互感器误差及伏安特性测试仪电压基本误差的量值溯源

赵斯衎 林艳红

摘 要：互感器误差及伏安特性测试仪主要是对互感器的伏安特性进行试验的专用仪器，是继电保护测试和高压绝缘测试的专业检测仪器。此类仪器，各个厂家的名称不同，参数不一，但是，基本误差作为其基本参数，是此类仪器的标准配置。为此，本文从电磁计量专业出发，以电压互感器基本误差为例，对该部分功能进行校准分析，从而达到量值溯源的目的。

关键词：互感器;基本误差;量值溯源

中图分类号：TM835文献标识码：A文章编号：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，Fuzhou 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

互感器伏安特性测试仪主要由调压系统、变压器、电压和电流测量系统等部分组成，可以对电流互感器或电压互感器的基本误差、极性、变比、二次回路负载等参数进行检测，是现场进行互感器交接试验、预防性试验的常规设备，在电力工程领域已得到广泛运用。厂家不同，设备的名称也不相同，如其也可叫作互感器综合测试仪、互感器伏安特性测试仪、互感器误差特性测试仪等。而基本误差作为测试仪主要技术参数，数据结果的准确与否，直接影响着互感器伏安特性测试仪的优劣程度，也间接决定了互感器交接试验、预防性试验的准确性与可靠性。综上所述，有必要制定一套规范的校准方法，解决此类仪器基本误差的量值溯源问题。

2 电压互感器基本误差功能的校准

互感器误差及伏安特性测试仪的基本误差功能，主要是为了进行互感器的出厂试验，通过对互感器基本误差数据的判断，得出所测互感器的优劣。因此，此类仪器该部分功能是否准确可靠，直接影响着互感器的出厂结果。对比各个厂家不同型号的互感器伏安特性测试仪，以测试仪的电压互感器基本误差测试功能为例，结合电磁专业计量中校准仪器的特点进行分析。

如图1所示，用标准电压互感器对被校测试仪的电压基本误差进行校准。由于此类仪器自身精度多为0.2级或0.5级，因此，其基本误差测试结果应按《测量用电压互感器检定规程》（JJG 314—2010）中规定的修约间隔的整数倍进行修约[1]，如表1所示。然后对修约后的数据结果进行判定，电压基本误差结果不得超过表2所示限值。

3 校准结果的评定与分析

选用量程为（2 000～10 000） V/100 V的0.01级标准电压互感器作为测量标准，建立测量模型，进行评定与分析。

比值差为：

式中：[f0]为测试仪所测量到的比值差;[fp]为标准电压互感器在相应校准点的比值差;[fx]为测试仪的比值差。

相位差为：

式中：[δ0]为测试仪所测量到的相位差;[δp]为标准电压互感器在相应校准点的相位差;[δx]为测试仪的相位差。

3.1 标准不确定度分量的评定

3.1.1 重复性引入的不确定度。用标准电压互感器，在10 000V/100V档、100%额定电压点时，在重复条件下进行10次独立测量，得到测量列（每次测量均重新接线），如表3、表4所示。

根据公式（3）可得比值差和相位差各额定电压百分点的实验标准差，结果分别如表5、表6所示。

式中，[S]為试验标准差;[n]为测量次数;[ri]为第[i]次测量时的误差;[r]为各次测量误差的平均值。

3.1.2 标准器引入的不确定度。标准器引入的误差不大于被校基本误差限值的1/5，标准器引入的不确定度按均匀分布估计，如表7、表8所示。

3.1.3 负载响应能力引入的不确定度。当负载响应时被校仪器输出信号的变化根据实际情况的合理性，确定为误差限值的1/10，按正态分布估计分别如表9、表10所示。

3.1.4 上级标准的传递误差引入的不确定度。使用0.002级双级电压互感器来检定本次校准使用的标准器，传递误差引入的不确定度按均匀分布估计为：[u4fx]=0.002%/[3]=0.001 2%，[u4δx]=0.069′/[3]=0.04′

3.1.5 被校仪器误差修约引入的不确定度。0.5级电压互感器比值差的修约间隔为0.05%，分散区间的半宽为0.025%;相位差的修约间隔为2′，分散区间的半宽为1′。误差修约引入的不确定度按均匀分布估计为：[u5fx]=0.025%/[3]=0.014%，[u5δx]=1′/[3]=0.577′。

3.2 不确定度分量及合成标准不确定度的评定

比值差与相位差不确定度分量及合成标准不确定度评定结果见表11、表12示。

3.3 扩展不确定度

取包含因子[k]=2，则变比为10 000 V/100 V时，比值差和相位差各额定电压百分点的扩展不确定度表示见表13。

4 结语

不同型号、不同名称的互感器伏安特性测试仪作为继电保护和高压绝缘专业的专门检测仪器，已在电力工程领域得到广泛应用。此类仪器，各个厂家的名称不同，参数不一，但是，互感器的基本误差作为其基本参数，是此类仪器的标准配置。为此，本文从电磁计量专业出发，以电压互感器的基本误差进行校准分析，从而达到量值溯源的目的，为今后该类仪器的更新发展提供了技术依据。

参考文献：

[1]国家质量监督检验检疫总局.测量用电压互感器检定规程：JJG 314—2010[S].北京：中国计量出版社，2010.