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，計量用低壓電流互感器的檢定工作大多是通過低壓電流互感器自動化檢定系統完成的。該系統的誤差檢定工位可實現自動接線，并利用數字式電子校驗儀，根據電流互感器的等效模型計算電流互感器在不同額定電流下的比差和角差數據。通過大量的試驗測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誤差數據的影響，并通過數據分析發現了同一準確級、不同電流比的互感器之間尚不具有統一的規律。

關鍵詞：電流互感器；比差；角差；標準偏差

中圖分類號：TM452 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.10.015

計量用電流互感器是電能計量裝置的重要組成部分之一，而比差和角差是實時評估電流互感器檢測精度的重要指標。一旦比差和角差的數值過大，則會導致電能計量誤差增大。目前，我國的電力系統對計量用電流互感器的維護和檢測工作大部分是由電力計量部門進行的。具體檢測流程為：將被檢互感器和標準互感器的二次側連接至標準負荷，將大電流源同時接入被檢測互感器和標準互感器，并對比標準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。隨著自動檢定水平的提升，各網省電力公司逐步開始引入自動檢定系統，12臺電流互感器輸送至誤差檢定工位后，可通過自動拆接線和檢測儀器對計量用電流互感器進行檢測和試驗，完成對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對檢定結果的影響尚沒有相關定論。本文通過大量的試驗探索了通道切換和互感器切換兩種不同切換方式對檢測精度的影響，并通過數據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時測定相量方向，當二次電流相量超前一次電流相量時為正，通常以分（`）或厘?。╟rad）表示。

2 計量用電流互感器誤差限值

電流互感器的準確等級，即測量誤差（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等為測量線圈等級，其對20%～120%負荷范圍內的精度要求較高，一般取4個負荷點測量其誤差；帶“S”的為特殊電流互感器，其對1%～20%負荷范圍內的精度要求較高，一般取5個負荷點測量其誤差；5P和10P的電流互感器一般用于保護接繼電器，即要求在短路電流下的復合誤差小于一定的值，5P即<5%，10P即<10%.因此，電流互感器根據其用途確定了不同的準確度，即不同電流范圍內的誤差精度?！稖y量用電流互感器檢定規程》（JJG 313—2010）中明確規定了各準確度等級誤差不得超過的限值。

3 現場試驗比對及結果

3.1 試驗方案

利用國網天津市電力公司的自動化檢定線，選用型號為LMZ1D-0.5，準確級為0.2S，電流比為200∶5 A的12只互感器作為樣本進行檢定試驗，樣本標號為1～12.具體實驗流程為：采用通道切換法，通過全通道找點測試軟件，將12只互感器同時升流，分別記錄每個樣本升流至滿載的1%、5%、20%、100%、120%時的比差和角差，重復測試20次；采用互感器切換法，通過單通道找點測試軟件，將12只互感器逐一升流，記錄每個樣本升流至滿載的1%、5%、20%、100%、120%時的比差和角差，重復測試20次；對測試儀記錄數據進行整理和分析，研究兩種切換方式對檢定精度的影響。此外，為了探索相同型號、電流比的互感器是否具有相同的規律，選取了電流比為600∶5 A的12只互感器作為樣本，樣本標號為13～24，重復上述試驗并進行了數據分析。

3.2 數據分析

在《物理學》中，進行重復性測量時測量數值集合的標準差可代表測量的精確度。在本試驗中的兩種不同切換方式下，分別計算了24個樣本升壓至滿載的1%、5%、20%、100%、120%時的比差和角差的標準偏差，計算公式如下：

根據現場的實踐經驗，滿載5%和滿載100%時的測試數據對互感器的精度校驗更具有指導意義，因此，在表1數據的基礎上，對比了兩種不同變比共計24個樣本在滿載5%和滿載100%時的比差和角差數據，具體如圖1、圖2、圖3和圖4所示。

另一方面，對于兩種準確級均為0.2S的不同變比的互感器，每個樣本利用通道切換法和互感器切換法各測試20次后，通過數據處理提取出20次測試數據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行對比，結果如圖5所示。

3.3 試驗結論

從圖1、圖2、圖3和圖4的對比結果中可以發現，對于電流比為200∶5 A，準確級為0.2S的電流互感器，在滿載5%時采用互感器切換法在整體上優于通道切換法，而在滿載100%時采用互感器切換法明顯優于通道切換法。從檢測時間上考慮，互感器切換法的平均檢測時間為1 227 s，通道切換法的平均檢測時間為314 s。因此，對于電流比為200∶5 A的互感器，采用互感器切換法的檢測精度更高，但耗時較長，在不考慮檢測效率的情況下，可優先采用互感器切換法；對于電流比為600∶5 A，準確級為0.2S的電流互感器，在滿載5%時應優先采用互感器切換法，而在滿載100%時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的互感器運行規律并不相同，在需要考慮檢測效率的情況下，應優先采用通道切換法。

從圖5的對比結果中可發現，對于兩種不同變比的互感器，采用兩種不同的切換方式時，得到的最大比差和角差數值均低于國標中規定的限值。因此，無論采用哪種切換方式，均符合檢定規范的要求。

4 結束語

本文以準確級為0.2S的兩種不同變比的互感器為樣本，通過大量試驗探索了自動化檢測系統中誤差檢定工位采用不同切換方式時對檢定精度的影響。試驗結果表明，對于電流比為200∶5 A 的電流互感器，雖然采用互感器切換法的用時較長，但校驗精度較高。然而，通過對電流比為600∶5 A的電流互感器進行試驗后發現，這一規律并不適合直接應用于其他變比的電流互感器。因此，下一步將選取其他型號、準確級和電流比的樣本進行對比，探索其是否存在普遍規律。

〔編輯：張思楠〕