[发明专利]一种电压互感器电压系数串并联两步测量线路及方法

说明书

本发明提供了电压互感器的电压系数测量领域的一种电压互感器电压系数串并联两步测量线路及方法，线路包括被测电压互感器T₀、半绝缘电压互感器T₁、全绝缘电压互感器T₂₃、工频高压发生器T_D、双级感应分压器IVD；全绝缘电压互感器T₂₃与半绝缘电压互感器T₁的一次串联或者并联后，与工频高压发生器T_D连接；全绝缘电压互感器T₂₃与半绝缘电压互感器T₁的二次串联，二次输出级联双级感应分压器IVD；被测电压互感器T₀的一次与工频高压发生器T_D连接。本发明的优点在于：简化了测量电压互感器电压系数的过程，与传统串联加法的“三步法”比，在减小实验过程工作量的同时，更重要的是相应地减小了二次串、并联状态改变带来的测量固有误差变化，从而显著减小对测量不确定的贡献。

技术领域

本发明涉及电压互感器的电压系数测量领域，特别指一种电压互感器比例误差电压系数串并联两步测量线路及方法。

背景技术

为了确保电能公平贸易，供用电关口的测量互感器需要定期计量检定。因此，标准电压互感器的量值准确对电能公平贸易、电力设备和线路损耗准确计量都有重要意义。如，大容量空心电抗器的功率因数典型值为0.001～0.004，如果损耗测量误差溯源要达到小于1％，电压比例标准的准确度就需要高于0.001％。2014年，中国计量科学研究院研制了一套10kV到0.0002级到0.001级、电压系数(2-5)×10^-6的双级标准电压互感器(包括半绝缘和全绝缘)，并通过电压互感器串联加法和高压标准电容器法评定了该互感器的电压系数(IEEE TIM,2015，64(6)：1381；中国发明专利号：ZL 2014 1 0483352.7)。

电压互感器的电压系数测量方法是高压比例溯源研究的重点。1954年，德国学者Forger和Zinn首次提出了“互感器电压串并联加法”原理，即采用两台已知比率的电压互感器串联得到新比率的方法。1958年，Zinn利用该方法，从100V开始，经12次相加在德国PTB建立了120kV电磁式工频电压比例标准，不确定度为1.2×10^-5。

1991年，国家高电压计量站在“互感器串并联加法”的基础上进行改进，完成了“基于全绝缘电压互感器的串联加法线路的研究”(中国发明专利号：CN 90100301.8)，并建立了我国110kV工频电压比例标准装置，比例不确定度达到1×10^-5(计量学报,1992,13(3):221)。

基于全绝缘电压互感器的串联加法线路研究中，三次测量时屏蔽电位的变化产生的屏蔽泄漏对误差特性影响相对较大，而且随着电压等级的升高，影响会进一步加大。2009年国家高电压计量站在研制1000kV串联型电压互感器的基础上，提出了“半绝缘加法”(中国发明专利号201110185680.9)，采用半绝缘加法，对工频比例标准进行了测量，准确度达到0.002级，测量不确定度减小到5×10^-6(供用电，2013，30(2)：71)。

2013年，广东电网公司电力科学研究院提出了的“测量电压互感器电压系数的线路及方法”，概括为“单级互感器叠加原理测量法”(中国发明专利号201310154185.7)，描述了使用两台额定电压比相同的屏蔽型接地电压互感器和一台隔离变压器组成一个无源线性电路，利用线性电路激励与响应的叠加性，通过组成该无源线性电路的电压互感器的屏蔽误差在叠加的过程中相互抵消，克服了电压互感器屏蔽误差对串联加法线路的影响。然而，不同制造者设计的电压互感器屏蔽结构和电位各有差异，比如，有些全绝缘电压互感器的屏蔽电位位于1/2高压额定电位处，使用叠加原理时屏蔽电位的连续点受到限制可能不易实施。