黎勇
广西天湖计量检测有限公司 广西南宁市530000
摘要：电压互感器在日常电力工业中的应用十分广泛。而在电力计量领域，该装置的主要作用则是用于测量线路的电压、功率和电能。作为一种测量装置，测量结果的准确性直接关系到统计结果，与经济效益直接挂钩。而在实际的使用过程中，电压互感器往往由于各种原因而存在一定的误差。在传统的误差检定作业中，误差的发现和校正都主要依赖于人工方法，效率低下。鉴于此，笔者在本文中介绍了一种多变比电压互感器误差自动检定方法，以期能够给相关从业人员提供参考。
关键词：电压互感器；误差检测；自动检定
前言
在电能计量领域，对计量的准确性有极高的要求，其直接关系到贸易结算的公平性。鉴于此，有必要对使用中的电压互感器进行误差检验。在各地电网系统中，电压互感器出现误差的原因众多，且排查难度较大。而标准电压互感器体积大、重量重结构组成复杂。根据实际检定经验，手工检定的方式主要依赖于人工升压和人工数据记录。这样的工作方式有十分明显的局限性。首先，对操作人员的职业能力要求较高，手动升压的掌握需要一定的技巧性。其次，耗费大量人力资源，由于需要同时对多组数据进行检测，因此需要多名操作人员的协调配合。此外，人工检定方式还存在一定的危险性。传统的检定方式不能适应复杂的作业要求，因此亟需一套能够实现自动检定的方法。在此方法下，要能够实现对误差产生原因的确定、误差产生部件的定位等等。这种自动检定方法的核心是负荷曲线外推法。并以此为基础研制出了自动检测装置，经过实验检验该装置能够迅速准确的对电压互感器误差进行检定。
1电磁式互感器出现误差的原因
对电磁式电压互感器的误差进行检定和分析，首先需要了解其结构与工作原理。一般来说，在电压互感器中心位置有一块铁芯材料，这种材料的一般选用的是磁性材料。铁芯在正常运行时被磁化，因此需要为其提供一定的能量，同时铁芯由于发热也需要损耗一部分材料。这种损耗是无法避免的。但是损耗的大小可以根据电压互感器的运行参数进行估算。误差大小取决于很多因素，其中两个绕组的电阻与磁漏是不得不引起重视的两个关键因素。从电压互感器一次和二次电势平衡方程中我们可以得知，由于空载阻抗压降和负载阻抗压降的存在，互感器折算后的二次电压在数值和相位上均与一次电压存在差异。这就是电压互感器产生误差的重要原因之一。
2.现行电压互感器误差检定存在的问题
目前常见的多变比电磁式电压互感器其二次有二个绕组，这两个绕组具有不同的额定电压，分别是220V和100V。在新的电压互感器生产之后，或者使用中以及修复后都需要对其精确度进行检验。检验的依据是《电力互感器检定规程》。当与标准电压互感器之间存在明显数据差异时，可判定为该互感器存在误差。需要进一步对误差产生的部位和原因进行检定。但在误差检定存在以下问题：（1）量程不匹配：电压互感器的二次电压额定值往往达不到220V的市电电压，因此不能够直接进行测量。（2）220V绕组额定二次负荷通常为350VA。而电压负荷箱的额定电压并没有这么高，因此需要将3台负荷箱进行串联才能够耐受试验电压，且使用相同的量程。
3技术方案
从目前的检定工作实践经验来看，调压器主要采用的方式是电工式，而校验仪一般采用数字式。负荷箱一般为手动无源阻抗。无论是电工式配置调压器还是手动式调制负荷箱都有明显的弊端。为了实现自动测量和检定，本技术整体思想是将现有的设备进行数字化改造。其中，为了实现各个设备之间的通信，拟采用无线通信技术。在此思路下，制定了如下图所示的系统架构图。如图所示，整个系统结构大致上可以分为三个层次，即设备层、主控层与测试仪器层。设备层由升压器等必须的仪器和设备组成，作为系统的硬件部分。注意：由于谐振回路并不是必须的组成部分，因此谐振设备也不是必须的设备层组建。主控层为整个系统的核心控制部分，主要由PC及各种控制软件组成。在系统中起控制和协调的作用。测试仪器层包括无线程控调压器等，它与主控层之间通过无线通信技术进行信息传递。
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图1 系统结构层次图
下面对系统结构中的关键组件进行概述：
3.1 无线程控调压器
该仪器是基于SPWM原理的电压发生器。它具有优良的性能，能够实现对输出电压、频率等的控制。同时，可以将测量得到的各项数据通过无线传输手段进行传输。
3.2 无线程控互感器校验仪
该仪器的设计原理是差值法。其主要作用是测量互感器的比例误差，并将测量值通过串行接口进行传输。
3.3 无线程控负荷箱
该设备的主要组成部分是抗阻器件。能够有效增加CPU和继电器的控制性能。系统中所采用的负荷箱具有3路可控负荷，对于常见的多绕组电压互感器都能够有效匹配。
3.4 WiFi组网
WiFi组网是整个系统中各个模块之间进行信息交互的基础，也是系统的无线通信模块。WIFI组网所遵循的协议栈包括IEEE802.11、TCP/IP等。能够将各个硬件设备产生的串行数据转换成无线网络，同时也可以进行逆向转换。
4软件流程
对于整个自动检定系统来说，除了各种必要的硬件设备之外，最重要的部分就是自动化测量和计算的软件系统组成。该系统从整体上看，是将无线网络中传输的数据进行计算。通过计算结果进行自动分析，找出误差的范围以及进一步确定误差发生的位置。如下流程图为软件系统设计流程图：
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图2 软件设计流程图
（1）开始。在这个环节，需要测试者输入相关设备的参数，包括调压器和升压器的各种性能参数等。输入电压的取值范围、调压器的电压限值等。因为不同的设备其内部参数是不同的，在同一点路中具有不同的性质，产生的系统误差也有所不同。因此，在进行自动检测之前，输入设备参数是必不可少的。
（2）检定参数设置。目前在电力工业中，电压互感器的类型是多种多样的。不同的电压互感器具有不同的性质，在对其进行误差检定之前首先需要根据其类型来进行校验仪与负荷箱的配置工作。配置的内容包括校验仪的二次电压量程、检定点；负荷箱的复合值等。
（3）升压回路预测。测算出升压回路含源内阻抗的等效输入阻抗Z′、电阻、预测升压值等。这些值经过测算之后传入到计算机，由系统软件自动判断是否可以将电路的电压升值最大检定点。如果受环境限制而不能升至最大检定点，则给出提示以便于对电抗参数进行调整。
（4）预测结果判断。
（5）误差自动测量，根据步骤（2）预先设置好的检定点和负荷箱参数对被检电压互感器的误差进行检定并保存检定数据；
（6）结束。
整个软件系统流程结构层次清晰，逻辑严密。其中的升压回路预测有效地确保了测量系统的安全性。而误差自动测量环节采用了负荷误差外推算法来进行系统编程，具有较高的准确性。
结语
电压互感器应用广泛，对其进行误差检定是电力工业中一个重要的环境。传统的检定手段工作量大，测量不准确、安全性能差等弊端。文中设计的电压互感器误差自动检定与测量系统在一定程度上弥补了现有人工测量手段中的不足之处。利用了负荷误差外推发法对系统的软件进行设计，只需要通过无线通信网络将串行信号输入就可以实现自动化检定。具有一定的先进性和创新性。在系统控制方面，使用计算机来代替人工进行控制。不仅能够提高控制的效益，而且能够降低检定人员的操作复杂度，避免人工操作存在的危险性和不确定性。系统能够自动对升压回路的实际负荷进行测量，对升压幅度进行预测，并提供实时保护。
参考文献
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