電子式互感器校準規(guī)范

1電子式互感器校準規(guī)范本規(guī)范適用于額定頻率為50Hz的0.1級～5級的電子式電流互感器和電子式電壓互感器的校準。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件：GB/T20840.7—2007互感器第7部分：電子式電壓互感器GB/T20840.8—2007互感器第8部分：電子式電流互感器DL/T860.92—2016電力自動化通信網(wǎng)絡和系統(tǒng)第9-2部分：特定通信服務映射(SCSM)基于ISO/IEC8802-3的采樣值DL/T1394—2014電子式電流、電壓互感器校驗儀技術(shù)條件凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3術(shù)語和計量單位GB/T20840.7—2007、GB/T20840.8—2007界定的及以下術(shù)語和定義適用于本規(guī)范。為了便于使用，以下重復列出了GB/T20840.7—2007、GB/T20840.8—2007中的某些術(shù)語和定義。測量電流/電壓時出現(xiàn)的誤差，它因?qū)嶋H變比不等于額定變比而產(chǎn)生。比值誤差百式中：Kn——額定變比；F?——一次電流/電壓基波的方均根值；F·——合并單元數(shù)字量輸出的基波方均根值。[GB/T20840.8—2007,定義3.1.26]對數(shù)字輸出，為一次端子某一電流/電壓的出現(xiàn)瞬時與所對應數(shù)字量數(shù)據(jù)集在合并單元輸出的傳輸起始瞬時之時間差(用額定頻率的角度單位表示)。3.3額定延遲時間(ta)ratedelaytime[GB/T20840.8—2007,定義3.1.27]2(例如)數(shù)字數(shù)據(jù)處理和傳輸所需時間的額定值。3.4額定相位偏移(gor)ratephaseoffset[GB/T20840.8—2007,定義3.1.28]3.5相位誤差(φe)phaseerror相位誤差，等于相位差φ減去由額定相位偏移和額定延遲時間構(gòu)成的相位移，如式(2)和式(3)所示。相位誤差是對額定頻率而言。對于數(shù)字輸出，如果采用時鐘脈沖同步，相位誤差是指時鐘脈沖與數(shù)字量傳輸值對應的一次電流/電壓采樣瞬時之間的時間差(用額定頻率的角度單位表示)。相位誤差的解釋和說明圖形，見GB/T20840.8—2007附錄E。[改寫GB/T20840.8—2007,定義3.1.29]合并單元在接收到標準時鐘源同步信號且正常工作后，源同步信號，合并單元輸出的秒脈沖或者采樣同步脈沖信號與標準時鐘源同步脈沖信號電子式互感器是一種由連接到傳輸系統(tǒng)和二次轉(zhuǎn)換器的一個或者多個電流(電壓)傳感器組成，用于傳輸正比于被測電流(電壓)的量，以供給測量儀器、儀表、繼電保護或控制裝置的裝置。在正常使用條件下，其二次轉(zhuǎn)換器的輸出實質(zhì)上正比于一次電流(電壓),且相位偏差在聯(lián)結(jié)方向正確時為已知相位角。電子式互感器的二次輸出與傳統(tǒng)互感器的二次輸出不同，分為數(shù)字輸出和模擬輸出兩種。根據(jù)智能變電站實際使用情況，兩種輸出形式的電子式互感器一般都需與合并單元配合使用，其最終輸出形式為數(shù)字輸出。故本規(guī)范的校準對象為電子式互感器的數(shù)字輸出(數(shù)字輸出是由對應合并單元上的光學或電氣輸出接口生成的)。電子式互感器合并單元應具有守時功能，在失去同步時鐘信號10min以內(nèi)的守時誤差應小于4μs.電子式電流互感器按準確度等級分為0.1級、0.2級、0.2S級、0.5級、0.5S級、1級、3級、5級。電子式電壓互感器按準確度等級分為0.1級、0.2級、0.5級、1級、3級。在規(guī)定正常工作環(huán)境下，對于0.1級，0.2S級，0.2級，0.5S級，0.5級，1級，33級和5級的電子式電流互感器，其在額定頻率下的比值誤差和相位誤差應不超過表1所列誤差限值連線所形成的折線范圍；對于0.1級、0.2級、0.5級、1級、3級的電子式電壓互感器，在80%～120%的額定電壓范圍內(nèi)，其在額定頻率下的比值誤差和相位誤差應不超過表2所列誤差限值所形成的折線范圍。電子式互感器在同步脈沖和插值兩種工作方式下誤差均應在表1和表2的允許范圍準確度等級比值誤差(士)相位誤差(士)因素因素151535%1.50.20.53535855注：120%額定一次電流下所規(guī)定的比值誤差限值，應保持到額定擴大一次電流。準確度等級比值誤差(士)相位誤差(士)13無規(guī)定5.3測量重復性n次誤差測量值的算術(shù)平均值的實驗標準偏差s(x),應不大于被校電子式互感器準確度等級對應的誤差限值的1/10。其中n次誤差測量值的算術(shù)平均值元的實驗標準偏差計算方法如下： x?——第i次誤差測量值；4n——測量次數(shù)。5.4短時穩(wěn)定性在被校電子式互感器測量范圍內(nèi)各個校準點進行連續(xù)不間斷測試，測試時間為10min,所得誤差值最大值與最小值之差應不大于與其準確度等級對應誤差限值的5.5直流偏置電子式互感器輸出信號的直流偏置應滿足工程實際需求，要求輸出直流偏置量不允許超過額定輸出的5%,特殊要求由制造方與用戶商定參照GB/T20840.8—2007附錄6.1環(huán)境條件6.1.1溫、濕度環(huán)境溫度應在10℃~35℃范圍內(nèi)，相對濕度不大于80%。當環(huán)境溫度超過此范圍時，建議使用特殊定制的電子式互感器校驗儀。6.1.2誤差影響因素控制存在于工作場所周圍與校準工作無關(guān)的外界電磁場引起標準器的誤差變化應不大于被校電子式互感器基本誤差限值的1/20。用于校準工作的調(diào)壓器、升流器等工作電磁場引起標準器的誤差變化應不大于被校電子式互感器基本誤差限值的1/20。6.1.3試驗電源電源頻率為50Hz,由試驗電源波動引起的測量誤差變化應不大于被校電子式互感器基本誤差限值的1/20。6.2測量標準及其他設備6.2.1標準互感器在額定頻率和被校電子式互感器量程范圍內(nèi)，標準互感器應比被校電子式互感器高三個準確度級別。當標準器不具備上述條件時，可以選用比被校電子式互感器高兩個準確度級別的標準器作為標準，但被校電子式互感器的誤差應進行標準互感器的誤差修正。標準互感器的升降變差應不大于標準器誤差限值的1/5。6.2.2電子式互感器校驗儀電子式互感器校驗儀應具有數(shù)字輸出校驗功能，由其所引起的測量誤差絕對值應不大于被校電子式互感器誤差限值的1/4。電子式互感器校驗儀的比值誤差和相位誤差示值分辨力應分別不低于0.001%和0.05'。電子式互感器校驗儀其他功能應滿足DL/T1394—2014電子式電流、電壓互感器校驗儀技術(shù)條件的要求。電子式互感器校驗儀完成單次測量的頻率為1Hz,即每秒鐘完成一次誤差測量每次誤差測量采樣周波數(shù)不少于4個，其所采用的算法應按GB/T20840.8—2007中附5標準時鐘源應能夠提供多種同步方式，如秒脈沖、IRIG-B(DC)或IEC61588。其上升沿的時鐘準確度應優(yōu)于1μs,10min穩(wěn)定度優(yōu)于1μs。時間測量儀測量帶寬應不低于100MHz。監(jiān)測電流用的電流表誤差應不超過±1%。監(jiān)測電壓用的電壓表誤差應不超過±1%。電子式互感器使用目測方法進行外觀檢查，有下列缺陷之一的，修復后方予校準 接線端鈕缺少、損壞或無標記，穿心式電流互感器沒有極性標記一次端子對地之間應耐受GB/T20840.7—2007和GB/T20840.定的電壓值，測試時互感器一次數(shù)據(jù)采集部分和二次部分須同時帶電模擬正常運行狀態(tài)，不允許出現(xiàn)通信中斷、丟包、品質(zhì)位改變、輸出異常信號等故障。的誤差測量方法接線后，升起電流、電壓至額定值的5%以下試測，用校驗儀的極性指使用電子式互感器校驗儀(或者具有報文完整性測試功能的儀器)進行報文完整性能檢查電子式互感器數(shù)字輸出，電子式互感器數(shù)字量輸出應符合GB/T20840.8—2007和DL/T860.92—2016相關(guān)協(xié)議格式的規(guī)定。數(shù)字量輸出報文應無丟幀、重復、錯序電子式互感器的校準項目應按表3中的規(guī)定進行。6表3校準項目校準項目計量特性條款號校準項目對應條款號1守時誤差2比值誤差和相位誤差345按照圖1的方法進行測試。測試開始時，合并單元先接受標準時鐘源的授時，待合并單元正常工作后，撤銷標準時鐘源的授時。從以每秒測量1次的頻率，測量合并單元和標準時鐘源各自輸出的秒脈沖信號上升沿之間的時間差的絕對值△t,連續(xù)測量10mi圖1守時誤差校準回路結(jié)果均應在誤差允許范圍之內(nèi)。測量結(jié)果以n次誤差測量值的算術(shù)平均值z為準。校準線路如圖2所示。將升流器、電子式電流互感器一次端子、標準電流互感器一次端子接成閉環(huán)。標準電流互感器輸出信號連接到電子式互感器校驗系統(tǒng)的標準轉(zhuǎn)換器，試品數(shù)字輸出連接到電子式互感器校驗系統(tǒng)的數(shù)字采集單校驗儀時鐘實現(xiàn)合并單元與電子式互感器校驗系統(tǒng)的同步采樣。調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使測量覆7流互感器標準電流互感器圖2電子式電流互感器同步脈沖校準線路7.3.2.3電子式電流互感器插值校準方式接線方式與同步脈沖方法類似，不需同步時鐘，如圖3所示。使用插值校準方式時，通過電子式互感器校驗儀測得相位差，然后減去電子式電流互感器的額定相位偏移和額定延遲時間，其對應的相位即為試品的相位誤差，計算方法如式(2)所示?！駡D3電子式電流互感器插值校準線路7.3.2.4電子式電壓互感器同步脈沖校準方式校準線路如圖4所示。由調(diào)壓器和升壓器產(chǎn)生一次電壓，電子式電壓互感器一次高壓端子、標準電壓互感器一次高壓端子與升壓器高壓端子對接；電子式電壓互感器一次低壓端子、標準電壓互感器一次低壓端子與升壓器低壓端子對接，并接地。標準電壓互感器輸出信號連接到電子式互感器校驗系統(tǒng)的標準轉(zhuǎn)換器，試品數(shù)字輸出連接到電子式互感器校驗系統(tǒng)的數(shù)字采集單元，通過外部時鐘源或者校驗儀時鐘實現(xiàn)合并單元與電子式互感器校驗系統(tǒng)的同步采樣。調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使測量覆蓋標準要求的每個測量點，通過8古升壓器圖4電子式電壓互感器同步脈沖校準方式接線方式與同步脈沖工作方式類似，不需同步時鐘，如圖5所示。使用插值工作方式時，通過校驗儀測得相位差，然后減相位偏移和額定延時，其對應的相位即為試品的相位誤差，計算方法如式(2)所示。被測電子式電壓被測電子式電壓數(shù)字幀升壓器圖5電子式電壓互感器插值校準此項測試與比值誤差和相位誤差測量同時進行，計算出連續(xù)n次誤差測量值的算9校準線路如圖2和圖4所示，對被校電子式互感器一次施加電流或電壓(有預熱要求的，應先預熱),在同一測量點連續(xù)測試10min,得出被校電子式互感器誤差的最大校準線路如圖2和圖4所示。如果被校電子式互感器的電源與輸入信號無關(guān)，流或電壓為零時，使用電子式互感器校驗儀測試其輸出信號足本規(guī)范5.5的要求。如果被校電子式互感器的電源與輸入信號有關(guān)，則在電子式互感器一次施加電流或校準結(jié)果應在校準證書(報告)上反映，校準證書(報告)應至少包括以下信息c)進行校準的地點(如果與實驗室的地址不同);d)證書或報告的唯一性標識(如編號),每頁及總頁數(shù)的標識g)進行校準的日期，如果與校準結(jié)果的有效性和應用有關(guān)時，應說明被校對象的h)如果與校準結(jié)果的有效性和應用有關(guān)時，應對被校樣品的抽樣程序進行說明i)對校準所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標識，包括名稱及代號；j)本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明；I)校準結(jié)果及其測量不確定度的說明n)校準證書和校準報告簽發(fā)人的簽名、職務或等效標識；o)校準結(jié)果僅對被校對象有效的聲明校準原始記錄格式見附錄B,校準證書(報告)內(nèi)頁格式見附錄C。比值誤差和相位誤差測量不確定度評定A.1比值誤差測量不確定度評定A.1.1測量方法被校電子式互感器的比值誤差測量采用與標準互感器比較方式進行，在同一參比電流或電壓下，按3.1計算示值誤差。以下以0.2級電子式電流互感器，一次額定電流為600A,在參比電流600A時為例進行評定。A.1.2測量模型比值誤差e的測量模型如下：e——被檢電子式互感器的比值誤差；e?——比值誤差讀數(shù)的算術(shù)平均值eo——標準器的比值誤差.A.1.3靈敏系數(shù)由于e?和e?彼此獨立，由公式(A.1)可以導出比值誤差的合成標準不確定度：A.1.4不確定度分量的來源分析該電子式電流互感器的校準過程，其測量不確定度來源主要有以下幾項：1)在規(guī)定的環(huán)境條件下，被校電流互感器測量重復性引入的不確定度分量ui;2)在規(guī)定的環(huán)境條件和正常的工作狀態(tài)下，標準器引入的不確定度分量uz;3)誤差測量裝置引入的不確定度分量u?;4)工作電磁場引入的不確定度分量u?;5)外界電磁場引入的不確定度分量us。各分量靈敏系數(shù)為1,被校電流互感器誤差限值規(guī)定寫為εx。A.1.5各標準不確定度評定A.1.5.1不確定度分量u?對被試品重復性測量的數(shù)據(jù)，采用統(tǒng)計分析的方法算出實驗標準偏差作為標準不確定度分量u?,屬A類分量，呈正態(tài)分布。本次評定選擇被校試品為0.2級電子式電流互感器，一次額定電流600A,在600A時，對其進行10次重復性測量，得到下列一組數(shù)據(jù)，見表A.1。比值差/%123一0.0784一0.07856一0.0787一0.0788一0.0789一0.077一0.078一0.0784用貝塞爾公式可算出單次測量標準差為：針對本次0.2級互感器比對試驗，采用10次測量結(jié)果的平均值，所以測量重復性比值差的自由度均為v?=10-1=9。A.1.5.2不確定度分量u?標準電流互感器經(jīng)上級計量部門檢定合格，準確度等級0.01級，所以比值誤差最大允許示值誤差為±0.01%,在區(qū)間內(nèi)服從均勻分布，包含因子k=√3,則不確定度分量uzx=0.01%/√3=0.0058%。該分量可靠性為90%,故自由度v?=50。A.1.5.3不確定度分量u?誤差測量裝置經(jīng)上級計量部門校準，準確度等級0.05級，所以比值誤差最大允許示值誤差為±0.05%,在區(qū)間內(nèi)服從均勻分布，包含因子k=√3,則不確定度分量ust=0.05%/√3=0.0289%。該分量可靠性為90%,故自由度v?=50。A.1.5.4不確定度分量u?按照檢定規(guī)程規(guī)定，用于校準工作的升流器、調(diào)壓器等的電磁場等工作電磁場引入的誤差不大于互感器誤差限值εx的1/10,其不確定度屬B類分量，呈均勻分布，即A.1.5.5不確定度分量us按照檢定規(guī)程規(guī)定，存在于工作場所周圍與校準工作無關(guān)的外界電磁場引入的誤差√3=0.03ex,該分量可靠性為75%,自由度vs=8。A.1.6標準不確定度分量的合成根據(jù)以上分析，可列出標準不確定度分量表，如表A.2所示。不確定度評定類別標準不確定測量結(jié)果的分布標準不確定度自由度A正態(tài)分布19B1B1B工作電磁場18B外磁場18經(jīng)分析以上各分量相互獨立，則比值差合成標準不確定度為A.1.7擴展不確定度包含因子k=2,則比值差的擴展不確定度為：U=2×3.24×10-4=6.4×1A.2相位誤差測量不確定度評定A.2.1測量方法被校電子式互感器的相位誤差測量采用與標準互感器比較方式進行，在同一參比電流或電壓下，按3.5計算示值誤差。以下以0.2級電子式電流互感器，一次額定電流為600A,在參比電流600A時為例進行評定。A.2.2測量模型相位誤差的測量模型如下：式中：qe——被檢電子式互感器的相位誤差；qa——相位誤差讀數(shù)的算術(shù)平均值；q——標準器的相位誤差。A.2.3靈敏系數(shù)φei的靈敏系數(shù)：φeo的靈敏系數(shù)A.2.4不確定度分量的來源分析該電子式電流互感器的校準過程，其測量不確定度來源主要有以下幾項：1)在規(guī)定的環(huán)境條件下，被校電流互感器測量重復性引入的不確定度分量u?;2)在規(guī)定的環(huán)境條件和正常的工作狀態(tài)下，標準器引入的不確定度分量u?;3)誤差測量裝置引入的不確定度分量u?;4)工作電磁場引入的不確定度分量u?;5)外界電磁場引入的不確定度分量us。各分量靈敏系數(shù)為1,被校電流互感器誤差限值規(guī)定寫為ex。A.2.5各標準不確定度評定A.2.5.1不確定度分量u?對被試品重復性測量的數(shù)據(jù)，采用統(tǒng)計分析的方法算出實驗標準偏差作為標準不確定度分量u?,屬A類分量，呈正態(tài)分布。本次評定選擇被校試品0.2級電子式電流互感器，一次額定電流為600A,在600A時，對其進行10次重復性測量，得到下列一組數(shù)據(jù)，見表A.3。相位誤差/(')2一3.53934567一3.55589一3.578用貝塞爾公式可算出單次測量標準差：同樣采用10次測量結(jié)果的平均值，所以測量重復性引入的標準不確定度相位誤差的自由度均為v?=10-1=9。A.2.5.2不確定度分量u?標準電流互感器經(jīng)上級計量部門檢定合格，準確度等級為0.01級，所以相位誤差最大允許示值誤差為±0.3',在區(qū)間內(nèi)服從均勻分布，包含因子k=√3,則不確定度分量uzs=0.3'/√3=0.173'。該分量可靠性為90%,故自由度v?=50。A.2.5.3不確定度分量u?誤差測量裝置經(jīng)上級計量部門校準，準確度等級為0.05級，所以相位誤差值最大允許示值誤差為±0.05%,在區(qū)間內(nèi)服從均勻分布，包含因子k=√3,折算到單位(')為0.05%×3438=1.719',則不確定度分量u3a=1.719'/√3=0.992'。該分量可靠性A.2.5.4不確定度分量u?按照檢定規(guī)程規(guī)定，用于校準工作的升流器、調(diào)壓器等的電磁場等工作電磁場引入的誤差不大于互感器誤差限值ex的1/10,其不確定度屬B類分量，呈均勻分布，即A.2.5.5不確定度分量us按照檢定規(guī)程規(guī)定，存在于工作場所周圍與校準工作無關(guān)的外界電磁場引入的誤差A.2.6標準不確定度分量的合成根據(jù)以上分析，可列出標準不確定度分量表如表A.4所示。不確定度評定類別標準不確定測量結(jié)果的分布標準不確定度自由度A正態(tài)分布19B1B1B工作電磁場18B外磁場18經(jīng)分析以上各分量相互獨立，則相位誤差合成標準不確定度為A.2.7擴展不確定度包含因子k=2,則相位誤差的擴展不確定度為校準原始記錄格式電子式互感器校準原始記錄型號/規(guī)格生產(chǎn)廠家出廠編號測量范圍準確度等級標準證書號不確定度/準確度等級/最大允許誤差標準測量范圍校準依據(jù)校準地點環(huán)境溫度℃濕度校準日期