器及指零仪。本发明在用电容式电压比例标准校验电压互感器的过程中作为误差测量装置，采用差值测量原理对被测电压互感器的比值差和相位差进行校验。实现了用导纳网络的电导量和电容量直接读取被校电压互感器的比值差和相位差。可以校验110kV～1000kV电压范围内的电磁式或电容式电压互感器。校验0.05级及以上准确度级别测量用电压互感器时，本发明引入的不确定度≤5.3×10<sup>-6</sup>，校验0.5级及以上准确度级别电力用电压互感器时，本发明引入的不确定度≤2.3×10<sup>-5</sup>。
文档编号G01R35/00GK101493509SQ200910060510
公开日2009年7月29日 申请日期2009年1月13日 优先权日2009年1月13日
发明者峰 周, 王乐仁, 章述汉, 郑汉军, 民 雷 申请人:国网电力科学研究院