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摘要：电力系统中的电流互感器是将一次大电流转换为二次小电流的装置，电流互感器传递信号的准确性对电能的准确计量和电网的安全稳定运行具有重要意义。因此，电流互感器传输特性的准确检测非常重要，同时国家计量法规定，贸易结算用的电流互感器属于强制检定设备，必须定期开展性能检定。基于此，本文主要对电流互感器检定装置不确定度分析与研究。
关键词：电流互感器；检定装置；不确定度；评定
引言
高精度电流互感器检定装置在量值传递时， 同相分量不确定来源主要是测量重复性引入的标准不确定度和标准电流互感器允许误差引入的标准不确定度，而正交分量不确定度来源不但有测量重复性引入的标准不确定度和标准电流互感器允许误差引入的标准不确定度， 同时误差数值修约引入的标准不确定度也较大。
1电流互感器概述
电流互感器是一种电流变换装置，习惯上称TA，它将大电流变换成标准的小电流5A或1A，供给仪表如电流表，电度表，功率因数表，功率表以及需要继电保护的线路装置测控系统。当然电流互感器可分为高压等级和低压等级，各自按规定要求使用 [1]。
2 基于互易原理的电流互感器校验仪准确性试验
2.1被试电流互感器
对6 台运行电压为10 kV 的单体式电流互感器( 浇筑绝缘) 分别用比较测差法和基于互易原理的电流互感器校验仪进行误差检测。被试单体式电流互感器的主要技术参数如表1 所示。电流互感器的出厂编号分别为: 1855196、1855202、1855203、1855205、1855207、1855209。
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2.2电流互感器校验仪
所选择的4台电流互感器校验仪均基于互易原理，包括国产和进口类型，并分别用国产1号、国产2号、进口1号、进口2号进行标识。其准确度等级如表2所示。
2.3试验依据
检测电流互感器误差时，传统比较测差法依据JJG 1021－2007执行，基于互易原理的电流互感器校验仪按照其使用说明书执行。
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3 结果与分析
3.1 同一校验仪对不同电流互感器检测的结果分析
以比较测差法检测得到的误差数据为基准，将各电流互感器校验仪检测得到的误差数据减去比较测差法检测得到的误差数据，得到误差差值，分析不同额定电流百分数下误差差值的变化规律。
1) 国产1 号
国产1 号检测结果与比较测差法检测结果的差值如图1 所示。从图中可以看出，总体上具有随电流增加，差值越小，在20% 额定电流以后差值趋于稳定的趋势; 在1% 和5% 额定电流下，国产1 号检测结果与比较测差法检测结果的差值不够稳定，即其误差可能比比较测差法测得的误差大，也可能比其小; 在20% 额定电流以上时，国产1 号测得的比差大于比较测差法，而角差小于比较测差法。最大差值约为该点对应误差限值的40%，因此，对于国产1 号( 准确度等级为0． 05 级) ，若检测结果在该点对应误差限值的60% 以内，则比较测差法的误差基本在误差限值范围内。
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图1 国产1号检测结果与比较测差法检测结果的差值
2) 国产2 号
国产2 号检测结果与比较测差法检测结果的差值如图3 所示。从图中可以看出，仍有随电流增加，差值越小，在20%额定电流以后差值趋于稳定的总体趋势; 国产2 号检测结果与比较测差法检测结果的误差差值也不够稳定，即可能比比较测差法测得的误差大，也可能比其小; 角差小于比较测差法下的角差值，差值最大不超过该点对应误差限值的20%。因此，对于国产2 号( 准确度等级为0． 05S级) ，若检测结果在该点对应误差限值的80%以内，则比较测差法的误差基本在误差限值范围内。
4电流互感器检定装置标准不确定度的评定
4.1测量重复性引入的标准不确定度uA
uA 可以通过连续测量得到测量列进行评定，由电源频率波动、环境无关电磁场影响、升流器接触电阻变化及互感器校验仪最小分度值等因素引入的不确定度影响均已包含在uA 的分量中，不再对这些分量进行单独评定。
下面以0.002 级标准电流互感器校准0.02 级电流互感器各标准不确定度分项的评定。对被测0.02 级电流互感器，在5A/5A 挡，100%额定电流下，在重复性条件下各进行10 次独立测量，并做记录。
单次测量的实验室标准差为：
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图2 国产2 号检测结果与比较测差法检测结果的差值
4.2标准电流互感器允许误差引入的标准不确定度uB1
标准电流互感器经上级检定机构检定合格，符合其技术要求。准确度等级0.002 级，所以比差最大允许误差为±0.002% ， 相位差最大允许误差为±0.02'，在区间内服从均匀分布，包含因子 k=姨3 ，比差值区间半宽aB1f=0.002%，相位差区间半宽aB1δ=0.02'，则标准不确定度为：
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4.3互感器校验仪允许误差引入的标准不确定度uB2
本次评定使用的互感器校验仪等级为2.0 级，对于0.002 级电流互感器， 其附加的比值差最大允许误差为：±0.002%×2%=±0.000 04%，其附加的相位差最大允许误差为：±0.02×2%=±0.000 4'，在区间内服从均匀分布，包含因子 k=姨3 ，比差值区间半宽aB2f=0.000 04%，相位差区间半宽aB2δ=0.000 4'，则标准不确定度为：
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4.4负载箱允许误差引入的标准不确定度uB3
本次评定使用的负载箱等级为3.0级，对于0.002级电流互感器，其附加的比值差最大允许误差为：±0.002%×3%=±0.000 06%，其附加的相位差最大允许误差为：±0.02×3%=±0.000 6'，在区间内服从均匀分布，包含因子k=姨3，比差值区间半宽 aB3f=0.000 06%，相位差区间半宽aB3δ=0.000 6'，则标准不确定度为[4]：
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4.5数值化整修约引入的标准不确定度uB4
因为证书给出的是化整后的示值误差， 因此，数据修约将产生不确定度。0.002 级电流互感器的比值差化整间距为0.000 2%， 相位化整间距为0.005'，其引入的不确定度在区间内服从均匀分布，包含因子k=姨3 ，比差值区间半宽 aB4f=0.000 2%/2=0.000 001，相位差区间半宽aB4δ=0.005/2=0.002 5（'），则标准不确定度为：
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4.6合成标准不确定度评定
对于直接测量， 各标准不确定度分量通常是互不相关的， 且互感器校验仪允许误差引入的标准不确定度uB2 和负载箱允许误差引入的标准不确定度uB3 对合成标准不确定度的影响几乎为0，忽略不计，采用方合根方法合成[6]：
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结束语
量值溯源是保证量值传递有效性和合法性的重要环节，是保证检测结果一致性、准确性和有效性的重要手段。电流互感器量值的准确性关系到特高压电能计量及电气测量的准确和继电保护动作的可靠性。同时，电流互感器将几千安培甚至万安培的大电流按照一定比例变换成标准的5A 或1A，以实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化，此类计量用互感器的准确性是电力公司合理化收取客户电费的重要依据。电流互感器还可以用来实现高低压系统隔离，以保证人身和设备的安全。因此，系统研究电流互感器的检定或校准过程中准确度及不确定度评定极其有必要，校准结果的不确定度评定可以明确表示计量设备校准和测量能力，并且已经成为评定测量结果可靠性的重要指标之一。
参考文献
[1]电流互感器检定装置多工位输出一致性研究[J]. 徐二强,丁涛. 电测与仪表. 2018(08)
[2]传统室内电流互感器检定装置故障分析与应对[J]. 酒小朋. 山西电子技术. 2015(04)
[3]超大电流互感器校验和溯源检定装置的研究[J]. 常建芳. 电子世界. 2018(17)
[4]浅析测量用电流互感器检定常见问题[J]. 刘跃华. 计量与测试技术. 2015(10)
[5] 李新星.一起220 kV 电流互感器故障的原因分析[J].变压器，2016，27（8）∶20-22.
[6] 赵军，张志刚，邢超，等.一起220 kV 电流互感器冒顶故障的诊断与处理[J].东北电力技术，2017，38（8）∶29-33.