专利名称：电压互感器串联加法校验方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电压互感器误差标定方法及校验装置，属于计量和精密测试科学技术领域，尤其涉及一种电压互感器串联加法校验方法及装置。
背景技术：
为了确保电能计量公平公正、准确规范，使发电、输电及供电三方的利益得到明确和保证，按照我国计量法相关规定，必须定期对测量用互感器实行强制检定，而要开展这项工作需要有提供标准量值的计量标准器具。其中标准电压互感器作为使用方便，量值稳定的一种重要工频电压比例计量器具，其量值复现方法主要有三种参考电势法、数字模拟法和电压加法。1953年，德国物理技术研究院(PTB)提出了电压互感器并串联加法线路(参见《电压互感器误差绝对标定的方法》西德电气技术学报ETZ-A75 S805),并建立了德国120kV电磁式工频电压比例标准，由于供电变压器中间抽头的电压稳定性与对称度要求很严格，要使用精密交流稳压电源，把谐波失真控制在0. 1%以下，还要在高电位接入电压调节装置以保证中间电位的对称性。另外二次回路只能按并联方式连接，需要两套差值测量装置，在高压回路与低压回路各自调节平衡，难度较大，没有得到国际范围内的普遍推广。1989年，国家高电压计量站(中国)发明了基于全绝缘电压互感器的串联加法线路(参见中国发明专利90100301. 8，其原理线路如图1所示)，并于1992年，建立了我国IlOkV工频电压比例标准装置。该套装置溯源性强， 而且兼有自校能力，形成自校系统。但该方法在使用过程中仍然存在电压系数推定，在校验过程中，由于屏蔽不完善， 当屏蔽电位发生变化时，泄漏电流流过励磁绕组，一定程度上影响了标准装置的测量不确定度。而且该线路基于全绝缘电压互感器的特点决定了其适用电压等级不高于220kV，无法满足更高电压等级的应用需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于半绝缘电压互感器的串联加法校验方法及装置， 操作方便，不受电压等级限制，用于测量电压互感器误差变化量，从而实现低电压等级电压互感器对高电压等级电压互感器开展量值传递的目的。本发明的技术方案是一种电压互感器串联加法校验装置，其包括对称性高压试验电源、三端口串联电压互感器、半绝缘电压互感器、误差测量装置及若干连接导线，其特征在于所述对称性高压试验电源的输出与三端口串联电压互感器及半绝缘电压互感器的输入对应连接，所述对称性高压试验电源既可以输出独立的电压，又可以同时输出对称性电压，用于产生和改变校验所需的高压电源；所述三端口串联电压互感器及半绝缘电压互感器的输出信号接入误差测量装置，所述误差测量装置用于以半绝缘电压互感器的输出
端口电压巧为参考，对三端口串联电压互感器输出端口电压巧进行电压误差测量。如上所述的电压互感器串联加法校验装置，其特征在于所述三端口串联电压互感器由上级和下级组成，上级和下级的高压侧与低压侧均串联连接，且上级的二次绕组设置有高压隔离单元，上级输入端口和下级输入端口可以分别独立施加电压，也可以同时施加电压。一种电压互感器串联加法校验方法，采用如上所述的电压互感器串联加法校验装置，所述校验方法包括如下步骤
1)使用对称性高压试验电源，对三端口串联电压互感器的上级端口施加半电压0、下级端口施加电压半电压σ/2,误差测量结果为^ ；
2)使用对称性高压试验电源，对三端口串联电压互感器的上级端口施加半电压 //2、 下级端口施加电压0，误差测量结果力Q
3)使用对称性高压试验电源，对三端口串联电压互感器的上级端口施加半电压1//2、 下级端口施加电压半电压Ι//2,误差测量结果为6 ；
设半绝缘电压互感器在半电压 /2和全电圧I/下的误差分别为^和广，则由公式
/-;T=^1-A计算可得半绝缘电压互感器在！^2和卩下的误差变化量，进而通过插值法综合可以得到半绝缘电压互感器的电压系数曲线。本发明的有益效果是1、基于半绝缘电压互感器的串联加法校验方法及装置采用半绝缘标准电压互感器作为主标准器，相对于全绝缘电压互感器准确度和电压等级更高，而且可以更符合电力生产中高压电压互感器均为半绝缘结构的实际需求；2、基于半绝缘电压互感器的串联加法校验方法及装置符合线性电路的比例性和叠加性，操作过程中只需改变线路的电源激励状态，可利用电压叠加原理消除屏蔽泄露和杂散参数对校验结果的影响，减小测量不确定度；3、用该线路可以对具有合适参数的半绝缘电压互感器进行误差标定，具有良好的开放性。
图1是传统的电压互感器串联加法线路示意图。图2是本发明实施例中基于半绝缘电压互感器的串联加法校验装置的原理框图。图3是本发明实施例中基于半绝缘电压互感器的串联加法校验方法的线路示意图。
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。图1中的标记说明Tm—双极性试验变压器，T1 一全绝缘全屏蔽型电压互感器，T2, T3 一标准电压互感器，HE 一误差测量装置，Δυ —线路的差压端，Un 一线路的参考电压端。图2中的标记说明1 一对称性高压试验电源，2 —三端口串联电压互感器，3 —半
绝缘电压互感器，4 一误差测量装置，U2 一三端口串联电压互感器的输出端口电压，Ut -
半绝缘标准电压互感器输出端口电压，K1、Κ2 —用于改变三端口串联电压互感器激励状态的切换装置。
图3中的标记说明=TV1 —三端口串联电压互感器的下级，TV2 一三端口串联电压互感器的上级，TV3 一半绝缘标准电压互感器，i/ —三端口串联电压互感器的下级输入端口电压，U12 一三端口串联电压互感器的上级输入端口电压。本发明实施例的基于半绝缘电压互感器的串联加法校验方法及装置示意图如图2 所示，该线路包括对称性高压试验电源1、三端口串联电压互感器2、半绝缘电压互感器TV3 及误差测量装置HE。其中，三端口串联电压互感器2由下级TV1和上级TV2组成，1^和172 的高压侧与低压侧均串联连接，且在TV2的二次绕组设置有高压隔离单元，用于隔离TV2的二次绕组与TV1的二次绕组间的电位差。设TV1, TV2和TV3的额定电压比均为，在相同电压激励下的误差分别为α 、β、7。记三端口串联电压互感器2的输出端口 U2对输入端口电压1/ 的响应为IZ21,
^21 = ^0 + )，对输入端丨丨电丨丨、,的响应为 半绝缘电压互感器
TV3输出端口 O3对输入端口电压!Jn的响应为I7m , = f (1+Γ),对输入端口电压U12的
响应为/7 , = '(1 + 70。 tyUK当电压互感器！^只在！/^下工作，TV2只在！^下工作时，不表现出非线性，于是 TV1和TV2的串联线路满足线性电路条件，根据叠加定理得到
鹚= + =令σ+勻+孕σ.趵
设!^在！/^+^下工作时的误差为广则有
当对称性高压试验电源1的输出分别为￠/,1 *^ + 时(考虑到试验电源的对
称性，有i/u i/12)，按图2所示线路测量串联电压互感器2和半绝缘电压互感器TV3的比例
误差分别为A、A和A，根据互感器误差定义有 U71-Uji I + ￡C .
Ei = - 2i—= ^-ls a r(1)
C^j 為 W β ,
ε, =“ =~—-lfts(2)
6 1 + 7
Γ /, - /, α ^/2 . (I f ,3)/2
4 O5l+f2{ J
综合(1)、(2)、(3)式得到
广卞宁- (4)这样，通过三次测量即可确定TV3在电压I//2和I/下的误差变化量，进而通过插值法
综合可以得到TV3的误差与电压的相关曲线，简称电压系数曲线。然后只需标定其中一点的误差(一般在10% 20%额定电压下)，即可得到TV3在全电压测量范围内的误差曲线。采用该方法可制造用于工频电压比例量值溯源的成套设备，进而可以建立从低压IOV到高压 IOOOkV的工频电压比例标准量值体系，作为国家或省部级计量标准使用。
权利要求
1.一种电压互感器串联加法校验装置，其包括对称性高压试验电源、三端口串联电压互感器、半绝缘电压互感器、误差测量装置及若干连接导线，其特征在于所述对称性高压试验电源的输出与三端口串联电压互感器及半绝缘电压互感器的输入对应连接， 所述对称性高压试验电源既可以输出独立的电压，又可以同时输出对称性电压，用于产生和改变校验所需的高压电源；所述三端口串联电压互感器及半绝缘电压互感器的输出信号接入误差测量装置，所述误差测量装置用于以半绝缘电压互感器的输出端口电压巧为参考，对三端口串联电压互感器输出端口电压υ 进行电压误差测量。
2.根据权利要求1所述的电压互感器串联加法校验装置，其特征在于所述三端口串联电压互感器由上级和下级组成，上级和下级的高压侧与低压侧均串联连接，且上级的二次绕组设置有高压隔离单元，上级输入端口和下级输入端口可以分别独立施加电压，也可以同时施加电压。
3.一种电压互感器串联加法校验方法，采用如权利要求2所述的电压互感器串联加法校验装置，所述校验方法包括如下步骤1)使用对称性高压试验电源，对三端口串联电压互感器的上级端口施加半电压0、下级端口施加电压半电压U/2,误差测量结果为^ ；2)使用对称性高压试验电源，对三端口串联电压互感器的上级端口施加半电压 /2、 下级端口施加电压0，误差测量结果为& ；3)使用对称性高压试验电源，对三端口串联电压互感器的上级端口施加半电压U/2、 下级端口施加电压半电压 //2,误差测量结果为％ ；设半绝缘电压互感器在半电压Ι//2和全电压I/下的误差分别为Γ和Z，则由公式/-7 = ^^- 计算可得半绝缘电压互感器在！和^下的误差变化量，进而通过插值法综合可以得到半绝缘电压互感器的电压系数曲线。
全文摘要
本发明提供一种基于半绝缘电压互感器的串联加法校验方法及装置，包括对称性高压试验电源、三端口串联电压互感器、半绝缘电压互感器及误差测量装置。根据发明所述特点可制造用于工频电压比例量值溯源的成套设备，按照基于半绝缘电压互感器的串联加法校验线路，通过对三端口串联电压互感器与半绝缘电压互感器间的相对误差测量，并对测量结果进行数学处理后可以得到半绝缘电压互感器误差的电压系数曲线。该方法操作方便，不受电压等级限制，可以建立从低压10V到高压1000kV的工频电压比例标准量值体系，作为国家或省部级计量标准使用。
文档编号G01R35/02GK102353919SQ201110185690
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月5日 优先权日2011年7月5日
发明者周峰, 李旻, 王乐仁, 章述汉, 雷民 申请人:国网电力科学研究院