互感器误差检定方法及装置与流程

本发明涉及互感器误差检定技术领域，尤其是涉及一种互感器误差检测方法及装置。

背景技术：

电压互感器在电力系统中担负测量、计量及保护等功能，是一种重要的电力设备。电压互感器的比值差会使测量仪表的指示发生误差，而相位差会使功率型测量仪表和继电器造成误差，对于电能表而言，电压互感器的比值差和相位差都会对其造成误差。为了确保电压互感器能够安全准确的运行以及确保电能计量装置能够准确可靠的计量数据，需要对电压互感器进行周期性误差检测。

目前，传统电压互感器检定法为依据基尔霍夫电压定律的比较法，该方法将被检测电压互感器与标准电压互感器的二次电压进行反向串联得到差压,并将差压送入测量回路,经一系列处理和运算后在互感器校验仪上显示被检电压互感器的比值误差和相位误差，这种检定方法在检定时需要配备调压器、升压器、标准电压互感器、电压负荷箱以及互感器校验仪等辅助设备，使得现场检测工作费时费力，且现场检测易受停电和无法带实际二次负荷的影响，并且准确等级不同的电压互感器，所需要的标准电压互感器也不同，电压互感器的电压等级越高，则所需的升压器和调压器的容量就越大仪器也就越笨重。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种互感器误差检测方法及装置，以缓解上述技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种互感器误差检测方法，该方法用于对电磁式电压互感器进行误差检测，该方法包括：获取监测数据；其中，监测数据包括被测互感器的历史数据、被测互感器二次绕组数量，以及每个二次绕组实际运行电流和相位，历史数据包括：上限误差数据、下限误差数据；将监测数据输入至预先建立的空载误差间接检定模型，计算被测互感器的空载误差数据；根据监测数据和空载误差数据，按照预先建立的通用误差检定模型计算被测互感器的误差。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述方法还包括：根据基尔霍夫电压定律计算被测互感器二次侧任意绕组回路电压的平衡方程式；按照平衡方程式建立绕组误差相量图；基于相量图建立被测互感器二次侧任意绕组的比差和角差的表达式；根据比差和角差的表达式建立通用误差检定模型。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，被测互感器二次侧任意绕组回路电压的平衡方程式表示为；

其中，m＝[2...n-1]，m表示被测互感器第m个绕组，n表示被测互感器绕组数量，k＝[2...n-1]，k≠m，k表示被测互感器第k个绕组，表示被测互感器一次侧电压降，表示折算到被测互感器一次侧绕组m的两端电压降，表示被测互感器的空载电流，z10表示被测互感器的空载漏阻抗，分别表示折算到被测互感器一次侧流过绕组m和绕组k的电流，r1m、x1m分别表示绕组1与绕组m之间短路电阻和短路电抗，r1表示被测互感器一次侧直流电阻，x1mk表示绕组m与绕组k之间的互漏抗。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，被测互感器二次侧任意绕组的比差和角差的表达式为；

其中，fm表示绕组m的比差，δm表示绕组m的角差，f0表示被测互感器的空载比差，δ0表示被测互感器的空载角差，分别表示绕组m和绕组k的功率因数。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，根据比差和角差的表达式建立通用误差检定模型的步骤包括：如果绕组m带上限负荷，且其余二次绕组空载时，根据比差和角差的表达式计算绕组m的上限比差和上限角差，其中，绕组m的上限比差和上限角差表示为：

其中，fmh、δmh、i'mh、分别表示绕组m的上限比差、上限角差、上限电流及上限功率因数；

如果绕组m空载，且其余二次绕组依次带上限负载时，根据比差和角差的表达式计算绕组k的上限比差及上限角差，其中，绕组k的上限比差及上限角差表示为：

其中，fmk、δmk、i'kh、分别表示绕组k的上限比差、上限角差、上限电流及上限功率因数；

根据绕组m的上限比差和上限角差表达式以及绕组k的上限比差及上限角差表达式计算通用误差检定模型：

其中，

sm＝im·um，smh＝imh·um，sk＝ik·uk，skh＝ikh·uk，sm、sk分别表示绕组m和绕组k的实际负载情况下的负荷。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，建立空载误差间接检定模型的步骤包括：当绕组m带下限负荷，其余二次绕组空载时，根据通用误差检定模型建立绕组m的下限比差和下限角差表达式；

其中，fml、δml、iml、分别表示绕组m的下限比差、下限角差、下限电流及下限功率因数；

根据绕组m的下限比差和下限角差表达式建立空载误差表达式；

同一绕组m的上下限负载关系式为；

其中，zml、zmh分别表示绕组m的下限负载阻抗和上限负载阻抗，uml、umh分别表示绕组m的下限压降和上限压降，am为正常数；

基于绕组m的上下限负载关系式和空载误差表达式建立空载误差间接检定模型；

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述方法还包括：判断被测互感器的误差是否满足预先设定的误差限；如果是，确定被测互感器的误差检测合格，并输出合格标识；如果否，确定被测互感器的误差检测不合格，并输出不合格标识。

第二方面，本发明实施例还提供一种互感器误差检测装置，该装置用于对电磁式电压互感器进行误差检测，上述装置包括：获取模块，用于获取监测数据；其中，监测数据包括被测互感器的历史数据、被测互感器二次绕组数量，以及每个二次绕组实际运行电流和相位，历史数据包括：上限误差数据、下限误差数据；第一计算模块，用于将监测数据输入至预先建立的空载误差间接检定模型，计算被测互感器的空载误差数据；第二计算模块，用于根据监测数据和空载误差数据，按照预先建立的通用误差检定模型计算被测互感器的误差。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，上述装置还包括：模型建立模块，用于根据基尔霍夫电压定律计算被测互感器二次侧任意绕组回路电压的平衡方程式；按照平衡方程式建立绕组误差相量图；基于相量图建立被测互感器二次侧任意绕组的比差和角差的表达式；根据比差和角差的表达式建立通用误差检定模型。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，上述装置还包括：判断模块，用于判断被测互感器的误差是否满足预先设定的误差限；第一输出模块，用于当判断出被测互感器的误差满足预先设定的误差限时，确定被测互感器的误差检测合格，并输出合格标识；第二输出模块，用于当判断出被测互感器的误差不满足预先设定的误差限时，确定被测互感器的误差检测不合格，并输出不合格标识。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的一种互感器误差检测方法及装置，能够获取监测数据；其中，监测数据包括被测互感器的历史数据、被测互感器二次绕组数量，以及每个二次绕组实际运行电流和相位，历史数据包括：上限误差数据、下限误差数据；将监测数据输入至预先建立的空载误差间接检定模型，计算出被测互感器的空载误差数据；再根据监测数据和空载误差数据，按照预先建立的通用误差检定模型计算出被测互感器的误差，以实现对被测互感器误差的快速检测，有效缓解了电压互感器现场检测工作过程中费时费力以及现场检测易受停电影响和无法带实际二次负荷的问题。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种互感器误差检测方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种建立通用误差检定模型的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种单相多绕组电压互感器的工作原理示意图；

图4为本发明实施例提供的一种n绕组互感器绕组2误差的相量示意图；

图5为本发明实施例提供的一种传统电压互感器检定法检测结果示意图；

图6为本发明实施例提供的一种电压互感器通用误差检定模型检测结果示意图；

图7为本发明实施例提供的一种互感器误差检测装置的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的另一种互感器误差检测装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

电磁式电压互感器是用来变换线路上的电压的仪器，其变换电压的目的主要是用来给测量仪表和继电保护装置供电，用来测量线路的电压、功率和电能，或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器。近几年来电磁式电压互感器已经广泛地应用在电力系统中，能否实现对电磁式电压互感器的误差准确检定，直接关系到电网安全、经济运行和高压计量的公平和公正。目前，传统电压互感器检定法已有较长的历史,该技术较为成熟,并已列入国家检定规程，但由于该方法易受停电和无法带实际二次负荷的影响，且在现场检测工作过程中比较费时费力，基于此，本发明实施例提供的一种互感器误差检测方法及装置，可以实现对被测互感器误差的快速检测，有效缓解了上述技术问题。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种互感器误差检测方法进行详细介绍。

实施例一：

本发明实施例提供了一种互感器误差检测方法，该方法用于对电磁式电压互感器进行误差检测，如图1所示的一种互感器误差检测方法的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤s102，获取监测数据；其中，监测数据包括被测互感器的历史数据、被测互感器二次绕组数量，以及每个二次绕组实际运行电流和相位，历史数据包括：上限误差数据、下限误差数据。

步骤s104，将监测数据输入至预先建立的空载误差间接检定模型，计算被测互感器的空载误差数据。

步骤s106，根据监测数据和空载误差数据，按照预先建立的通用误差检定模型计算被测互感器的误差。

本发明实施例提供的一种互感器误差检测方法，能够获取监测数据；其中，监测数据包括被测互感器的历史数据、被测互感器二次绕组数量，以及每个二次绕组实际运行电流和相位，历史数据包括：上限误差数据、下限误差数据；将监测数据输入至预先建立的空载误差间接检定模型，计算出被测互感器的空载误差数据；再根据监测数据和空载误差数据，按照预先建立的通用误差检定模型计算出被测互感器的误差，以实现对被测互感器误差的快速检测，有效缓解了电压互感器现场检测工作过程中费时费力以及现场检测易受停电影响和无法带实际二次负荷的问题。

上述通用误差检定模型通常是预先建立的，以进行电磁式电压互感器的误差检测，为了便于理解，如图2示出了一种建立通用误差检定模型的流程图，包括以下步骤：

步骤s302，根据基尔霍夫电压定律计算被测互感器二次侧任意绕组回路电压的平衡方程式。

具体地，图3示出的一种单相多绕组电压互感器的工作原理示意图，为主磁通产生的感应电动势，为折算到被测互感器一次侧的流过各绕组的电流，为折算到被测互感器一次侧的各二次绕组两端电压降，各交变量的正方向如图3所示，zbn为第n个绕组负荷。正常工作状态下，绕组n为剩余电压绕组通常设置为开路，可不考虑该剩余电压绕组对其他二次绕组误差的影响，绕组1为被测互感器一次侧绕组。依据基尔霍夫电压定律，由图3可列出绕组2、3、4、5的回路电压平衡方程式分别为：

依据下标变化规律建立被测互感器二次侧任意绕组回路电压的平衡方程式表示为：

其中，m＝[2...n-1]，m表示被测互感器第m个绕组，n表示被测互感器绕组数量，k＝[2...n-1]，k≠m，k表示被测互感器第k个绕组，表示被测互感器的空载电流，z10表示被测互感器的空载漏阻抗，分别表示折算到被测互感器一次侧流过绕组m和绕组k的电流，r1m、x1m分别表示绕组1与绕组m之间短路电阻和短路电抗，r1表示被测互感器一次侧直流电阻，x1mk＝x1km表示绕组m与绕组k之间的互漏抗。

步骤s304，按照平衡方程式建立绕组误差相量图。

步骤s306，基于相量图建立被测互感器二次侧任意绕组的比差和角差的表达式。

具体实现时，以绕组2为例，图4示出了一种n绕组互感器绕组2误差的相量示意图，如图4所示，分别为横、纵坐标，op＝oq，θ0表示铁心损耗角，δ2表示绕组2的电压与被测互感器一次侧绕组电压之间的相角，即角差，表示各二次绕组的功率因数角，β2～βn-1表示各二次绕组电压与感应电动势之间的相角。依据图4所建立的坐标系中相量关系可建立绕组2的比差和角差的表达式为：

其中，f0表示被测互感器的空载比差，δ0表示被测互感器的空载角差；若n≤3，则将带有下标k的项置零。

同理，建立被测互感器二次侧任意绕组的比差和角差表达式；

其中，fm表示绕组m的比差，δm表示绕组m的角差，分别表示绕组m和绕组k的功率因数。

步骤s308，根据比差和角差的表达式建立通用误差检定模型。

具体地，如果绕组m带上限负荷，且其余二次绕组空载时，根据比差和角差的表达式计算绕组m的上限比差和上限角差，其中，绕组m的上限比差和上限角差表示为：

其中，fmh、δmh、i'mh、分别表示绕组m的上限比差、上限角差、上限电流及上限功率因数；

如果绕组m空载，且其余二次绕组依次带上限负载时，根据比差和角差的表达式计算绕组k的上限比差及上限角差，其中，绕组k的上限比差及上限角差表示为：

其中，fmk、δmk、i'kh、分别表示绕组k的上限比差、上限角差、上限电流及上限功率因数；

根据绕组m的上限比差和上限角差表达式以及绕组k的上限比差及上限角差表达式计算通用误差检定模型：

其中，

sm＝im·um，smh＝imh·um，sk＝ik·uk，skh＝ikh·uk，sm、sk分别表示绕组m和绕组k的实际负载情况下的负荷。

传统电压互感器检定法通过将被检测电压互感器与标准电压互感器相比较并通过互感器校验仪得到比差及角差，无需单独测量空载误差。而采用通用误差检测模型检定电压互感器的比差及角差，则需要对空载误差进行检测。在电压互感器的现场校验中，空载误差是较难测定的项，且所需仪器设备较多。为降低现场检测空载误差难度，本发明实施例建立了空载误差间接检定模型，利用空载误差间接检定模型能够快速准确的得出空载误差数据，建立空载误差间接检定模型的步骤包括：

当绕组m带下限负荷，其余二次绕组空载时，根据通用误差检定模型建立绕组m的下限比差和下限角差表达式；

其中，fml、δml、iml、分别表示绕组m的下限比差、下限角差、下限电流及下限功率因数；

根据绕组m的下限比差和下限角差表达式建立空载误差表达式；

其中，空载误差(f0、δ0)是由励磁电流造成的，它只与励磁电流(一次电压)、铁损角、一次绕组空载漏阻抗有关。通常认为铁损角与一次绕组空载漏阻抗为定值，即当一次电压不变时，空载误差也不变。因此，在相同一次电压下可依据上下限负载关系简化空载误差表达式。同一绕组m的上下限负载关系式为；

其中，zml、zmh分别表示绕组m的下限负载阻抗和上限负载阻抗，uml、umh分别表示绕组m的下限压降和上限压降，am为正常数；

基于同一绕组m的上下限负载关系式和空载误差表达式建立空载误差间接检定模型；

进一步，利用通用误差检定模型得到被测互感器的误差之后，需要对该误差进行校验，判断被测互感器的误差是否满足预先设定的误差限；如果是，确定被测互感器的误差检测合格，并输出合格标识；如果否，确定被测互感器的误差检测不合格，并输出不合格标识。

具体实现时，将获取的监测数据输入到空载误差间接检定模型，计算被测互感器的空载误差数据；再根据监测数据和空载误差数据，利用建立的通用误差检定模型计算得出被测互感器的误差，参考行业相关标准规定的误差限fm、δm进行误差校验，如果满足|fm|<|fm|同时|δm|<|δm|则确定被测互感器的误差检测合格，并输出合格标识，例如fm、δm数值以及“合格”的字样，如果不满足|fm|<|fm|和/或|δm|<|δm|则确定被测互感器的误差检测不合格，输出不合格标识，例如“不合格”的字样，对于不合格的互感器通过校验仪对互感器进行校准。

为了便于理解上述方法，图5示出了一种传统电压互感器检定法检测结果示意图，图6示出了一种电压互感器通用误差检定模型检测结果示意图，这两种方法均用于对750kv变电站主变高、中压级线路侧三相双绕组电压互感器进行误差检测。由图5可知，所检测互感器的误差均在0.2级电压互感器误差规定范围内，a＝s2h/s2l＝4。依据图5中检测数据及a值，可由空载误差间接检定模型得到空载比差及角差，再利用通用误差检定模型则得到绕组2的误差。图6中的偏差计算公式为：由图6偏差可知，利用通用误差检定模型得到的误差结果与传统电压互感器检定法得到的误差结果相差较小，互感器计量误差值均在合理范围内，未超过行业相关标准规定的检测规程的0.2级电压互感器误差限值规定(最大比差:±0.2％，最大角差:±10′)。

实施例二：

在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种互感器误差检测装置，该装置用于对电磁式电压互感器进行误差检测，如图7所示的一种互感器误差检测装置的结构示意图，该装置包括：

获取模块702，用于获取监测数据；其中，监测数据包括被测互感器的历史数据、被测互感器二次绕组数量，以及每个二次绕组实际运行电流和相位，历史数据包括：上限误差数据、下限误差数据；

第一计算模块704，用于将监测数据输入至预先建立的空载误差间接检定模型，计算被测互感器的空载误差数据；

第二计算模块706，用于根据监测数据和空载误差数据，按照预先建立的通用误差检定模型计算被测互感器的误差。

基于图7的基础上，图8示出了另一种互感器误差检测装置的结构示意图，如图8所示上述装置还包括：

模型建立模块802，用于根据基尔霍夫电压定律计算被测互感器二次侧任意绕组回路电压的平衡方程式；按照平衡方程式建立绕组误差相量图；基于相量图建立被测互感器二次侧任意绕组的比差和角差的表达式；根据比差和角差的表达式建立通用误差检定模型。

具体实现时，如图8所示上述装置还包括：

判断模块804，用于判断被测互感器的误差是否满足预先设定的误差限；

第一输出模块806，用于当判断出被测互感器的误差满足预先设定的误差限时，确定被测互感器的误差检测合格，并输出合格标识；

第二输出模块808，用于当判断出被测互感器的误差不满足预先设定的误差限时，确定被测互感器的误差检测不合格，并输出不合格标识。

本发明实施例提供的互感器误差检测装置，与上述实施例提供的互感器误差检测方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。