基于三端口网络的互感器电压系数测量方法

为消除电压互感器串联加法中屏蔽泄漏和临近干扰对电压系数测量带来的误差,提出一种基于三端口网络的针对双级互感器串联的电压系数测量方法。首先,通过分析互感器串联加法测量中附加误差的类型和来源,基于双级电压互感器串联建立了考虑附加误差的无源线性三端口网络电压比例量值模型,利用电路理论证明了该三端口网络模型的输出响应具有线性可叠加性;其次,在电压系数求解过程中,在传统电压串联加法的基础上提出新的三步递推测量方法和迭代算法,通过推导证明该方法可以消除屏蔽泄漏和邻近干扰的影响;最后,针对同1台110/√3kV电压互感器,将该文提出的测量方法与德国联邦物理技术研究院开展国际比对,针对同1台220/√3 kV电压互感器将提出的测量方法与传统串联加法进行比对。研究结果表明,国际比对的偏差小于比值误差2×10^(–6)和相位误差2μrad,该文提出的电压系数测量方法比传统加法有较大提升。该研究可为提升中国工频电压比例标准体系量值溯源的准确度提供支撑。

一种基于三端口网络的互感器电压串联加法

1954年Zin E和Forger K成功研究出互感器串并联电压加法线路;1988年国家高电压计量站成功研究出互感器双边串联电压加法线路,2006年使用串联型电压互感器进行双边电压加法,2008年试验电压达到1000/√3 kV,电压比不确定度不大于4×10^(-5)(P=95%)。要进一步减小电压比的不确定度,需要最大限度地消除串联型电压互感器的屏蔽误差以及邻近干扰误差。除了设计电磁屏蔽更完善的串联型电压互感器外,还可以使用三端口网络理论实施电压加法,通过三端口网络的响应叠加性,使得在加法过程中的屏蔽误差和邻近干扰误差很大程度上得到补偿。2013年使用广东电网电力科学研究院的500 kV工频电压比例自校系统装置进行了验证试验。与1988年数据相比,110/√3 kV电压下的屏蔽误差从18×10^(-6)减小到1.5×10^(-6),与2006年数据相比,500/√3 kV电压比例不确定度从15×10^(-6)减小到7×10^(-6)(P=95%)。