董恩源，劉 罡，周 浩，姜春陽，房 琛

（1.大連理工大學(xué)，遼寧 大連 116024；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006；3.中國電力科學(xué)研究院，湖北 武漢 430074；4.大連電力建筑工程公司，遼寧 大連 116021）

0 引言

電壓互感器自動化檢定系統(tǒng)是電力營銷智能電網(wǎng)戰(zhàn)略實施的重要配套設(shè)備［1］，國家電網(wǎng)有限公司在營銷計量［2019］2 號文《2019 年營銷計量工作要點》） 中明確指出要完善計量用互感器自動檢測能力。目前，各級電能計量機構(gòu)普遍采用傳統(tǒng)人工或半自動電壓互感器檢定模式，存在檢定效率低、勞動強度大等缺點。針對上述問題，配置了一套計量用10 kV 電壓互感器自動化檢定系統(tǒng)，通過檢定系統(tǒng)管理平臺調(diào)用內(nèi)部接口實現(xiàn)計量用電壓互感器全自動檢定過程。對該系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)器硬件配置進(jìn)行分析，對主標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行溯源，并對系統(tǒng)整體進(jìn)行應(yīng)用研究。

1 系統(tǒng)軟件配置

軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示，主要由檢定系統(tǒng)管理平臺、輸送控制軟件、檢定控制軟件、功能控制軟件和內(nèi)部接口等部分組成［2］。

1.1 檢定系統(tǒng)管理平臺

檢定系統(tǒng)管理平臺為軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要組成部分，其主要功能是進(jìn)行任務(wù)管理，完成自動輸送設(shè)施、自動輸送裝置以及其他功能設(shè)備間的動作協(xié)調(diào)、完成檢定系統(tǒng)與上級調(diào)度系統(tǒng)的信息交互等，實現(xiàn)電壓互感器輸運、檢定、檢測等作業(yè)的全過程自動化、智能化。

1.2 輸送控制軟件

輸送控制軟件用以實現(xiàn)對自動輸送設(shè)備各功能單元機械動作的控制，以及對各功能模塊狀態(tài)的監(jiān)控，并與檢定控制軟件、功能控制軟件配合實現(xiàn)互感器上料、輸送、外觀檢查、自動拆接線、工頻耐壓試驗、感應(yīng)耐壓試驗、二次匝數(shù)絕緣強度試驗、基本誤差測量、磁飽和裕度測量、電子標(biāo)簽加解密讀寫、分選貼標(biāo)、下料、后處理等功能。

1.3 檢定控制軟件

檢定控制軟件負(fù)責(zé)對電壓互感器自動互感器裝置的控制，與輸送控制軟件配合完成互感器外觀檢查、自動接拆線、工頻耐壓試驗、感應(yīng)耐壓試驗、二次匝數(shù)絕緣強度試驗、基本誤差測量、磁飽和裕度測量的試驗要求。

1.4 功能控制軟件

功能控制軟件負(fù)責(zé)對其他自動功能設(shè)備的控制，與輸送控制軟件、檢定控制軟件配合完成互感器電子標(biāo)簽加解密讀寫。

1.5 內(nèi)部接口

內(nèi)部接口為連接檢定系統(tǒng)管理平臺與輸送控制軟件、檢定控制軟件、功能控制軟件的紐帶，其應(yīng)符合共享性、安全性、可擴(kuò)充性、兼容性等要求。數(shù)據(jù)通信采用XML 標(biāo)準(zhǔn)語言格式，同時對傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。

圖1 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2 標(biāo)準(zhǔn)器硬件配置

標(biāo)準(zhǔn)器作為系統(tǒng)硬件重要組成部分，其選型與配置是系統(tǒng)硬件配置的核心。計量用電壓互感器標(biāo)準(zhǔn)器包括標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器、電壓互感器校驗儀和電壓互感器負(fù)荷箱3 部分［3］。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器

自動化檢定系統(tǒng)常用的被檢電壓互感器準(zhǔn)確度等級為0.1 級、0.2 級與0.5 級，依據(jù)JJG 314—2010《測量用電壓互感器檢定規(guī)程》 要求，標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器至少要比被檢電壓互感器高2 個準(zhǔn)確度等級，由于每提高一個準(zhǔn)確度等級標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器的成本都會增加，故標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器正確度等級僅需比被檢0.1 級電壓互感器高2 個準(zhǔn)確度等級，即0.02級標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器即可。在測量變比方面，計及三相四線制線路與三相三線制線路，標(biāo)準(zhǔn)器電壓等級選用常見10 kV 電壓等級，測量變比為2 種變比：10 kV／100 V 與，即10G2 型。在互感器材料選擇方面，10 kV 電壓互感器常用干式互感器，即HJS 型。綜上，標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器選用HJS-10G2 型標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器。

2.2 電壓互感器校驗儀

互感器校驗儀為嵌入自動化檢定系統(tǒng)中測量互感器誤差的工作計量器具，依據(jù)JJG 169—2010《互感器校驗儀檢定規(guī)程》要求，可將電壓互感器校驗儀準(zhǔn)確度等級定為2 級。標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器配置的二次電壓為100 V 或兩種情況，故電壓互感器校驗儀額定電壓須具有100 V 和自動切換功能。因此，電壓互感器校驗儀選用具有自動切換功能且目前最為常用的HEC-H 型電壓互感器校驗儀。

2.3 電壓互感器負(fù)荷箱

電壓互感器負(fù)荷箱為并聯(lián)接在被檢電壓互感器二次回路中的工作計量器具，在自動化檢定系統(tǒng)中同樣應(yīng)嵌入在系統(tǒng)內(nèi)部，同時具有體積輕便可自動切換負(fù)荷等功能。負(fù)荷箱受溫度影響較大，結(jié)合規(guī)程規(guī)范要求，負(fù)荷箱準(zhǔn)確度等級定為3 級。額定電壓同樣根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器的二次電壓配置為100 V 和兩種情況。由于被檢電壓互感器的額定負(fù)荷通常為5 VA，下限負(fù)荷為2.5 VA，故負(fù)荷箱的負(fù)荷點選用常見（2.5～80）VA 即可。綜上，負(fù)荷箱選用同時滿足以上技術(shù)條件且目前最為常用的FY98-5HV 型全自動程控電壓互感器負(fù)荷箱。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)器的硬件配置

以標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器為主標(biāo)準(zhǔn)器，電壓互感器為誤差測量裝置，電壓互感器為測量配套設(shè)備，得到標(biāo)準(zhǔn)器的硬件配置如表1 所示。

表1 標(biāo)準(zhǔn)器的硬件配置

3 標(biāo)準(zhǔn)器的溯源

為保證本自動化檢定系統(tǒng)整體誤差滿足要求，依據(jù)規(guī)程規(guī)范，對標(biāo)準(zhǔn)器送至國網(wǎng)遼寧計量中心采用省級最高標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行溯源。

3.1 標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器的溯源

標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器的上一級主標(biāo)準(zhǔn)器為工頻電壓比例標(biāo)準(zhǔn)裝置，其中10 kV 電壓比例標(biāo)準(zhǔn)裝置準(zhǔn)確度等級為0.002 級，高于標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器3 個準(zhǔn)確度等級，滿足溯源要求。依據(jù)JJG 314—2010《測量用電壓互感器檢定規(guī)程》要求［4］，以10 kV 電壓比例標(biāo)準(zhǔn)裝置為標(biāo)準(zhǔn)互感器、標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器為被檢互感器進(jìn)行檢定，得到100%額定電壓下10 kV／100 V 變比比值誤差和相位誤差值如表2 所示。依據(jù)規(guī)程要求，0.02 級電壓互感器比值誤差應(yīng)小于0.02%，相位誤差應(yīng)小于0.6′，表2 所有變比誤差值均滿足要求，HJS-10G2 型標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器合格。

表2 10 kV／100 V 變比比值誤差和相位誤差

3.2 電壓互感器校驗儀的溯源

電壓互感器校驗儀采用省級最高標(biāo)準(zhǔn)0.2 級HESH 型互感器校驗儀及負(fù)荷箱檢定裝置檢定。依據(jù)JJG 169—2010《互感器校驗儀》檢定規(guī)程要求，對極性指示器、絕緣電阻、儀器分辨力、誤差測量等項目進(jìn)行逐一檢定［5］，所有項目均滿足要求。HEC-H 型校驗儀檢定結(jié)果合格。

3.3 電壓互感器負(fù)荷箱的溯源

電壓互感器負(fù)荷箱同樣采用省級最高標(biāo)準(zhǔn)0.2級HESH 型互感器校驗儀及負(fù)荷箱檢定裝置校準(zhǔn)。依據(jù)JJF 1264—2010 《互感器負(fù)荷箱》 校準(zhǔn)規(guī)范要求，計算得出校準(zhǔn)結(jié)果不確定度U95=8.0×10-3，按照U95小于最大允許誤差的1／3 即8.0×10-3＜（1／3）×3%進(jìn)行校準(zhǔn)結(jié)果評審［6］，F(xiàn)Y98-5HV 型電壓互感器負(fù)荷箱滿足3 級負(fù)荷箱使用要求。

4 系統(tǒng)應(yīng)用

基于所配置電壓互感器自動化檢定系統(tǒng)對某0.2 級電壓互感器進(jìn)行檢定，檢定接線如圖2 所示。按照圖1 中流程，在檢定系統(tǒng)管理平臺中對輸送控制軟件和功能控制軟件事先設(shè)定好，啟動檢定控制軟件，完成對該0.2 級電壓互感器進(jìn)行自動檢定，100%額定電壓下檢定結(jié)果如表3 所示，依據(jù)JJG 314—2010《測量用電壓互感器檢定規(guī)程》［4］，0.2 級電壓互感器比值誤差應(yīng)小于0.2%，相位誤差應(yīng)小于10′，表3 比值誤差和相位誤差均滿足檢定規(guī)程要求，被檢0.2 級電壓互感器合格。

圖2 檢定接線

表3 0.2 級電壓互感器100%額定電壓下誤差值

5 結(jié)語

對新型計量用電壓互感器自動化檢定系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，將硬件分解為標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器、電壓互感器校驗儀和電壓互感器負(fù)荷箱3 部分，根據(jù)應(yīng)用對象合理配置技術(shù)參數(shù)，并采用省級最高標(biāo)準(zhǔn)對上述設(shè)備逐一進(jìn)行溯源，保證系統(tǒng)本身計量特性合格，最后以一0.2 級電壓互感器為例對系統(tǒng)整體進(jìn)行自動化應(yīng)用，被檢電壓互感器誤差合格，系統(tǒng)整體應(yīng)用良好。本研究為電壓互感器自動化檢定工作積累了寶貴經(jīng)驗，為今后開展不同電壓等級互感器檢定工作奠定了良好基礎(chǔ)。