JJF 1995-2022 电子式互感器校验仪校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范2电子式互感器校验仪校准规范t6发布 6实施国家市场监督管理总局 发布2电子式互感器校验仪校准规范ct

2归 口 单 位:全国电磁计量技术委员会高压计量分技术委员会主要起草单位:国家高电压计量站国网湖北省电力有限公司电力科学研究院上海市计量测试技术研究院参加起草单位:广东电科院能源技术公司国网江苏电力有限公司电力科学研究院武汉磐电科技股份有限公司国网陕西电力有限公司电力科学研究院本规范委托全国电磁计量技术委员会高压计量分技术委员会负责解释本规范主要起草人:胡浩亮国家高电压计量站)雷 鸣国网湖北省电力有限公司电力科学研究院)潘 洋上海市计量测试技术研究院)参加起草人:林国营广东电科院能源技术公司)李志新国网江苏电力有限公司电力科学研究院)孙 军武汉磐电科技股份有限公司)任 伟国网陕西电力有限公司电力科学研究院)目 录引言………………………

Ⅱ)1范围……………………2引用文件………………3术语和计量单位………………………4概述……………………5计量特性………………1比值差示值误差和相位差示值误差………………2对时误差示值误差…………………3采样值报文发送时间间隔离散值示值误差………4测量重复性…………5短时稳定性…………6校准条件………………1环境条件……………2测量标准及其他设备………………7校准项目和校准方法…………………1校准项目……………2校准前的准备工作…………………

1)1)1)2)3)3)4)4)4)4)4)4)4)5)5)5)3 校准方法…………

5)8校准结果………………9复校时间间隔…………

))附录A 微差模块典型构建方案………

)附录B 比值差示值误差和相位差示值误差测量不确定度评定……

)附录C 校准原始记录格式附录D 校准证书内页格

…………………………

))Ⅰ引 言0国家计量校准规范编写规则1通用计量术语及定义2测量不确定度评定与表示》共同构成支撑校准规范制修订工作的基础性系列规范。本规范为首次发布。Ⅱ电子式互感器校验仪校准规范范围本规范适用于额定频率为0z的电子式互感器校验仪以下简称校验仪)的校准。引用文件本规范引用了下列文件:6电子式互感器校准规范7互感器 第7部分:电子式电压互感器7互感器 第8部分:电子式电流互感器( 2 电力自动化通信网络和系统 第2部分:特定通信服务映射)基于3的采样值8合并单元现场检验规范凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本规范凡是不注日期的引用文件,其最新版本包括所有的修改单适用于本规范。术语和计量单位7界定的以及以下术语和定义适用于本规范。电子式互感器r一种装置,由连接到传输系统和二次转换器的一个或多个电流或电压传感器组成,用以传输正比于被测量的量,供给测量仪器、仪表和继电保护或控制装置。在数字接口的情况下,一组电子式互感器共用一台合并单元完成此功能。]电子式互感器校验仪t对电子式互感器进行误差测量的装置。电子式互感器校验仪校准系统 m-t用于校准校验仪示值误差的装置或系统

,可以是一套装置也可以是由分立器件组成的系统,通常包括微差模块、同步信号延时模块、报文生成模块等。外同步方式ne利用外部同步信号,使用采样序号实现采样值同步的方式。]额定延时同步方式ne无需外部同步信号,利用延时补偿方式实现采样值同步的方式。1]比值差示值误差e校验仪校准过程中,被校校验仪显示的比值差与对应输入的比值差标准值参考值)之间的差值。被校校验仪的比值差示值误差按公式)计算。 ()式中:

fx0 1f被校校验仪的比值差示值误差,;x被校校验仪的比值差示值,;0对应输入的比值差标准值参考值。相位差示值误差r校验仪校准过程中,被校校验仪显示的相位差与对应输入的相位差标准值参考值)之间的差值。被校校验仪的相位差示值误差按公式)计算。 ()式中:

δx0 2被校校验仪的相位差示值误差x被校校验仪的相位差示值0对应输入的相位差标准值参考值。对时误差示值误差r校验仪校准过程中,被校校验仪显示的对时误差与对应输入的对时误差标准值参考值)之间的差值。被校校验仪的对时误差示值误差按公式)计算。 ()式中:

3T被校校验仪的对时误差示值误差;x被校校验仪的对时误差示值;0对应输入的对时误差标准值参考值。采样值报文发送时间间隔离散值示值误差 ngee校验仪校准过程中,被校校验仪显示的采样值报文发送时间间隔离散值与对应输入的采样值报文发送时间间隔离散值标准值参考值之间的差值。被校校验仪的采样值报文发送时间间隔离散值示值误差按公式)计算。 ()式中:

tx0 4被校校验仪的采样值报文发送时间间隔离散值示值误差;x被校校验仪的采样值报文发送时间间隔离散值示值;0对应输入的采样值报文发送时间间隔离散值标准值参考值。概述校验仪由标准通道、被测通道及同步信号通道构成,校验仪结构原理图见图。标2准通道对标准电压电流互感器输出的模拟信号进行采样;被测通道分为数字量与模拟量两种输入形式,被测通道对数字模拟)信号进行解析采样同步信号通道用于同步信号的输入与输出。校验仪分别将标准通道与被测通道的信号序列折算为一次信号序列,通过计算得到被测电子式互感器的比值差和相位差。校验仪也可开展对时误差及采样值报文发送时间间隔离散值的测量。图1校验仪结构原理图—标准电压输入端子—标准电流输入端子—被测模拟量电压信号输入端子;—光纤接口—网线接口—同步信号输出、输入端子计量特性比值差示值误差和相位差示值误差校验仪电流、电压通道在额定频率下的比值差示值误差和相位差示值误差一般不超过表、表2所列误差限值。校验仪在外同步方式和额定延时方式下误差一般不超过表、表2所列误差限值。表1电流通道误差限值额定电流百分数/15000比值差示值误差/05555相位差示值误差/)42222表2电压通道误差限值额定电压百分数/000比值差示值误差/555相位差示值误差/)2223对时误差示值误差对校验仪对时误差示值误差进行连续测量,时间为0,校验仪对时误差示值误差绝对值不超过。采样值报文发送时间间隔离散值示值误差对校验仪采样值报文发送时间间隔离散值示值误差进行连续测量,时间为0,校验仪采样值报文发送时间间隔离散值示值误差绝对值一般不超过。测量重复性 n次误差测量值的算术平均值的实验标准偏差x)一般不大于被校校验仪误差限值绝对值的。短时稳定性在被校校验仪测量范围内对单个校准点进行连续不间断测量,时间为0,所得误差值最大值与最小值之差一般不大于对应误差限值的。注:以上指标不用于合格性判别,仅供参考。校准条件环境条件校准环境条件满足以下要求:)温度℃;)相对湿度:0;)电源频率);)电源波形畸变系数:5。测量标准及其他设备微差模块微差模块具有产生标准信号与被测信号之间的比值差和相位差的功能,由其所引起的测量误差绝对值不大于被校校验仪误差限值的。微差模块的比值差、相位差的设置范围分别不小于0、,分辨力分别不低于1。微差模块典型构建方案见附录。同步信号延时模块同步信号延时模块具有接收同步信号并延时转发的功能,延时误差不超过。同步信号延时模块延时参数的设置范围不小于3,分辨力不低于。报文生成模块报文生成模块具有设定报文发送时间间隔离散值的功能离散值误差不超过。测量范围不小于,分辨力不低于。绝缘电阻表绝缘电阻表的测量电压为0,准确度等级不低于0级。4校准项目和校准方法校准项目 。 ,校验仪的校准项目见表3项目。

开展校准工作的实验室表3校准项目

根据客户要求选择校准其中的序号校准项目名称计量特性条款编号校准方法条款编号1比值差示值误差和相位差示值误差122对时误差示值误差233采样值报文发送时间间隔离散值示值误差344测量重复性455短时稳定性56校准前的准备工作外观检查校验仪的出厂编号

、仪器名称、

型号、

制造厂名

或商标

等信息齐全

;被校校验仪的机壳、端钮、开关和按键等无影响校准或使用安全的松动、损伤、脱落;各种功能标志齐全正确。通电检查通电后各开关和按键能正常工作

,各种显示均正常。绝缘电阻将校验仪电流

、电压测量通道的输入端子短接后测量输入端子对地绝缘电阻,将电源插座的相线与零线短接后测量电源插座对地绝缘电阻。绝缘电阻使用绝缘电阻表测量,绝缘电阻不低于0。校准方法校准点的选取 ,校验仪校准点选取参照表4每个校准点从表5中选取不少于3组比值差的微差和相位差的微差组合进行校准,微差组合包括零点,宜正负交错选取。表4校准点选取额定电流/电压百分比/电流通道校准点15000电压通道校准点——000校验仪每个校准点叠加的比值差、相位差的微差选取参照表。表5比值差示值误差相位差示值误差的微差点选取序号微差值序号微差值比值差微差点1090200031115表5续)序号微差值序号微差值比值差微差点4828563663437151806—相位差微差点1'9'2'0'3'1'4'2'5'3'6'4'7'5'806—对时误差示值误差校准点可在s任意选取,采样值报文发送时间间隔离散值示值误差校准点可在~s任意选取。比值差示值误差和相位差示值误差一般要求校验仪每个通道均需要单独校准

。校验仪的校准分为数字量输入通道和模拟量输入通道的校准。以n次误差测量值的算术平均值作为校准结果。数字量输入通道校验仪数字量输入通道的校准分为外同步方式校准及额定延时同步方式校准,校验仪外同步方式接线方式见图校验仪额定延时同步方式接线方式见图。电子式互感器校验仪校准系统以下简称校准系统中微差模块的标准电压电流信号分别与校验仪的标准电压电流输入接口连接,微差模块的采样值报文接口与校验仪被测通道的网络信号输入接口连接,外同步方式下,还需将微差模块的同步时钟信号输入接口与校验仪同步时钟信号输出接口连接。6图2校验仪外同步方式数字量接口校准接线图3校验仪额定延时同步方式数字量接口校准接线校准系统微差模块根据被校校验仪工作方式设置为外同步方式或额定延时同步方式,根据选取的校准点,调节微差模块输出相应比值差、相位差微差信号,分别记录微差模块的参考值标准值)及校验仪的示值,并根据公式)及公式)计算示值误差。模拟量输入通道 。 ,校验仪模拟量输入通道校准的接线方式见图4 对于标准电流通道 校准系统中微差模块的标准电流输出与校验仪的标准电流输入接口连接,微差模块的模拟信号输出与校验仪被测通道的被测电压输入接口连接。对于标准电压通道,校准系统中微差模块的标准电压输出与校验仪的标准电压输入接口连接,微差模块的模拟信号输出与校验仪被7测通道的被测电压输入接口连接。根据选取的校准点

图4校验仪模拟量接口校准接线,调节微差模块输出相应比值差、相位差微差信号,分别记录微差模块的参考值标准值)及校验仪的示值,并根据公式)及公式)计算示值误差。对时误差示值误差 。出输入接口分别与校验仪同步信号输入、输出接口连接。出输入接口分别与校验仪同步信号输入、输出接口连接。

将同步信号延时模块的同步信号输图5校验仪对时误差示值误差校准接线8校准系统中,同步信号延时模块接收校验仪的同步信号,延迟设定时间后输出至校验仪的同步信号输入接口,分别记录同步信号延时模块的参考值标准值及校验仪的示值,并根据公式)计算示值误差。连续测量0,记录这段时间内测得T的最大值。采样值报文发送时间间隔离散值示值误差 。校验仪采样值报文发送间隔离散值示值误差校准接线见图6 将报文生成模块的输出接口与校验仪网络信号输入接口连接。将校验仪同步信号通道与报文生成模块的同步信号通道连接。图6校验仪采样值报文发送间隔离散值示值误差校准接线校准系统中,报文生成模块接收校验仪的同步信号,报文生成模块输出离散值可调的采样值报文至校验仪的网络信号输入接口分别记录报文生成模块的参考值标准值)及校验仪的示值,并根据公式)计算示值误差。连续测量0,记录这段时间内测得t的最大值。测量重复性根据用户需求选择比值差和相位差微差组合进行测量重复性试验。

测量重复性试验∑nn)i2与比值差示值误差、相位差示值误差试验同时进行,计算出连续n∑nn)i2) ()式中:

sx= 5ii次误差测量值;测量次数。9短时稳定性根据用户需求任意选择1个校准点进行短时稳定性试验。

在同一测量点连续测试0,得出被校校验仪误差的最大值和最小值,计算所得误差值最大值与最小值之差。校准结果校准结果应在校准证书上反映。校准证书应至少包括以下信息:标题:校准证书;实验室名称和地址;进行校准的地点如果与实验室的地址不同证书或报告的唯一性标识如编号每页及总页数的标识;客户的名称和地址;被校对象的描述和明确标识;进行校准的日期,如果与校准结果的有效性和应用有关时,应说明被校对象的接收日期;如果与校准结果的有效性或应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;校准环境的描述;校准结果及其测量不确定度的说明;对校准规范的偏离的说明;校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识;校准结果仅对被校对象有效的声明;未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。比值差示值误差、相位差示值误差测量不确定度评定示例参见附录B,原始记录格式参见附录C,校准证书内页格式参见附录D。复校时间间隔建议复校的时间间隔为1年。由于复校时间间隔的长短是由仪器使用情况、

使用者

、仪器本身质量等诸因素所决定的,因此,送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。0附录A微差模块典型构建方案微差模块是用于校准校验仪比值差示值误差和相位差示值误差的主要部件。微差模块通过向被校校验仪输出标准信号与被测信号,并设置两路信号间的比值差和相位差参考值标准值将被校校验仪的比值差和相位差测量值与微差模块的参考值标准值)进行比较的原理实现校准。标准信号输出包括额定值为0/3V的标准电压输出与额定值为5、1A的标准电流输出。被测信号输出包括模拟信号输出、采样值报文输出及同步时钟信号,其中模拟信号输出符合7及T8要求,采样值报文输出符合2的要求,具体接口方式见图。微差模块的工作方式包括标准电压输出与模拟信号输出、

标准电压输出与采样值报文输出、标准电流输出与模拟信号输出、标准电流输出与采样值报文输出四种,其典型构建方案分别见1至。标准电压输出与模拟信号输出方式 、 。标准电压信号源U作为标准电压信号从ax接口输出 标准电压信号源U与微差电压信号源U按图1方式连接,生成叠加信号UU,通过感应分压器K将叠加信号转换成符合7的模拟信号从VD接口输出。图1标准电压输出与模拟信号输出方式标准电压信号源和微差电压信号源准确度不低于2,感应分压器的准确度等级应不低于1级。微差模块的比值差、相位差的设置范围分别不小于0、,分辨力分别不低于1。标准电压输出与采样值报文输出方式 、 。标准电压信号源U作为标准电压信号从ax接口输出 标准电压信号源U与微差电压信号源U按图2方式连接,生成叠加信号UU,通过信号采样及报文转换模块,在同步时钟驱动下对叠加信号采样并转换成符合T2要求的采样值报文从J接口输出。1微差电压信号源准确度不低于2,信号采样及报文转换模块的准确度不低于2。微差模块的比值差、相位差的设置范围分别不小于0、,分辨力分别不低于1。图2标准电压输出与采样值报文输出方式标准电流输出与模拟信号输出方式 、 。标准电流信号源I作为标准电流信号从ox接口输出 标准电流信号源I与微差电流信号源I按图3方式连接,生成叠加信号,并通过分流器R将叠加信号转换成符合8的被测信号从VD接口输出。微差电流信号源准确度不低于2,分流器的准确度等级不低于1级。微差模块的比值差、相位差的设置范围分别不小于0、,分辨力分别不低于1。图3标准电流输出与模拟信号输出方式标准电流输出与采样值报文输出方式 、 。标准电流信号源I作为标准电流信号从ox接口输出 标准电流信号源I与微差电流信号源I按图4方式连接,生成叠加信号,通过信号采样及报文转换模块,在同步时钟驱动下对叠加信号采样并转换成符合T2要求的采样值报文从J接口输出。标准电流信号源和微差电流信号源准确度等级不低于2级

,信号采样及报文转换模块的准确度不低于2。微差模块的比值差、相位差的设置范围分别不小于20、,分辨力分别不低于1。图4标准电流输出与采样值报文输出方式3附录B比值差示值误差和相位差示值误差测量不确定度评定比值差示值误差测量不确定度评定测量方法被校校验仪的比值差示值误差采用与校准系统比较方式进行,

在同一标准电流或电压下按公式)计算示值误差。以下以校验仪一次额定电流为0,二次额定电流为5,在参考电流0A时为例进行评定。测量模型 ( )比值差示值误差测量模型见公式

( )式中:

fx0

1f被校校验仪的比值差示值误差,;x被校校验仪的比值差示值,;0对应输入的比值差标准值参考值。不确定度分量的来源分析校验仪的校准过程,其测量不确定度来源主要有以下几项:在规定的环境条件下,被校校验仪测量重复性引入的不确定度被校校验仪分辨力引入的不确定度在规定的环境条件和正常的工作状态下,校准系统引入的不确定度分量。各标准不确定度评定被校校验仪测量重复性引入的标准不确定度对被校校验仪重复性测量的数据,采用统计分析的方法算出实验标准偏差作为标准不确定度分量1,呈正态分布。使用校准系统校准校验仪,输出比值差标准值为0,连续记录被校校验仪比值差示值0次,得到下列一组数据,见表。表1比值差示值误差校准结果测量次数标准值/校验仪示值fx/误差/10662088303340225011603370114表1续)测量次数标准值/校验仪示值fx/误差/804490990044针对本次校验仪校准试验,采用0次测量值的平均值,所以测量重复性引入的标准不确定度:15被校校验仪分辨力引入的标准不确定度被校校验仪分辨力要求为1,即5,半宽区间为6,测量值落在该区间的概率密度函数为均匀分布,则标准不确定度:32u6632分流器引入的标准不确定度根据分流器的校准证书,由分流器阻抗误差引入的标准不确定度:35由数字多用表引入的标准不确定度根据数字多用表的校准证书,其引入的标准不确定度:46标准不确定度分量汇总表根据以上分析,可列出标准不确定度分量汇总表,如表2所示。表2比值差示值误差不确定度分量汇总表不确定度评定方法标准不确定度不确定度来源测量值分布类型包含因子不确定度分量A类u1测量重复性正态分布15B类u2分辨力均匀分布35B类u3分流器—15B类u4数字多用表—1542展不确定42展不确定22222

5≈5扩 度取包含因子k=2,则比值差示值误差扩展不确定度:Uc5≈55相位差示值误差不确定度评定测量方法被校校验仪的相位差示值误差测量采用与校准系统比较方式进行,

在同一参考电流或电压下,按公式)计算示值误差。以下以校验仪一次额定电流为0,二次额定电流为5,在参考电流0A时为例进行评定。测量模型

( ) 。相位差示值误差测量模型如公式

2所示 ( )式中:

δx0

2被校校验仪的相位差示值误差x被校校验仪的相位差示值0对应输入的相位差标准值参考值。不确定度分量的来源分析校验仪的校准过程,其不确定度来源主要有以下几项:在规定的环境条件下,被校校验仪测量重复性引入的不确定度被校校验仪分辨力引入的不确定度在规定的环境条件和正常的工作状态下,校准系统引入的不确定度。各标准不确定度评定被校校验仪测量重复性引入的不确定度对被校校验仪重复性测量的数据,采用统计分析的方法算出实验标准偏差作为标准不确定度1,呈正态分布。使用校准系统校准校验仪,输出相位差标准值为,连续记录被校校验仪比值差示值0次,得到下列一组数据,见表。表3相位差示值误差校准结果测量次数标准值/)校验仪示值/)相位差/)1022207730884028504460227033805590660099针对本次校验仪校准试验采用0次测量值的平均值,所以测量重复性引入的标6准不确定度:

1'被校校验仪分辨力引入的不确定度被校校验仪分辨力要求为,半宽区间为,测量值落在该区间的概率密度函数为均匀分布,则标准不确定度:32'3分流器引入的不确定度根据分流器直流和3z交直流差校准结果

,其引入的标准不确定度:π3u=6''π3数字多用表引入的不确定度数字多用表A采样延时,其引入的标准不确定度:4'标准不确定度分量汇总表根据以上分析,可列出标准不确定度分量汇总表,如表4所示。表4相位差示值误差不确定度分量汇总表不确定度评定方式标准不确定度不确定度来源测量值分布类型包含因子不确定度分量A类u1测量重复性正态分布12B类u2分辨力均匀分布33