计量用电压互感器自动化检定系统配置与应用研究

董恩源，刘 罡，周 浩，姜春阳，房 琛

（1.大连理工大学，辽宁 大连 116024；2.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006；3.中国电力科学研究院，湖北 武汉 430074；4.大连电力建筑工程公司，辽宁 大连 116021）

0 引言

电压互感器自动化检定系统是电力营销智能电网战略实施的重要配套设备［1］，国家电网有限公司在营销计量［2019］2 号文《2019 年营销计量工作要点》） 中明确指出要完善计量用互感器自动检测能力。目前，各级电能计量机构普遍采用传统人工或半自动电压互感器检定模式，存在检定效率低、劳动强度大等缺点。针对上述问题，配置了一套计量用10 kV 电压互感器自动化检定系统，通过检定系统管理平台调用内部接口实现计量用电压互感器全自动检定过程。对该系统的软件系统和标准器硬件配置进行分析，对主标准器进行溯源，并对系统整体进行应用研究。

1 系统软件配置

软件系统结构如图1 所示，主要由检定系统管理平台、输送控制软件、检定控制软件、功能控制软件和内部接口等部分组成［2］。

1.1 检定系统管理平台

检定系统管理平台为软件系统结构主要组成部分，其主要功能是进行任务管理，完成自动输送设施、自动输送装置以及其他功能设备间的动作协调、完成检定系统与上级调度系统的信息交互等，实现电压互感器输运、检定、检测等作业的全过程自动化、智能化。

1.2 输送控制软件

输送控制软件用以实现对自动输送设备各功能单元机械动作的控制，以及对各功能模块状态的监控，并与检定控制软件、功能控制软件配合实现互感器上料、输送、外观检查、自动拆接线、工频耐压试验、感应耐压试验、二次匝数绝缘强度试验、基本误差测量、磁饱和裕度测量、电子标签加解密读写、分选贴标、下料、后处理等功能。

1.3 检定控制软件

检定控制软件负责对电压互感器自动互感器装置的控制，与输送控制软件配合完成互感器外观检查、自动接拆线、工频耐压试验、感应耐压试验、二次匝数绝缘强度试验、基本误差测量、磁饱和裕度测量的试验要求。

1.4 功能控制软件

功能控制软件负责对其他自动功能设备的控制，与输送控制软件、检定控制软件配合完成互感器电子标签加解密读写。

1.5 内部接口

内部接口为连接检定系统管理平台与输送控制软件、检定控制软件、功能控制软件的纽带，其应符合共享性、安全性、可扩充性、兼容性等要求。数据通信采用XML 标准语言格式，同时对传输数据进行加密。

图1 软件系统结构

2 标准器硬件配置

标准器作为系统硬件重要组成部分，其选型与配置是系统硬件配置的核心。计量用电压互感器标准器包括标准电压互感器、电压互感器校验仪和电压互感器负荷箱3 部分［3］。

2.1 标准电压互感器

自动化检定系统常用的被检电压互感器准确度等级为0.1 级、0.2 级与0.5 级，依据JJG 314—2010《测量用电压互感器检定规程》 要求，标准电压互感器至少要比被检电压互感器高2 个准确度等级，由于每提高一个准确度等级标准电压互感器的成本都会增加，故标准电压互感器正确度等级仅需比被检0.1 级电压互感器高2 个准确度等级，即0.02级标准电压互感器即可。在测量变比方面，计及三相四线制线路与三相三线制线路，标准器电压等级选用常见10 kV 电压等级，测量变比为2 种变比：10 kV／100 V 与，即10G2 型。在互感器材料选择方面，10 kV 电压互感器常用干式互感器，即HJS 型。综上，标准电压互感器选用HJS-10G2 型标准电压互感器。

2.2 电压互感器校验仪

互感器校验仪为嵌入自动化检定系统中测量互感器误差的工作计量器具，依据JJG 169—2010《互感器校验仪检定规程》要求，可将电压互感器校验仪准确度等级定为2 级。标准电压互感器配置的二次电压为100 V 或两种情况，故电压互感器校验仪额定电压须具有100 V 和自动切换功能。因此，电压互感器校验仪选用具有自动切换功能且目前最为常用的HEC-H 型电压互感器校验仪。

2.3 电压互感器负荷箱

电压互感器负荷箱为并联接在被检电压互感器二次回路中的工作计量器具，在自动化检定系统中同样应嵌入在系统内部，同时具有体积轻便可自动切换负荷等功能。负荷箱受温度影响较大，结合规程规范要求，负荷箱准确度等级定为3 级。额定电压同样根据标准电压互感器的二次电压配置为100 V 和两种情况。由于被检电压互感器的额定负荷通常为5 VA，下限负荷为2.5 VA，故负荷箱的负荷点选用常见（2.5～80）VA 即可。综上，负荷箱选用同时满足以上技术条件且目前最为常用的FY98-5HV 型全自动程控电压互感器负荷箱。

2.4 标准器的硬件配置

以标准电压互感器为主标准器，电压互感器为误差测量装置，电压互感器为测量配套设备，得到标准器的硬件配置如表1 所示。

表1 标准器的硬件配置

3 标准器的溯源

为保证本自动化检定系统整体误差满足要求，依据规程规范，对标准器送至国网辽宁计量中心采用省级最高标准进行溯源。

3.1 标准电压互感器的溯源

标准电压互感器的上一级主标准器为工频电压比例标准装置，其中10 kV 电压比例标准装置准确度等级为0.002 级，高于标准电压互感器3 个准确度等级，满足溯源要求。依据JJG 314—2010《测量用电压互感器检定规程》要求［4］，以10 kV 电压比例标准装置为标准互感器、标准电压互感器为被检互感器进行检定，得到100%额定电压下10 kV／100 V 变比比值误差和相位误差值如表2 所示。依据规程要求，0.02 级电压互感器比值误差应小于0.02%，相位误差应小于0.6′，表2 所有变比误差值均满足要求，HJS-10G2 型标准电压互感器合格。

表2 10 kV／100 V 变比比值误差和相位误差

3.2 电压互感器校验仪的溯源

电压互感器校验仪采用省级最高标准0.2 级HESH 型互感器校验仪及负荷箱检定装置检定。依据JJG 169—2010《互感器校验仪》检定规程要求，对极性指示器、绝缘电阻、仪器分辨力、误差测量等项目进行逐一检定［5］，所有项目均满足要求。HEC-H 型校验仪检定结果合格。

3.3 电压互感器负荷箱的溯源

电压互感器负荷箱同样采用省级最高标准0.2级HESH 型互感器校验仪及负荷箱检定装置校准。依据JJF 1264—2010 《互感器负荷箱》 校准规范要求，计算得出校准结果不确定度U95=8.0×10-3，按照U95小于最大允许误差的1／3 即8.0×10-3＜（1／3）×3%进行校准结果评审［6］，FY98-5HV 型电压互感器负荷箱满足3 级负荷箱使用要求。

4 系统应用

基于所配置电压互感器自动化检定系统对某0.2 级电压互感器进行检定，检定接线如图2 所示。按照图1 中流程，在检定系统管理平台中对输送控制软件和功能控制软件事先设定好，启动检定控制软件，完成对该0.2 级电压互感器进行自动检定，100%额定电压下检定结果如表3 所示，依据JJG 314—2010《测量用电压互感器检定规程》［4］，0.2 级电压互感器比值误差应小于0.2%，相位误差应小于10′，表3 比值误差和相位误差均满足检定规程要求，被检0.2 级电压互感器合格。

图2 检定接线

表3 0.2 级电压互感器100%额定电压下误差值

5 结语

对新型计量用电压互感器自动化检定系统软件结构进行分析，将硬件分解为标准电压互感器、电压互感器校验仪和电压互感器负荷箱3 部分，根据应用对象合理配置技术参数，并采用省级最高标准对上述设备逐一进行溯源，保证系统本身计量特性合格，最后以一0.2 级电压互感器为例对系统整体进行自动化应用，被检电压互感器误差合格，系统整体应用良好。本研究为电压互感器自动化检定工作积累了宝贵经验，为今后开展不同电压等级互感器检定工作奠定了良好基础。