互感器檢定裝置切換方式研究

黃曉斌+劉裕德+張維平+高大智

摘 要：目前，計(jì)量用低壓電流互感器的檢定工作大多是通過(guò)低壓電流互感器自動(dòng)化檢定系統(tǒng)完成的。該系統(tǒng)的誤差檢定工位可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)接線，并利用數(shù)字式電子校驗(yàn)儀，根據(jù)電流互感器的等效模型計(jì)算電流互感器在不同額定電流下的比差和角差數(shù)據(jù)。通過(guò)大量的試驗(yàn)測(cè)試了電流互感器的比差和角差，研究了通道切換和互感器切換兩種不同切換方式對(duì)誤差數(shù)據(jù)的影響，并通過(guò)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)了同一準(zhǔn)確級(jí)、不同電流比的互感器之間尚不具有統(tǒng)一的規(guī)律。

關(guān)鍵詞：電流互感器；比差；角差；標(biāo)準(zhǔn)偏差

中圖分類號(hào)：TM452 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.10.015

計(jì)量用電流互感器是電能計(jì)量裝置的重要組成部分之一，而比差和角差是實(shí)時(shí)評(píng)估電流互感器檢測(cè)精度的重要指標(biāo)。一旦比差和角差的數(shù)值過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致電能計(jì)量誤差增大。目前，我國(guó)的電力系統(tǒng)對(duì)計(jì)量用電流互感器的維護(hù)和檢測(cè)工作大部分是由電力計(jì)量部門進(jìn)行的。具體檢測(cè)流程為：將被檢互感器和標(biāo)準(zhǔn)互感器的二次側(cè)連接至標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷，將大電流源同時(shí)接入被檢測(cè)互感器和標(biāo)準(zhǔn)互感器，并對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)互感器的輸出與被檢互感器的輸出，從而獲得被檢互感器的比差和角差。隨著自動(dòng)檢定水平的提升，各網(wǎng)省電力公司逐步開(kāi)始引入自動(dòng)檢定系統(tǒng)，12臺(tái)電流互感器輸送至誤差檢定工位后，可通過(guò)自動(dòng)拆接線和檢測(cè)儀器對(duì)計(jì)量用電流互感器進(jìn)行檢測(cè)和試驗(yàn)，完成對(duì)電流互感器比差和角差的校核。目前，接線完畢后不同切換方式會(huì)對(duì)檢定結(jié)果的影響尚沒(méi)有相關(guān)定論。本文通過(guò)大量的試驗(yàn)探索了通道切換和互感器切換兩種不同切換方式對(duì)檢測(cè)精度的影響，并通過(guò)數(shù)據(jù)分析得出了不同電流比的電流互感器的最佳切換方式。

1 電流互感器的比差和角差

互感器的一次電流與二次電流相量的相位之差為角差。在互感器的相位差為0時(shí)測(cè)定相量方向，當(dāng)二次電流相量超前一次電流相量時(shí)為正，通常以分（`）或厘弧（crad）表示。

2 計(jì)量用電流互感器誤差限值

電流互感器的準(zhǔn)確等級(jí)，即測(cè)量誤差（精度），一般分為0.2，0.5，1.0，0.2S，0.5S，5P和10P等。其中，0.2，0.5等為測(cè)量線圈等級(jí)，其對(duì)20%～120%負(fù)荷范圍內(nèi)的精度要求較高，一般取4個(gè)負(fù)荷點(diǎn)測(cè)量其誤差；帶“S”的為特殊電流互感器，其對(duì)1%～20%負(fù)荷范圍內(nèi)的精度要求較高，一般取5個(gè)負(fù)荷點(diǎn)測(cè)量其誤差；5P和10P的電流互感器一般用于保護(hù)接繼電器，即要求在短路電流下的復(fù)合誤差小于一定的值，5P即<5%，10P即<10%.因此，電流互感器根據(jù)其用途確定了不同的準(zhǔn)確度，即不同電流范圍內(nèi)的誤差精度。《測(cè)量用電流互感器檢定規(guī)程》（JJG 313—2010）中明確規(guī)定了各準(zhǔn)確度等級(jí)誤差不得超過(guò)的限值。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)比對(duì)及結(jié)果

3.1 試驗(yàn)方案

利用國(guó)網(wǎng)天津市電力公司的自動(dòng)化檢定線，選用型號(hào)為L(zhǎng)MZ1D-0.5，準(zhǔn)確級(jí)為0.2S，電流比為200∶5 A的12只互感器作為樣本進(jìn)行檢定試驗(yàn)，樣本標(biāo)號(hào)為1～12.具體實(shí)驗(yàn)流程為：采用通道切換法，通過(guò)全通道找點(diǎn)測(cè)試軟件，將12只互感器同時(shí)升流，分別記錄每個(gè)樣本升流至滿載的1%、5%、20%、100%、120%時(shí)的比差和角差，重復(fù)測(cè)試20次；采用互感器切換法，通過(guò)單通道找點(diǎn)測(cè)試軟件，將12只互感器逐一升流，記錄每個(gè)樣本升流至滿載的1%、5%、20%、100%、120%時(shí)的比差和角差，重復(fù)測(cè)試20次；對(duì)測(cè)試儀記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，研究?jī)煞N切換方式對(duì)檢定精度的影響。此外，為了探索相同型號(hào)、電流比的互感器是否具有相同的規(guī)律，選取了電流比為600∶5 A的12只互感器作為樣本，樣本標(biāo)號(hào)為13～24，重復(fù)上述試驗(yàn)并進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析。

3.2 數(shù)據(jù)分析

在《物理學(xué)》中，進(jìn)行重復(fù)性測(cè)量時(shí)測(cè)量數(shù)值集合的標(biāo)準(zhǔn)差可代表測(cè)量的精確度。在本試驗(yàn)中的兩種不同切換方式下，分別計(jì)算了24個(gè)樣本升壓至滿載的1%、5%、20%、100%、120%時(shí)的比差和角差的標(biāo)準(zhǔn)偏差，計(jì)算公式如下：

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，滿載5%和滿載100%時(shí)的測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)互感器的精度校驗(yàn)更具有指導(dǎo)意義，因此，在表1數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)比了兩種不同變比共計(jì)24個(gè)樣本在滿載5%和滿載100%時(shí)的比差和角差數(shù)據(jù)，具體如圖1、圖2、圖3和圖4所示。

另一方面，對(duì)于兩種準(zhǔn)確級(jí)均為0.2S的不同變比的互感器，每個(gè)樣本利用通道切換法和互感器切換法各測(cè)試20次后，通過(guò)數(shù)據(jù)處理提取出20次測(cè)試數(shù)據(jù)中比差和角差的最大值，并與0.2S電流互感器的誤差限值進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖5所示。

3.3 試驗(yàn)結(jié)論

從圖1、圖2、圖3和圖4的對(duì)比結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于電流比為200∶5 A，準(zhǔn)確級(jí)為0.2S的電流互感器，在滿載5%時(shí)采用互感器切換法在整體上優(yōu)于通道切換法，而在滿載100%時(shí)采用互感器切換法明顯優(yōu)于通道切換法。從檢測(cè)時(shí)間上考慮，互感器切換法的平均檢測(cè)時(shí)間為1 227 s，通道切換法的平均檢測(cè)時(shí)間為314 s。因此，對(duì)于電流比為200∶5 A的互感器，采用互感器切換法的檢測(cè)精度更高，但耗時(shí)較長(zhǎng)，在不考慮檢測(cè)效率的情況下，可優(yōu)先采用互感器切換法；對(duì)于電流比為600∶5 A，準(zhǔn)確級(jí)為0.2S的電流互感器，在滿載5%時(shí)應(yīng)優(yōu)先采用互感器切換法，而在滿載100%時(shí)采用互感器切換法明顯劣于通道切換法。因此，電流比為600∶5 A的互感器和電流比為200∶5 A的互感器運(yùn)行規(guī)律并不相同，在需要考慮檢測(cè)效率的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用通道切換法。

從圖5的對(duì)比結(jié)果中可發(fā)現(xiàn)，對(duì)于兩種不同變比的互感器，采用兩種不同的切換方式時(shí)，得到的最大比差和角差數(shù)值均低于國(guó)標(biāo)中規(guī)定的限值。因此，無(wú)論采用哪種切換方式，均符合檢定規(guī)范的要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文以準(zhǔn)確級(jí)為0.2S的兩種不同變比的互感器為樣本，通過(guò)大量試驗(yàn)探索了自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)中誤差檢定工位采用不同切換方式時(shí)對(duì)檢定精度的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于電流比為200∶5 A 的電流互感器，雖然采用互感器切換法的用時(shí)較長(zhǎng)，但校驗(yàn)精度較高。然而，通過(guò)對(duì)電流比為600∶5 A的電流互感器進(jìn)行試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，這一規(guī)律并不適合直接應(yīng)用于其他變比的電流互感器。因此，下一步將選取其他型號(hào)、準(zhǔn)確級(jí)和電流比的樣本進(jìn)行對(duì)比，探索其是否存在普遍規(guī)律。

〔編輯：張思楠〕