中性点逼近地电位的Y/y_０三相电压互感器误差检测方法

中性点逼近地电位的Y/y_０三相电压互感器误差检测方法
【专利摘要】一种中性点逼近地电位的三相电压互感器误差检测方法，在检定接线方式三相电压互感器时，采用幅值对称度小于0.2%、相位对称度小于0.2°的程控数字式三相电压电源，解决了三相电压电源的对称度的问题，采用三台准确度等级为0.02%的全绝缘三相升压器，解决了三相升压器输出电压的对称度的问题；采用三个准确度等级为0.2%的电导作为三相电压互感器二次负荷，解决了试品三相电压互感器二次负荷的对称度的问题；采用电导作为三相电压互感器二次负荷有效解决了上述问题。本发明利用现有的三台准确度等级满足检定要求的标准电压互感器、互感器误差检测装置等检定设备，可实现试品三相电压互感器中性点逼近地电位。具有方法科学、实用、可操作性强、成本低等优点。
【专利说明】
中性点逼近地电位的Y/yoH相电压互感器误差检测方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种中性点逼近地电位的Y/yoS相电压互感器误差检测方法，属电测 量技术领域。
【背景技术】
[0002] 我国35kV及W下电网采用中性点绝缘系统，该电压范围的S相S元件电压互感器 通常为S相S柱型，该型S相电压互感器通常接线为Y/yo接线方式，除用于绝缘监测外，还 用于测量与电能计量。=相电压互感器设及电网的安全、稳定运行，全性能质量检测时必须 依据JJG1021《电力互感器检定规程》进行检测，§6.3.4.3使用标准电压互感器的比较法线 路："检定=相五柱电压互感器，应施加=相高压电源，在被测相与地间接入标准电压互感 器，被测相二次绕组接人电压负荷箱，用比较法测量误差。"、"如果=相五柱电压互感器二 次回路负荷接成V形，检定时可W在二次回路相间用两台电压负荷箱接成V形负荷，在被测 相间接人不接地标准电压互感器，按不接地电压互感器检定，并在检定证书中对接线方式 和检定结果加W说明。"采用传统设备检验方法(见图1)，同轴=相自偶调压器将=相电压 调至所需电压值，每相级联的单相自偶调压器将=相电压调至幅值对称状态，该方法存在 W下缺陷：相位不可调节完全依靠电网=相的相位对称状态；当电网电压出现正常波动时 调节好的=相电压调至幅值对称状态随之被破坏，因此，采用传统设备的=相电压互感器 检验方法操作难度大。Y/yo接线方式时，在中性点偏移的情况下，各个忍柱中的磁通是不相 等的，各相绕组的电压也是不相等的，因此误差不是一个固定的值，运种情况下的检定误差 不能控制。综上所述，检定Y/yo接线方式S相电压互感器时需要解决一个关键问题一一中 性点不能偏移必须对称，即中性点逼近地电位。对中性点电位构成影响因素有：（1)施加在 试品=相电压互感器一次的=相高压电源的相位、幅值对称度，设及二个方面:①=相电 源:常规的互感器检定装置通常采用市电作为装置的升压电源，依据GB/T12325《电能质量 供电电压偏差》§4.3"220V单相供电电压偏差为标称电压的巧％，-10%。"即使仅有±1%的 电压偏差仍会导致中性点产生较大偏移，采用市电作为装置的升压电源显然不能满足要 求;②=相升压器:通常升压器的比值差约为±10%，且对相位差不作要求，即使在=相电 源电压对称状态下由于=相升压器不对称仍会导致中性点产生较大偏移，采用普通升压器 作为装置的升压电源显然不能满足要求；（2)试品=相电压互感器二次负荷的对称度:二次 负荷产生的电流折算到一次，在一次绕组阻抗是测试电压降，因此，试品=相电压互感器二 次负荷是否对称将对中性点电位产生直接影响，JJG1021《电力互感器检定规程》§6.1.4规 定电压负荷箱的有功和无功分量相对误差均不超出±6%。电力电压互感器通常按二次负 荷COSd) =0.8(感性)进行检定，COS(I) =0.8(感性)的二次负荷由绕制在带气隙铁忍上的电 感线圈构成，个体差异性较大。存在差异的=相二次负荷将在一次绕组上产生差异性电压 降，导致中性点产生偏移。考虑到电网电压是在一定范围内随机变化的，简单的调节电压幅 值和相位，显然不能满足要求。因此，研究一种中性点逼近地电位的Y/yoS相电压互感器误 差检测方法对改变上述局面，具有现实意义。

【发明内容】

[0003] 本发明的目的是，为了解决目前检定Y/yo接线方式S相电压互感器时需要解决一 个关键问题一一中性点不能偏移必须对称，即中性点逼近地电位。本发明提供了一种中性 点逼近地电位的Y/yoS相电压互感器误差检测方法。
[0004] 实现本发明的技术方案是：
[0005] 本发明一种中性点逼近地电位的Y/yoS相电压互感器误差检测方法步骤如下：
[0006] (1)本方法采用的主要设备：
[0007] 一台程控数字式电压电源、=台准确度等级为0.02%的全绝缘升压器、=个电导、 误差检测装置、=台准确度等级满足检定要求的标准电压互感器;依据试品电压额定二次 负荷Sn、误差检验时所带二次负荷Si值和选择适当的电导Ya = Yb = Yc = Y。
[0008] (2)接线方式如图2所示:将程控数字式电压电源的输出a、b、c端分别连接升压器 14、16、孔初级的113、叫、11。端，升压器14、16、1'(；的113、祉、11。端连接至程控数字式电压电源的11端； 升压器Ta、Tb、Tc的NA、NB、N端连接至地线，升压器TA的UA端连接至试品电压互感器TVx的Uxc端 和标准电压互感器TVoc的化C端;升压器Tb的化端连接至试品电压互感器TVx的化B端和标准电 压互感器TVob的化B端节;升压器Tc的化端连接至试品电压互感器TVx的化A端和标准电压互感 器TVoa的Uoa端;标准电压互感器TVoa、TVob、TVoc的1^、1^、1^、113。、叫。、11。。端和试品电压互感 器TVx的Uxn端连接至地线；误差测量装置差值测量回路的A化端连接试品电压互感器TVx的 Uxa端，误差测量装置差值测量回路的A化端连接标准电压互感器TV日A的Uoa端，误差测量装 置电压测量回路的化2端连接标准电压互感器TVoa的Uoa端，误差测量装置电压测量回路的化1 端连接标准电压互感器TVoa的Uan端;纯电导Ya、Yb、Yc的一端并联接地，另一端分别与联动开 关Kl、K2、拉的动触点连接，联动开关Kl、K2、K3的静触点分别与试品电压互感器TVx的Uxa、Uxb、 Ux。端连接。
[0009] (3)断开1(1、1(2、拉，将^二次负荷置为空载。
[0010] (4)将一次电压升至U。
[00川 （5)读取A相误差：fa日、SaO。
[0012] (6)将一次电压降至0。
[OOU] (7)闭合Ki、心拉，将TVx二次负荷置为Sic [0014] (8)将一次电压升至U。
[001引（9)读取A相误差：fal、Sal。
[0016] (10)将一次电压降至0。
[0017] (11)将连接至TVx二次Uxa端的测试线拆除，并连接至TVx二次Uxb端。
[001引 （12)将连接至TV日A二次UOa端的二根测试线拆除，并连接至TV日B二次UOb端。
[0019] (I3)断开1(1、1(2、拉，将^二次负荷置为空载。
[0020] (14)将一次电压升至U。
[002U (15)读取財目误差:打0、如0。
[0022] (16)将一次电压降至0。
[002；3] (17)闭合1(1、1(2、拉，将^二次负荷置为51。
[0024] (18)将一次电压升至U。
[002引 （19)读取財目误差:打1、如1。
[00%] (20)将一次电压降至0。
[0027] (21)将连接至TVx二次Uxb端的测试线拆除，并连接至TVx二次Uxc端。
[002引 （22)将连接至TV日A二次UOb端的二根测试线拆除，并连接至TV日C二次UOc端。
[0029] (23)断开1(1、1(2、拉，将^二次负荷置为空载。
[0030] (24)将一次电压升至U。
[0031] (25)读取 C 相误差：fG〇、Sc〇。
[0032] (26)将一次电压降至0。
[0033] (27)闭合Ki、拉、拉，将TVx二次负荷置为Si。
[0034] (28)将一次电压升至U。
[00对 （29)读取C相误差：fci、Sci。
[0036] (30)将一次电压降至0。
[0037] (31)将'3〇、83〇心1入1、51、52分别带入式（1)、（2)计算出'32入2。
[003引 （32)将打0、SbO、打1、Sbi、Si、S2分别带入式（1)、（ 2)计算出打2、Sb2。
[0039] (33)将f CO、ScO、fCl、Sci、Si、S2分别带入式（1)、（ 2)计算出 fC2、Sc2。
[0040] (34)计算结果'32、832成2、如2、片2、8。2分别为试品电压互感器在电压为1]，二次负荷 为52，(3〇3(1)=0.8状态下^相电压互感器4、6、(：相的误差。
[0041] 采用本发明方法检定Y/yo接线方式S相电压互感器时，应满足S相电压电源的对 称度、=相升压器输出电压的对称度和试品=相电压互感器二次负荷的对称度。
[0042] 为提高=相电压电源的对称度，采用程控数字式电压电源作为=相电压电源，使 幅值对称度小于0.2%、相位对称度小于0.2°。
[0043] 为提高=相升压器输出电压的对称度，要求组成=相升压器的每台单相升压器具 有0.02%的准确度，且负载状态下标准偏差小于0.05%。
[0044] 为提高试品=相电压互感器二次负荷的对称度，采用=个准确度等级为0.2%的 电导作为S相电压互感器二次负荷，由于电导的功率因数为1，而依据GB1207-2006《电磁式 电压互感器》，电压互感器应在功率因数为0.8 (滞后）的条件下进行检定，因此，采用=个电 导作为S相电压互感器二次负荷的检定结果不能直接使用，必须应用JJG1021-200^电力 互感器检定规程》附录D:"电压互感器负荷误差曲线外推法"进行计算：
[0045] "用公式法计算时，需要分别在负荷Si和空载下测量得到电压互感器的误差值。电 压互感器在S2下的误差按下式计算:"
[0046]
[0047]
[0048] 式中：f〇、fi、f2-分别为负荷至载、Si和S2下的比值差；
[00例 5日、Si、S2-分别为负荷空载、Si和S2下的相位差；
[0050]巧、战一分别为负荷Si、S2的功率因数角。
[0051 ]负荷Si的选择范围：为避免电压互感器进入饱和状态引入测量误差，误差检验时 所带负荷应不大于额定二次负荷。同时，为减小外推过程中引入的不确定度，误差检验时所 带负荷应不小于额定二次负荷的50%。则：
[0052] 非.?…(3)
[0053] 式中：Sn为电压互感器额定二次负荷，单位:VA;Si为误差检验时所带二次负荷，单 位:VA;
[0054] 电导Y与负荷Si的对应关系：
[005引
《4)
[0056] 其中，Y电导，单位:S;Un电压互感器额定二次电压，单位:V。
[0057] 通常对普通升压器的准确度没有要求，本发明要求=相升压器:①全绝缘;②准确 度等级:0.02级;③对=台单相升压器在同一负荷下误差的一致性提出要求，所述同一负荷 应不小于试验时试品电压互感器二次带额定负荷状态下的一次励磁负荷，=相升压器应满 足负载状态下标准偏差小于0.05 %的要求。
[005引 （召）
[0059] 6)
[0060] .…(7)
[0061 ] （8)
[0062] 式中：fi '为某相升压器比值差的标准偏差，单位：％ ;
[0063] 5i'为某相升压器相位差的标准偏差，单位;
[0064] fi为某相升压器比值差，单位：％ ;
[0065] Si为某相升压器相位差，单位;
[0066] fa、打、fc分别为A、B、C相升压器的比值差，单位：％ ;
[0067] 5a、Sb、Sc分别为A、B、C相升压器的相位差，单位;
[006引 7为fa、打、fc的平均值，单位：％ ;《为Sa、Sb、M勺平均值，单位;
[0069] 依据JJG314《测量用电压互感器检定规程》对0.05级电压互感器要求，标准偏差 fi'《0.05%，标准偏差Si'《2.0'。
[0070] 本发明的有益效果是，本发明检定Y/yo接线方式S相电压互感器时，采用一台幅 值对称度小于0.2%、相位对称度小于0.2°程控数字式=相电压电源，解决了=相电压电源 的对称度的问题，同时，=相电压电源的电压相序为已知量无需核对，提高了接线效率;采 用=台准确度等级为0.02%的全绝缘=相升压器，解决了=相升压器输出电压的对称度的 问题，省略了繁杂的调节平衡过程;采用=个准确度等级为0.2%的电导作为=相电压互感 器二次负荷，解决了试品=相电压互感器二次负荷的对称度的问题，由于功率因数为0.8 (感性）的二次负荷由带气隙铁忍和线圈构成，存在体积大、稳定性差、准确度低、成本高等 缺点，采用电导作为=相电压互感器二次负荷有效解决了上述问题；利用现有的=台准确 度等级满足检定要求的标准电压互感器、互感器误差检测装置等电压互感器检定设备，可 实现试品=相电压互感器中性点逼近地电位。具有方法简洁、经济、科学、实用、可操作性 强、成本低等优点。
【附图说明】
[0071] 图1是常规=相电压互感器检定接线图；
[0072] 图2是中性点逼近地电位S相电压互感器检定接线图；
[0073] 图中符号：
[0074] TVoa、TVob、TVoc--分别为A、B、CS相标准电压互感器；
[00对 Uoa、化B、Uoc--分别为A、B、CS相标准电压互感器一次绕组高端；
[0076] Uan、Ubn、Ugn--分别为A、B、CS相标准电压互感器一次绕组低端；
[0077] U日a、U日b、U日C--分别为A、B、CS相标准电压互感器二次绕组高端；
[007引 Uan、Ubn、Ucn--分别为A、B、CS相标准电压互感器二次绕组低端；
[0079] A、b、c、n--分别为S相程控电压电源A、B、C相电压、中性点输出端；
[0080] TVx----为试品S相S柱电压互感器；
[0081 ] Uxa、Uxb、Uxc----分别为A、B、C试品；相；柱电压互感器一次绕组高端；
[0082] Uxa、Uxb、Uxc-分别为A、B、村式品S相S柱电压互感器二次绕组高端；
[0083] Uxn为试品=相=柱电压互感器二次绕组低端；
[0084] Ta、Tb、Tc--分别为A、B、CS相升压器；
[0085] Ua、化、化--分别为A、B、CS相升压器一次绕组高端；
[0086] Na、Nb、Ng----分别为A、B、〔；相升压器一次绕组低端；
[0087] Ua、叫、Uc----分别为A、B、CS相升压器二次绕组高端；
[008引 na、加、nc----分别为A、B、CS相升压器二次绕组低端；
[0089] A、B、C、N――分别为电源的A相、B相、C相、中性点N;
[0090] 化--为电压负荷箱COSd) =0.8;
[00川 Ya、Yb、Yc--分别为电导；
[0092] 化i、Up2--分别为误差测量装置工作电压测量端；
[0093] A化、A化----分别为误差测量装置差值电压测量端；
[0094] Ki、K2、K3----为联动开关。
【具体实施方式】
[00%] W下结合附图对本发明进行详细说明。
[0096] 第一步:依据试品互感器铭牌参数额定二次负荷Sn及式(3)、（4)计算Si值并选择适 当的电导Ya = Yb = Yc = Y;
[0097] 第二步:程控数字式电压电源的输出a、b、c端分别连接升压器Ta、Tb、Tc初级的Ua、 Ub、Uc端，升压器Ta、Tb、Tc的na、加、nc端连接至程控数字式电压电源的n端;升压器Ta、Tb、Tc的 NA、NB、N端连接至地线，升压器TA、TB、Tc的UA、UB、U端分别连接至试品电压互感器TVx的UxA、 Uxb、Uxc端和标准电压互感器TVoa、TVob、TVoc的UoA、Uob、Uoc端，标准电压互感器TVoa、TVob、TVoc 的1^、1^、1^、化。、化。、11。。端和试品电压互感器1^<的11、。端连接至地线;误差测量装置差值测 量回路的A化端试品电压互感器TVx的Uxa端，误差测量装置差值测量回路的A化端标准电压 互感器TV日A的Uoa端，误差测量装置电压测量回路的化2端标准电压互感器TV日A的Uoa端，误差 测量装置电压测量回路的化1端标准电压互感器TVoa的Uan端；电导Ya、Yb、Yc的一端并联接地 另一端分别与联动开关Ki、K2、拉的动触点连接，联动开关Ki、K2、拉的静触点分别与试品电压 互感器TVx的Uxa、Uxb、Uxc端连接；（见图2 );
[009引第立步:断开Ki、K2、拉，将TVx二次负荷置为空载；
[0099] 第四步:将一次电压升至U;
[0100] 第五步:读取A相误差:fa0、SaO;
[0101] 第六步:将一次电压降至0;
[0102] 第屯步：闭合Ki、拉、拉，将TVx二次负荷置为Si:
[0103] 第八步:将一次电压升至U;
[0104] 第九步:读取A相误差:f 31、Sal;
[01化]第十一步:将一次电压降至0;
[0106] 第十二步:将连接至TVx二次Uxa端的测试线拆除，并连接至TVx二次Uxb端；
[0107] 第十立步:将连接至TVoa二次UOa端的二根测试线拆除，并连接至TVob二次UOb端；
[0108] 第十四步:重复操作"第二步"、"第S步"；
[0109] 第十五步:读取財目误差:打〇、如〇;
[0110] 第十六步:重复操作"第五步"、"第六步"、"第屯步"；
[01川第十屯步:读取財目误差:打1、Sbi;
[0112]第十八步:重复操作"第五步"；
[011引第十九步:将连接至TVx二次Uxb端的测试线拆除，并连接至TVx二次Uxc端；
[0114] 第二十步:将连接至TV日A二次UO端的二根测试线拆除，并连接至TV日B二次UOc端；
[0115] 第二十一步:重复操作。第二步"、。第S步"；
[0116] 第二十二步:读取C相误差:片〇、6。〇;
[0117] 第二十S步:重复操作"第五步"、"第六步"、"第屯步"；
[011引第二十四步:读取C相误差:f Cl、Sci;
[0119] 第二十五步:重复操作"第五步"；
[0120] 第二十六步:将f aO、SaO、f al、Sal、Sl、S2分别带入式（1 )、（ 2 )计算出 f 32、Sa2 ;
[0121] 第二十屯步:将打0、SbO、打1、Sbl、Si、S2分别带入式（1 )、（ 2 )计算出打2、如2 ;
[01剖第二十八步:将feo、6。日、'。1、6。1、51、52分别带入式（1)、（2)计算出'。2、 8。2;
[012；3] 第二十九步：计算结果fa2、Sa2、打2、862心2入2分别为试品电压互感器在电压为11， ^次负荷为S2，COS 4 = 0.8状态下A、B、C相的误差。
【主权项】
1. 一种中性点逼近地电位的γ/yo三相电压互感器误差检测方法，其特征在于，所述方法 步骤如下： (1) 本方法采用的主要设备： 一台程控数字式电压电源、三台准确度等级为0.02%的全绝缘升压器、三个电导、误差 检测装置、三台准确度等级满足检定要求的标准电压互感器;依据试品电压额定二次负荷 Sn、误差检验时所带二次负荷S1值和电导Ya=Yb = Y。=Y; (2) 接线方式:将程控数字式电压电源的输出a、b、c端分别连接升压器TA、Tb、Tc初级的 ua、ub、uc端，升压器Ta、Tb、Tc的na、n b、nc端连接至程控数字式电压电源的η端;升压器Ta、Tb、Tc 的Na、Nb、Nc端连接至地线，升压器Ta的Ua端连接至试品电压互感器TVx的Uxc端和标准电压互 感器TVqc的Uqc端;升压器Tb的Ub端连接至试品电压互感器TVx的Uxb端和标准电压互感器TVob 的Uob端节;升压器Tc的Uc端连接至试品电压互感器TVx的Uxa端和标准电压互感器TVoa的Uoa 端;标准电压互感器TVqa、TVqb、TV()c的、1^、1^、11311、111)11、11。11端和试品电压互感器1'\^的1^11端 连接至地线；误差测量装置差值测量回路的A U2端连接试品电压互感器TVx的uxa端，误差测 量装置差值测量回路的连接标准电压互感器TVoa的1^端，误差测量装置电压测量回 路的Up 2端连接标准电压互感器TVoa的1!。3端，误差测量装置电压测量回路的Up1端连接标准电 压互感器TVqa的U an端；电导Ya、电导Yb和电导Y。的一端并联接地，另一端分别与联动开关Κι、 Κ2、Κ3的动触点连接，联动开关HK3的静触点分别与试品电压互感器TVx的u xa、uxb、uxc端 连接； (3) 断开K1、K2、K3，将TVx二次负荷置为空载； (4) 将一次电压升至U; (5) 读取4相误差:匕〇人0; (6) 将一次电压降至0; (7) 闭合K1、Κ2、Κ3，将TVx二次负荷置为S1; (8) 将一次电压升至U; (9 )读取A相误差：f al、3al ; (10) 将一次电压降至〇; (11) 将连接至TVx二次1^端的测试线拆除，并连接至TVx二次Uxb端； (12) 将连接至TVoa二次uQa端的二根测试线拆除，并连接至TVob二次uob端； (13) 断开K1、K2、K3，将TVx二次负荷置为空载； (14) 将一次电压升至U; (15) 读取B相误差:fbQ、Sb0; (16) 将一次电压降至0; (17) 闭合K^K2、K3,将TVx二次负荷置为S1; (18) 将一次电压升至U; (19) 读取B相误差:fbl、Sbl; (20) 将一次电压降至0; (21) 将连接至TVx二次uxb端的测试线拆除，并连接至TVx二次uxc端； (22) 将连接至TVoa二次uob端的二根测试线拆除，并连接至TVqc二次Uoc端； (23) 断开K1、K2、K3，将TVx二次负荷置为空载； (24) 将一次电压升至U; (25) 读取(：相误差4。〇人0; (26) 将一次电压降至0; (27) 闭合K1、K2、K3，将TVx二次负荷置为S1; (28) 将一次电压升至U; (29) 读取C相误差:fcl、Scl; (30) 将一次电压降至0; (31) 将匕。人。丄1人1、31、32分别带入式（1)、（2)计算出匕 2人2; (32) 将fb〇、δω、fbl、Sbl、S1、SAv别带入式（1)、（ 2)计算出fb2、; (33) 将匕。人。丄1人1、31、32分别带入式（1)、（2)计算出匕 2人2; (34) 计算结果匕2人2、&2々2、匕 2人2分别为试品电压互感器在电压为1]，二次负荷为&， cos Φ =0.8状态下三相电压互感器A、B、C相的误差。2.根据权利要求1所述一种中性点逼近地电位的Y/yo三相电压互感器误差检测方法，其 特征在于，所述误差检验时所带二次负荷S1由下式确定：式中：Sn为电压互感器额定二次负荷，单位:VA。
【文档编号】G01R35/02GK106019196SQ201610322971
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】靳绍平, 李东江, 刘见, 李敏, 刘强, 黄洋界, 罗东江, 李华, 梅国民, 王浔, 王琼, 李欣, 董洛群
【申请人】国网江西省电力科学研究院, 国家电网公司