电流电压互感器原理、应用及检定.ppt

1、互感器原理、应用及检定,中国电力科学研究院 国家高电压计量站 周 峰 / 高级工程师 02759258308 /,主要内容,2,第一章 理论基础 第二章 互感器原理及应用 第三章 互感器检定技术 第四章 故障原因分析 第五章 互感器建标考核,3,第一章 基础知识,1.1 电工测量基础 （一）测量、计量 测量的定义（狭义） ： “以确定量值为目的的一组操作”。 例：电压表测电压，温度计测温度，,4,测量的定义（广义） ： 测量不仅对被测的物理量进行定量的测量，而且还包括对更广泛的被测对象进行定性、定位的测量。 例：故障诊断、无损探伤、遥感遥测、矿藏勘探、地震源测定、卫星

2、定位等,5,测量与计量密切相关，但又有不同 计量是一种特殊形式的测量，它把被测量设备与国家计量部门作为基准或标准的同类单位量进行比较，以确定合格与否，并给出具有法律效力的证书。 计量是利用技术和法制手段实现单位统一和量值准确可靠的测量。 计量的三个主要特征是统一性、准确性和法制性。 计量包含了为达到统一和准确一致所进行的全部活动，如单位的统一、基准和标准的建立、进行量值传递、计量监督管理、测量方法及其手段的研究等。 注：计量活动 和测量活动的区别,计量与测量的关系,6,（二）测量（计量）过程 测量包含三个重要因素：测量对象，测量方法，测量设备。 计量包含五个重要因素：人，机，料，法，环。,7,

3、电气测量的内容是： 电参量测量分电磁测量和电子测量，具体测量对象包括： 电能量的测量 包括各种频率及波形下的电压、电流、功率、电场强度等的测量。 电路参数的测量 包括电阻、电感、电容、阻抗、品质因数、电子器件参数等的测量。 电信号特征的测量 包括信号、频率、周期、时间、相位、调幅度、调频指数、失真度、噪音以及数字信号的逻辑状态等的测量。 电子设备性能的测量 包括放大倍数、衰减、灵敏度、频率特性、通频带、噪声系数的测量。,8,（三）测量方法 按测量过程分：直接测量、间接测量和组合测量。 直接测量：直接测量又称为直读式测量，被测量的量值可从仪表盘或表上直接读取。 优点：方法简便，读数迅速。 缺点：

4、由于仪表接入被测电路后，会使电路工作状态发生变化，因而这种测量方法的准确度较低。 举例：电流表测量电流，电压表测量电压，功率表测量功率等。,9,间接测量法（比较测量法）：零值法，差值法，替代法 零值法：在测量过程中，通过改变标准量，使其与被测量相等（即两者差值为零），从而确定被测量数值的方法叫零值法。如用电桥测量电阻就属于这种方法。 差值法：利用被测量与标准量的差值作用于测量仪表，从而确定被测量数值的方法，叫差值法。如用校验仪测量互感器误差就属于这种方法。 替代法：在测量过程中，用已知标准量代替被测量，若维持仪表原来的读数不变，则被测量必等于已知标准量，这种测量方法叫做代替法。 优点：准确度高

5、 缺点：设备复杂，价格较高，操作麻烦,10,U：标准电压源，R1和R2：标准分压电阻，D：指零仪。测量时，通过调节R1和R2的比例，使D指零，这时,D,TV0：标准互感器， TVx：被测互感器。测量时，通过调节微差源使指零仪指零，这时,零值法,差值法,11,替代法,曹冲称象,12,电桥平衡时必须同时满足两个平衡条件：模平衡条件与相位平衡条件,阻抗电桥,13,根据衡条件：,西林电桥,14,按测量性质分：时域测量、频域测量、数据域测量和调制域测量。 （1）时域测量：测量被测信号幅度与时间的函数关系。 （2）频域测量：测量被测信号幅度与频率的函数关系。 （3）数据域测量：测量数字量或电路的逻辑状态随

6、时间变化而变化的特性。 （4）调制域测量： 测量被测信号频率随时间变化而变化的特性。,15,测量标准的传递,16,1.2 误差理论基础,精密度：在规定条件下，对同一被测对象重复测量所得示值间的一致程度。一般用统计量描述，如标准偏差等。 正确度：无穷多次重复测量所得量值的平均值与一个参考量值间的一致程度。 准确度：测得值与真值间的一致程度。,指测量仪器的读数与被测量真值相一致的程度，可用精密度、正确度和准确度来表示。,（一）测量仪器的精度,评价方法：误差、不确定度,17,根据测量误差的性质及产生的原因，可分为：,误差：指测量的结果与被测量的真实值（实际值）之间存在的差异 。,（二）误差定义及分类

7、,18,（三）测量误差的表示方法,绝对误差 absolute error 相对误差 relative error 引用误差 quoted error,19,仪表的指示值Ax与被测量实际值A0之间的差值，叫做绝对误差。 AxA0在计算值时，通常可用标准表的指示值作为被测量的实际值。 将上式变形可得 A0AxAx+（）Ax +C 上式中的C称为仪表的修正值。,绝对误差,20,绝对误差与被测量实际值A0比值的百分数，叫做实际相对误差 ，即 一般情况下实际值A0难以确定，用仪表的指示值Ax替代，称示值相对误差，即,相对误差,21,绝对误差与仪表量程（最大读数）Am比值的百分数，叫做引用误差m，即,引用

8、误差,引用误差实际上就是仪表在最大读数时的相对误差，即满度相对误差。 然而，实践证明，在仪表测量范围内的每个示值的绝对误差都是不同的。,22,为此，又引入最大引用误差的概念，用最大绝对误差m代替,既能克服了引用误差的不足，又更加统一地描述了误差所对应的测量精度。 国家标准中规定以最大引用误差来表示仪表的准确度。,23,误差合成,其中,、,的绝对误差为,、,绝对误差,相对误差,24,实例：和函数误差,例：,25,26,（四）测量不确定度,定义：表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。 “合理”reasonably，是指在统计控制状态下，即处 于重复性条件下或重现性条件下的测量状

9、态。 “分散性”Dispersion，指测量结果的分散性，即测量结果以一定概率落在某个量值区间。 “相联系”associated with，不确定度是和测量结果一起，用来表明在给定条件下对被测量进行测量时,测量结果所可能出现的区间。,A类标准不确定度（UA） 标准不确定度 B类标准不确定度（UB） 合成标准不确定度（UC） 不确定度 U（K2） 测 扩展不确定度 U（K3） 量 U95 不 U99 确 定 A类相对标准不确定度（UArel） 度 相对标准不确定度 B类相对标准不确定度 （UBre） 合成相对标准不确定度（UCrel） 相对不确定度 Urel （K2） Urel （K3） 相对扩

10、展不确定度 Urel 95 Urel 99,分类,相对不确定度=不确定度被测量之值,扩展不确定度=标准不确定度包含因子,28,注: 标准不确定度：用标准偏差给出的不确定度。 A 类标准不确定度：用统计方法评定出的不确定度。其评定方法称为A类评定。 B类标准不确定度：用非统计方法评定出的不确定度。其评定方法称为B类评定。 合成不确定度：当测量结果是由若干个其他量的值求得时，按其他各量的方差和协方差算得的标准不确定度。 相对不确定度: 不确定度除以被测量之值。 扩展不确定度：确定测量结果区间的量，合理赋予被测量之值分布在指定概率内含于此区间。,29,不确定度 VS 误差,30,30,1.3 电磁学

11、基础,（一）基本概念： 1 、磁感应强度B（磁通密度，简称磁密） 表示磁感应线的疏密度，表征磁场强度及方向的物理量，矢量、其方向为磁感应线上每一点的切线方向，与电流成右手螺旋定则。单位：Wb/m2;或T。,磁力线与电流之间的右螺旋关系,31,2、磁通 表示磁感应线的条数，单位：Wb。在单位面积内： 1）均匀磁场中，磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积，叫磁通量。 =BS 2）非均匀磁场中的通式,32,3、磁感应线 形象的描绘磁场，无头无尾的闭合曲线。 4、磁导率 （ ） 磁导率是表征物质导磁能力的物理量，它表明了物质对磁场的影响程度。,主要导磁物质的相对磁导率,33,5、铁磁物质,有几种

12、物质，如铁、钴、镍以及它们的合 金，以及锰和铬的某些合金，即使在较小的外 磁场的作用下，其磁化也特别显著。这类物质 称为铁磁物质，它们的磁导率都很大。将铁磁 材料放入磁场后，磁场会显著增强。,铁磁物质中有许多称为磁畴的天然磁化区,附加磁场,外磁场,6、磁场强度、磁化曲线 磁场强度H也是表征磁场强弱和方向的物理量, 单位是A/m。 B=f(H) H=B/,起始磁化曲线,周期磁化曲线,将一块未磁化的铁磁材料制成闭合铁芯，其上绕有绕组，调节使电流从零开始逐渐增大，则铁芯中穿过横截面的磁通密度将随之增大，测得不同H值下的B值，可绘出B-H曲线。,35,7、磁滞回线 选择不同的磁场强度H反复磁化时，可得

13、出不同的磁滞回线,将各条磁滞回线的顶点连接起来，所得的曲线称为基本磁化曲线。近似于起始磁化曲线。,基本磁化曲线,铁磁材料基本磁化曲线,36,（二）基本电磁定律：,电生磁的基本定律 安培环路定律 磁生电的基本定律 法拉第电磁感应定律 磁路的欧姆定律,37,1、安培环路定律 2、法拉第感应定律,电流互感器基本原理,电压互感器基本原理,38,对于均匀磁路：,式中，,定义为磁路的磁阻。磁阻的倒数:,3、 磁路的欧姆定律,电路和磁路之间的对应关系,39,40,40,1.4 我国电力系统概述,41,42,五大发电集团,（截止2004）年,43,两大国家级电网,44,四种电网类型,一级输电网络 一级输电向二

14、级输电系统输送电能。这类电网将发电厂与枢纽变电站连接起来，进而将电能输送到二级输电网络。一般采用三相架空杆塔线路联结成网。通常电力用户，即使是大型用户都不直接从该电网中取电。 输电网的电压范围通常为： 220 kV （330）500kV （750 ）1000 kV,45,四种电网类型,二级输电网络 二级输电网从枢纽变电站汲取电能，向大型工业用户的配电变电站 和公共电网HV/MV配电变电站供电。 该电网通常采用架空线形式（有时在靠近城区的地方采用电缆形式），电压范围为： (66)110kV - 220 kV。,46,四种电网类型,中压配电网 中压配电网从HV/MV 变电站或公共电网的配电系统取得电能，向中小型工业用户供电。 中压配电网在城区一般采用地缆形式，在乡村一般采用架空线，电压范围通常为： 6 kV- 35 kV。,47,四种电网类型,低压配电网 低压配电网从公共配电变电站向各种个人用户、工厂车间等供电。 低