互感器接入式三相功率表校准方法研究.pdfVIP

收稿日期:2015-08-24, 修回日期:2015-10-19 作者简介:薛燕(1981-),女,工程师,硕士,主要研究方向:电学计量。 2015 年 10 月宇航计测技术Oct. ,2015 第 35 卷 第 5 期Journal of Astronautic Metrology and MeasurementVol. 35, 試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試 No. 5 文章编号:1000-7202(2015) 05-0061-03 中图分类号:TM12 文献标识码:A 互感器接入式三相功率表校准方法研究 薛 燕 刘玉波 (国防科技工业 2311 二级计量站,黑龙江哈尔滨 150046) 摘 要 在校准指针式三相功率表时,由于一次侧和二次侧存在变比,往往三相功率的额定值由计算获得。 单纯的认为在特定功率因数下,功率值为电流和电压乘积的方式,可能会带来较大的测量误差,甚至会对校准结果 产生误判断。 本文将详细介绍这种互感器方式接入的三相功率表的校准方法,并进行理论分析。 关键词 三相功率表 校准方法 变比 互感器 Research on the Calibration Method of the Three Phase Power Meter of the Transformer XUE Yan LIU Yu-bo (2311 Secondary Measurement Station of Science,Technology and Industry for National Defence, Harbin, Heilongjiang 150046) Abstract As the pointer type three-phase power meter with one side and two side ratio, the nomi- nal of three phase power is usually obtained by calculation. Aging voltage and aging current. In the sim- ple case, the power value is the product of voltage and current in a specific power factor, which may lead to a large error. And even a false judgement of the calibration results. In this paper, we will give a de- scription of the calibration method of the three phase power meter which is connected to the transformer, and theoretical analysis. Key words Three phase meter Calibration method Transformation ratio Transformer 1 引 言 三相功率表在电力供电系统中应用广泛,主要作 用是显示电力设备的实际工作状态,监督电力系统的 运行情况,保证用电设备的正常和安全运行,同时三相 功率表也是电气工程师判断电网运行状态和潜在事故 的重要依据。 因此其量值准确在保证安全生产方面至 关重要。 由于电网输出电压和电流相对较大,所以三 相功率表往往通过互感器接入,在校准时会引入变比, 校准时要合理运算和应用变比保证量值的准确。 2 校准原理 互感器接入式三相功率表(以下简三相功率 表)的被测量是交流功率。 输入量是被测交流功率 的电压、电流和功率因数。 其中三相三线制功率的 测量通常采用两表法,被测电压、电流是经 PT,CT 接入功率表,并将互感器次级侧接地。 这种方法使 计量中的三相三线制与电工学中所说的三相三线制 略有不同1,如图 1 所示。 图 1 三相三线功率表接线图 校准三相功率表所使用的计量标准,通常由一 台三相功率源和一块三相功率标准表组成。 校准时 把标准表和被校表施加同一负荷,比较标准表和被 校表的显示值,从而确定被校表的误差,又可叫做比 较法2。 校准时注意标准表量程的选择要与被校 准互感器接入式功率表的二次侧相同。 这种校准方 法的优点是对电源稳定度的要求相对较低,并不严 格要求功率恒定,准确度程度主要由标准表决定。 3 校准方法 以互感器方式接入的三相功率表的校准,国家 目前没有相关检定规程。 目前采用的校准方法,其 中接线方式是参考 JJG 780-1992交流数字功率 表检定规程执行,按仪表接线图和三相源的对应 关系,分别对应接好三相电压和三相电流。 其校准 过程是参照 JJG 124-2005电流表、电压表、功率表 及电阻表检定规程中关于功率表规定的检定方法 进行,即根据三相电压表的示值调节电压,使其等于 被检功率表额定电压。 设定功率因数后,缓慢的增 加电流,使被检表指示器顺序地指示在每个带有数 字的分度线上,读取相应的实际值。 由于仪表在工作时是由互感器接入,所以存在 一定的变比。 以一块准确度等级为 2. 5 级,测量范 围为(0 6)MW 的 16D3 三相三线功率表为例进行 说明。 按照指针式仪表检定规程规定,选取带数字的 分度线点作为检定点,即对该表中的 1MW,2MW, 3MW,4MW,5MW,6MW 六个点分别进行校准。 根 据仪表盘上的标注,功率因数 cos=1. 0,电压变比 为 380V/100V,电流变比为10 000A/5A。 由于所加 电压、电流为仪表一次侧的电压、电流,所以把仪表 按图接线后,给电压线路施加 100V 电压,稳定后, 对电流线圈施加电流,至每一个带有分度线的点,读 取标准表上的功率实际值。 指针式仪表的误差以引 用误差来表示,该功率表的误差可以表示为 r=(Px-P0) / Pn100%(1) 式中: Px 功 率 显 示 值; P0 功 率 实 际 值; Pn 功率额定值/ 基准值。 被校功率表一次侧的上限功率为 Px= 3IxUxcos(2) 被校功率表二次侧的上限功率为 P0= 3I0U0cos(3) 则被校功率表功率的变比为 Px P0 = 3IxUxcos 3I0U0cos (4) 式中:Px 被校功率表一次侧上限功率;P0 被 校功率表二次侧上限功率;Ix 被校功率表一次 侧上限电流;I0 被校功率表二次侧上限电流; Ux 被校功率表一次侧上限电压;U0 被校功 率表二次侧上限电压。 对于本文示例功率表来说,cos = 1. 0;Ux= 380V;Ix=10 000A;U0=100V;I0=5A,带入式(4), 则 Px P0 = 3 10 000A380V1. 0 3 5A100V1. 0 =7 600(5) 即一次侧与二次侧的变比为7600。 由此可以确定 对于本例中应校准的 1MW,2MW,3MW,4MW,5MW, 6MW 六点,二次功率和电流对应关系表见表1。 表 1 二次功率和电流对应关系表 校准点/ MW123456 对应二次侧功率/ W131. 58263. 16394. 74526. 32657. 89789. 47 对应二次侧电流/ A0. 761. 522. 283. 043. 804. 56 26宇航计测技术 2015 年 表 1 中,一次侧功率和变比相除得到二次侧功 率,再把二次侧功率带回式(3)可得出二次侧电流。 由此可以看出,二次侧电流在仪表的测量上限,其基 准值是4. 56A 并不是额定值的5A,在判断仪表的基 本误差时,也应以功率基准值 789. 47W,或电流基 准值 4. 56A 为准。 根据以上分析,对该三相功率表 的功率值进行校准,校准结果见表 2。 表 2 三相功率校准结果表 校准点/ MW123456 功率理论值/ W131. 58263. 16394. 74526. 32657. 89789. 47 功率实际值/ W132. 64268. 39401. 98535. 43669. 64803. 83 该功率表的实际误差代入式(1)计算,基准值 Pn取 789. 47W,得出该表的基本误差为 r=(Px-P0) / Pn100% = (789. 47-803. 83)W/789. 47W100% =-1. 8% 该表的最大允许误差3为2. 5%,所以该表可 被判定为合格。 而如果我们简单的认为该表的基准 值为其额定值,则校准结果见表 3。 表 3 假设额定情况下三相功率校准结果表 校准点/ MW123456 功率理论值/ W144. 33288. 67433577. 33721. 67866 功率实际值/ W132. 64268. 39401. 98535. 43669. 64803. 83 由表 3 可知,计算出该三相功率表的误差为 r(Px-P0) / Pn100% =(866-803. 83)W/866W100% =7. 2% 该三相功率表的最大允许误差为2.5%,由以上 校准结果,只能得出仪表超差的结论。 由此看来,此 类三相三线功率表在校准时,要首先通过计算得出其 额定功率或额定电流的理论值,而不能直接引入仪表 盘上的额定值。 直接引用会引入很大的测量误差,通 常会对仪表符合于否产生误判断,这也是此类三相三 线功率表和常规的指针式仪表的不同之处。 4 结束语 以一块型号为 16D3 的三相三线功率表为例, 阐述了这种三相功率表的校准方法,特别是给出了 基准电流和基准功率的合理计算方法,以此对被校 准仪表的误差进行准确、合