趙斯衎 林艷紅

摘 要：互感器誤差及伏安特性測(cè)試儀主要是對(duì)互感器的伏安特性進(jìn)行試驗(yàn)的專用儀器，是繼電保護(hù)測(cè)試和高壓絕緣測(cè)試的專業(yè)檢測(cè)儀器。此類儀器，各個(gè)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(jì)量專業(yè)出發(fā)，以電壓互感器基本誤差為例，對(duì)該部分功能進(jìn)行校準(zhǔn)分析，從而達(dá)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(hào)：TM835文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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(cè)試儀主要由調(diào)壓系統(tǒng)、變壓器、電壓和電流測(cè)量系統(tǒng)等部分組成，可以對(duì)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(jìn)行檢測(cè)，是現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行互感器交接試驗(yàn)、預(yù)防性試驗(yàn)的常規(guī)設(shè)備，在電力工程領(lǐng)域已得到廣泛運(yùn)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(cè)試儀、互感器伏安特性測(cè)試儀、互感器誤差特性測(cè)試儀等。而基本誤差作為測(cè)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(cè)試儀的優(yōu)劣程度，也間接決定了互感器交接試驗(yàn)、預(yù)防性試驗(yàn)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(wèn)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(cè)試儀的基本誤差功能，主要是為了進(jìn)行互感器的出廠試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)互感器基本誤差數(shù)據(jù)的判斷，得出所測(cè)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(duì)比各個(gè)廠家不同型號(hào)的互感器伏安特性測(cè)試儀，以測(cè)試儀的電壓互感器基本誤差測(cè)試功能為例，結(jié)合電磁專業(yè)計(jì)量中校準(zhǔn)儀器的特點(diǎn)進(jìn)行分析。

如圖1所示，用標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器對(duì)被校測(cè)試儀的電壓基本誤差進(jìn)行校準(zhǔn)。由于此類儀器自身精度多為0.2級(jí)或0.5級(jí)，因此，其基本誤差測(cè)試結(jié)果應(yīng)按《測(cè)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(jìn)行修約[1]，如表1所示。然后對(duì)修約后的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行判定，電壓基本誤差結(jié)果不得超過(guò)表2所示限值。

3 校準(zhǔn)結(jié)果的評(píng)定與分析

選用量程為（2 000～10 000） V/100 V的0.01級(jí)標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器作為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，建立測(cè)量模型，進(jìn)行評(píng)定與分析。

比值差為：

式中：[f0]為測(cè)試儀所測(cè)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(diǎn)的比值差;[fx]為測(cè)試儀的比值差。

相位差為：

式中：[δ0]為測(cè)試儀所測(cè)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(diǎn)的相位差;[δx]為測(cè)試儀的相位差。

3.1 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)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(diǎn)時(shí)，在重復(fù)條件下進(jìn)行10次獨(dú)立測(cè)量，得到測(cè)量列（每次測(cè)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(diǎn)的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差，結(jié)果分別如表5、表6所示。

式中，[S]為試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差;[n]為測(cè)量次數(shù);[ri]為第[i]次測(cè)量時(shí)的誤差;[r]為各次測(cè)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校基本誤差限值的1/5，標(biāo)準(zhǔn)器引入的不確定度按均勻分布估計(jì)，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(shí)被校儀器輸出信號(hào)的變化根據(jù)實(shí)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(jì)分別如表9、表10所示。

3.1.4 上級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的傳遞誤差引入的不確定度。使用0.002級(jí)雙級(jí)電壓互感器來(lái)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(jì)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(jí)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(jì)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(píng)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(píng)定結(jié)果見(jiàn)表11、表12示。

3.3 擴(kuò)展不確定度

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

4 結(jié)語(yǔ)

不同型號(hào)、不同名稱的互感器伏安特性測(cè)試儀作為繼電保護(hù)和高壓絕緣專業(yè)的專門(mén)檢測(cè)儀器，已在電力工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。此類儀器，各個(gè)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(jì)量專業(yè)出發(fā)，以電壓互感器的基本誤差進(jìn)行校準(zhǔn)分析，從而達(dá)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(xiàn)：

[1]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.測(cè)量用電壓互感器檢定規(guī)程：JJG 314—2010[S].北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2010.