(高清版)GB∕T 20840.103-2020 互感器 第103部分：互感器在电能质量测量中的应用

互感器第103部分：互感器在电能质量测量中的应用(IECTR61869-103:2012,Instrumenttransformers—Theuseofinstrumenttransformersforpower国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会互感器第103部分：互感器在电能质量测量中的应用中国标准出版社出版发行开本880×12301/16印张5字数145千字2020年3月第一版2020年3月第一次印刷如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究I V 1 1 1 5 56互感器对电能质量测量的影响 7电能质量测试 53附录A(资料性附录)本部分与IECTR61869-103:2012相比的结构变化情况 附录C(资料性附录)互感器和电能质量测量——未决问题 附录D(资料性附录)互感器等级 6 6 8 8 9 图10电流互感器技术频率适用范围 图11电磁式电压/电流互感器的等效电路示例 图12电压范围在1kV(含)～52kV(含)之间的浇注式电磁式电压互感器剖面图 图13独立式高压电压互感器结构图 图14典型电磁式电压互感器420kV频率响应示例 图15第一次谐振频率点示例 图16电流互感器剖面图 20图17低压电流互感器400V频率响应示例 图18微晶合金铁芯线圈电流互感器10kV频率响应示例 21图19低压10P5级电流互感器频率响应示例 21图20由245kV电流互感器所获得的结果示例 图21由245kV电流互感器所获得的结果示例：细节图 图22110kV坡莫合金铁芯电流互感器频率响应示例 ⅡGB/T20840.103—2020 25图24电容式电压互感器工作在工频下的等效电路图 25图25无补偿电抗器的电容式电压互感器工作在工频下的简化戴维南等效电路 26图26电容式电压互感器工作在工频下的简化戴维南等效电路 26图27电容式电压互感器工作在工频下的完整戴 27图28利用具有谐波测量端的电容式电压互感器进行测量的原 29 29图30块状晶体产生普克尔斯效应的基本设计 图33普克尔斯传感器的基本设计方案 图34工程化应用的普克尔斯传感单元 图40阻容分压器等效电路 40图41平衡状态阻容分压器等效电路 41图42一个阻容分压器频率响应示例 41图43电压为145kV、电缆长150m时阻容分压器的幅频特性示例 42 43图45光学电流互感器测量原理 43 44 45 46 48图50分流器电流测量的电气方案 49 49图52补偿分流器等效电路 49图535kA/150mV分流器的理论带宽 图54霍尔效应传感器 图57电压互感器频率响应的测试电路 54图58电压互感器频率响应的测试电路 图60电流互感器频率响应的测试电路 图C.1“非真实暂降”示例 7Ⅲ表2互感器参数对电能质量测量的影响 表3电压范围在1kV(含)～52kV(含)之间的电磁式电压互感器的主要组成部分 表4电压范围在1kV(含)～52kV(含)之间的电磁式电压互感器对电能质量参数测量的影响 表5电压范围在52kV(不含)～1100kV(含)之间的电磁式电压互感器对电能质量参数测量的 表6电压范围在1kV(含)～52kV(含)之间的电磁式电流互感器主要组成部分 表7电压范围在1kV(含)～52kV(含)之间的电磁式电流互感器对电能质量参数测量的影响 21表8电压范围在52kV(不含)～1100kV(含)之间的电磁式电流互感器主要组成部分 表9电压范围在52kV(不含)～1100kV(含)之间的电磁式电流互感器对电能质量参数测量的 24表10电容式电压互感器对电能质量参数测量的影响 28表11具有谐波测量端电容式电压互感器对电能质量参数测量的影响 表12功率计量的准确级 表13电能质量测量的准确级 表14光学电压互感器对电能质量参数测量的影响 表15中压电阻分压器对电能质量参数测量的影响 表17阻容分压器对电能质量参数测量的影响 42表18光学电流互感器对电能质量参数测量的影响 44表19低功率电流互感器的主要组成部分 45表20低功率电流互感器对电能质量参数测量的影响 46表21罗氏传感器的主要组成部分 48表22罗氏线圈电流互感器对电能质量参数测量的影响 48表23分流器对电能质量参数测量的影响 表25电能质量参数对电压互感器和电流互感器的要求 表26普通准确级的测试电流和电压 表27专用准确级的测试电流和电压 表B.1本部分与IECTR61869-103:2012的技术性差异及其原因 表D.1推荐的准确度测试主要要求示例表 V本部分为GB/T20840的第103部分。本部分使用重新起草法修改采用IECTR61869-103:2012《互感器互感器在电能质量测量中的互感器第103部分：互感器在电能质量GB/T17626.7—2017电磁兼容试验和测量技术供电系统及所连设备谐波、间谐波的测量和GB/T17626.15—2011电磁兼容试验和测量技术闪烁仪功能和设计规范(IEC61000-4-GB/T17626.30—2012电磁兼容试验和测量技术电能质量测量方法(IEC61000-4-30:2008,GB/T18039.3—2017电磁兼容环境公用低压供电系统低频传导骚扰及信号传输的兼容水GB/T18216.12—2010交流1000V和直流1500V以下低压配电系统电气安全防护措施的GB/T20840.8—2007互感器第8部分：电子式电流互感器(IEC60044-8:2002,MOD)2[GB/T17626.30—2012,定义3.10][GB/T17626.30—2012,定义3.11][IEC60050-311:2001,定义3[GB/T17626.30—[GB/T17626.30—3GB/T20840.103—20[GB/T17626.30—2012,定义3.16]标称电压nominalvoltage[GB/T17626.30—2012,定义3.19][GB/T17626.30—2012,定义3.20][GB/T17626.30—2012,定义3.23]4GB/T20840.103—20[GB/T17626.30—2012,定义U供电电压supplyvoltage[IEC60050-604:1987,定义604-01-16][GB/T17626.30—2012,定义[GB/T17626.30—2012,定义[GB/T17626.30—2012,定义3.34][GB/T17626.30—2012,定义5从家用到工业领域，很多新发展起来对电能质量敏感的应用装置都需要技术标准，以保护相关GB/T17626.30—2012对电能质量测量方法(和相应准确级)做出了详细定义。在低压应用中，互附录C给出了互感器和电能质量测量中未解决的问题，这些问题主要与互感器的实际运行状况5依据GB/T17626.30—2012的电能质量参数电磁兼容系列标准(GB/T18039系列、GB/T17626系列)对电能质量的许多方面进行了标准化。GB/Z18039.5—2003电磁兼容环境公用供电系统低频传导骚扰及信号传输的电磁环境GB/T18039.3—2017电磁兼容环境公用低压供电系统低频传导骚扰及信号传输的兼容水平GB/T17626.7—2017电磁兼容试验和测量技术供电系统及所连设备谐波、间谐波的测量和GB/T17626.15—2011电磁兼容试验和测量技术闪烁仪功能和设计规范GB/T17626.30—2012电磁兼容试验和测量技术电能质量测量方法GB/T6592—2010电工和电子测量设备性能表示GB/T18216.12—2010交流1000V和直流1500V以下低压配电系统电气安全防护措施的试验、测量或监控设备第12部分：性能测量和监控装置(PMD)前两个标准给出了电力系统电能质量扰动的定义和可接受水平。其了与电压有关的扰动，而GB/T17626.7—2017则包括电流在内。这意味着65.2电能质量测量链为了确定和量化互感器对电能质量测量的不确定度影响，应同时考虑测量链中互感器对于一个给定扰动的电气特性和测量方法。原理结构如图1所示。互感器对整体不确定度的影响可用一个结合了测量系统不确定度的附加不确定度来定量描述，如图2所示。图2互感器对整体测量不确定度的影响[9]5.3依据GB/T17626.30—2012的信号处理在A类或S类电能质量分析仪中，来自互感器的信号被数字化并在几个时间间隔内加以处理：——对于频率测量，每10个周波为一个测量时间间隔； 每150个周波对10个周波间隔测量记录累积一次；——每10min对10个周波间隔测量记录累积一次； 每2h对10min间隔测量记录累积一次。7测量时间间隔为10个周波。累积方法为方均根值计算方法。表1列出了GB/T17626.30—2012中规定的各种电能质量扰动的测量方法和时间间隔。表1GB/T17626.30—2012中的电能质量扰动及其测量时间间隔1个周波10个周波150个周波电网频率OOOO闪变OO暂降和暂升O电压中断O电压不平衡OOOO电压谐波OOOO电压间谐波OOOOOO负偏差/正偏差OOOO由于频率测量是基于一个整数倍周波(从基波过零点开始)进行的，所以互衰减或放大都将直接影响方均根值的不确定度。由于时间间隔相对较长，互图3为可引起闪变的电压波动示例。8电压/V电压/VV——标称电压；W——工频；人能感知光波动的频率大约在35Hz以下，因此电力波的频谱可以包含15Hz～85Hz的频率分电压互感器在基波频率附近应该有对称的频率响应，这一要求是IEC闪烁仪解调过程的需要，如图4图4IEC闪烁仪的调制过程图4表明，平方解调和带通滤波器结合起来，可以从由基波频率与频谱分量w-wj、w+w;而构成的拍频信号中提取出闪变频率。闪变调制幅值与w-wj和w+w;两个矢量9 电压/V电压/V10时间/s相电压瞬时值时间/msGB/T20840.103—2020Y200Y0图6电压中断示例5.9瞬态电压GB/T17626.30—2012的A.4仅规范了低压系统中瞬态电流和电压的测量信息，并不包括高压系统，也未给出如何处理和量化这些瞬态电流和电压的规范信息。5.10供电电压不平衡不平衡测量仅限于基波频率。由于电压互感器针对的是工频，其对不平衡测量的影响仅来自其幅值、相位误差及可能的不匹配。图7为电压不平衡示例。V0图7电压不平衡示例5.11电压谐波根据GB/T17626.7—2017,谐波测量需每10个周波计算一次。A类要求至少应测量到50次谐波(2500Hz),而S类则要求40次(2000Hz)。互感器在幅值和相位上的频率响应会直接影响到谐波测0根据GB/T17626.7—2017,谐波测量需每10个周波计算一次。A类要求至少应测量到50次谐波(2500Hz),而S类则要求40次(2000Hz)。然而由于这种测量方法规定了对傅里叶变换相邻频谱分如果信号电压的频率低于2500Hz,则可看作间谐波来处理。互感器可能会影响仪表观测到的信快速电压变化并不是GB/T17626.30—2012中的规范性内容，但该标准提供了相关信息。可认负偏差和正偏差的测量是基于10个周波的时间间隔进行总之，根据GB/T17626.30—2012,电能质量扰动的测量需要互感器具有更好的频率响应(幅值和相位)和瞬态响应。电能质量扰动的测量应根据每个被测量按表2所示对互感器提出相应要求。表2互感器参数对电能质量测量的影响幅值瞬态值电网频率OO闪变OO暂降和暂升OOO电压中断OOO电压不平衡OO电压谐波OO电压间谐波OOOO负偏差/正偏差OO互感器为电能质量测量仪表输入适配信号，该信号包含一次信号的关于互感器在电能质量测量中的特性认识尚未统一互感器的，该类互感器通常基于实验室常用的传感器。许多电子式互感一定频率范围内(例如3000Hz以内)呈线性关系在一次信号幅值范围内和额定工作频率下，电磁式互感器通常应具有近似线于8原因。容性误差与绕组方式有关，由互感器的分布电容在施加电压磁式电流互感器的二次电流误差变化和剩磁效应会变得更小。通常容性误差是应注意评估频率特性所用的方法。例如：通过叠加原理获得的测量误差大于通过频率响应方法获图11为电磁式电压/电流互感器的简化等效电路，用于验证当谐波或其他电能质量扰动发生时对——励磁电感L₁:其特点是非线性、有磁滞性，磁滞回线的形状和面积是待测信号幅值和频率的一次绕组，在电网中可相间或相对地连接，位于铁芯的一段，一般由一个分电压互感器有一个或多个测量和/或保护用的二次绕组。二次绕组位于一次绕组与铁芯之间，当需要不同变比时可用一个或多个抽头即使要求装有多个二次绕组，电压互感器也只有一个铁芯，该铁芯主要由硅钢片制成，也可能是其他材料(例如纳米晶合金)。电压互感器一般做成单相，但也会做成由一个组合铁芯或中压绝缘无论户内和户外，电压互感器端子一般采用合成树脂(例如环氧树脂)浇注或附加其他辅助绝缘材铁芯有大约50%可达到2500Hz。电网频率无影响无影响闪变需要进一步研究需要进一步研究需要进一步研究低压电磁式电压互感器适用于关注的谐波频率范围。如果仅要求幅值磁式电压互感器适用于1kHz及以下频率，其中60%能适用于关注的要求相位准确度，则中压下，全部电磁式电压互感器在700Hz及以下可精确测量，其中50%能适用于关注的谐波范围需要进一步研究需要进一步研究电压中断需要进一步研究瞬态电压6——器身9—二次接线板；10——密度控制器；11——充气阀。由于绕组电感和绕组层间杂散电容之间的谐振，所以高频下幅值和相位差的测量存在较大误差。结构特征对频率响应特性影响极大：铁芯接地电压互典型电磁式电压互感器的频率响应示例见图14,其第一次谐振的频率点示例见图15。幅值/%幅值/%0030000图15第一次谐振频率点示例表5给出了电压范围在52kV(不含)～1100kV(含)之间的电磁式电压互感器对电能质量参数测电网频率无影响无影响闪变需要进一步研究需要进一步研究需要进一步研究高压电压互感器一般只适用于500Hz及以下频率。如果采用特殊设计和制造工艺，则电压互感器可能覆盖整个谐波范围，尤其是新型互感器。额定一次电压在2互感器可能不适合250Hz以上的谐波测量，如果采取特殊设计，则在频率达到至少1kHz时，误差是可以接受的需要进一步研究需要进一步研究电压中断需要进一步研究瞬态电压需要进一步研究环形铁芯电磁式电流互感器的特点是具有较低的一次漏感和一次绕组电阻。正常工作条件下，一次电流低于饱和电流，且电流互感器工作在磁化曲线的线性部分。荷所获得的电压。励磁电流的进一步增大将会引起更大误差。为了测量10kHz及以下频率范围的谐波电流，用于保护和测量目的的普通电流互感器准确度应优于3%。如果电流互感器的负荷是感性的，根据参考文献[10],IEEEC57.13—1993[11规定表6给出了电压范围在1kV(含)～52kV(含)之间的电磁式电流互感器主要组成部分。电流互感器的主要部件可能包括或不包括一次绕组。电流互感器有一匝或多匝的一次绕组，以及一个或多个线段，通过适当连接，可得到不同的变比(例如含有两个线段的一次绕组装部位(例如顶部和/或设备侧面)。如果一次绕组是外部结构，它可能是绝缘导体(例如中压套管或中压电缆)或非绝缘导体(例如母线开关),在这种情况下，中压绝缘可通过电流互感电流互感器有一个或多个二次绕组，用于测量或保护，每一个绕组都有自己的铁芯。二次绕组可能有一个或多个抽头，以获得不同变比铁芯一般为环形，由二次绕组均匀覆盖；在一些应用中，铁芯铁芯一般由取向硅钢片制成，不同合金(铁镍合金、非晶体材料等)用于不同的特殊应用中压绝缘在中压户内和户外应用中，通常合成树脂为电流互感器提供中压绝缘和机械强度。应用有其他中压绝缘类型(例如户外用油纸绝缘电流互感器)图16为电流互感器的剖面图。铁芯1子(低压)一次接线端子(P2端)图16电流互感器剖面图小于5%),而在其他试验中[10],40次谐波以上时测量质量迅速衰减，低负荷图17～图19分别是低压电流互感器400V、微晶合金铁芯线圈电流互感器10kV、低压10P5级电比值差/%比值差/%图17低压电流互感器400V频率响应示例比值差/%比值差/%0一比值差/%一*-相位差/(°)0图18微晶合金铁芯线圈电流互感器10kV频率响应示例电网频率不适用不适用闪变不适用不适用不适用谐波和间谐波(电流)低压电流互感器适用于关注谐波频率范围。所有中压电流互感器适范围内的幅值测量，在相角测量时，频率范围被限制到约1.5kHz表7(续)不适用不适用电压中断不适用瞬态电流对于瞬态测量，标准电流互感器在测量范围为2kHz以内的情况下是限制范围后相位误差显著)。高频下，应使用高匝数比的穿心式电流互感器电压范围在52kV(不含)～1100kV(含)之间的电磁式电流互感器，不同生产厂家的同一种互感器甚至同一种互感器不同样品之间都具有不同特性[6:这可能是由于谐振频率的微小差异会引起较大变，输入与输出之间的相位差在至少2500Hz以内可表8给出了电压范围在52kV(不含)～1100kV(含)之间的电磁式电流互感器主要组成部分。电流互感器的主要部件可能包括或不包括一次绕组，电流互感器有一匝或多匝的一次绕组，以及一个或多个线段，通过适当连接，可得到不同的变比(例如含有两个线段的一次绕组装位置(例如顶部和/或设备侧面)电流互感器有一个或多个二次绕组，用于测量或保护，每一个绕组都有自己的铁芯。二次绕组可能有一个或多个抽头，以获得不同变比铁芯一般为环形，由二次绕组均匀覆盖；在一些应用中，铁芯有不同结构，且二次绕芯上。铁芯一般由取向硅钢片制成，不同合金(例如铁镍合金、非晶体材料等)用于不同的特殊应用在高压户内和户外应用中，通常油/纸或六氟化硫为电流互感器提供高压绝缘和机器对特定应用有其他高压绝缘类型(例如户外用油纸绝缘电流互感器)图20和图21给出了245kV、2400/1A、30VA、准确级为0.5级的电流互感器的测量结果，测量在45Hz～20kHz频率之间进行。图中显示的结果是通过向电流互感器提供叠加的400Hz、107A信号和50次谐波分量(13A、20kHz)而得到的。可以看出，一完全重叠，电磁式电流互感器在谐波下准确度较好。图22给出了110kV坡莫合金铁芯电流互感器频GB/T20840.103—2020一次电流/A折算至一次侧的二次电流/A一次电流/A折算至一次侧的二次电流/A0-0.000500.00050.0010.00150.0020.00250.I₁一次电流I₂折算至一次侧的二次电流M0图20由245kV电流互感器所获得的结果示例一次电流/A折算至一次侧的二次电流/A一次电流/A折算至一次侧的二次电流/AI一次电流I₂折算至一次时间/s图21由245kV电流互感器所获得的结果示例：细节图比值差/%比值差/%图22110kV坡莫合金铁芯电流互感器频率响应示例表9所示为电压范围在52kV(不含)～1100kV(含)之间的电磁式电流互感器对电能质量参数测表9电压范围在52kV(不含)~1100kV(含)之电网频率不适用不适用闪变不适用不适用不适用谐波和间谐波(电流)需要进一步研究不适用不适用电压中断不适用瞬态电压不适用图23是一台个电容式电压互感器的结构图。绝缘外套(陶瓷二次端子盒GB/T20840.103为了得到适当的电压U2和一个恒定的U与U2比值(考虑负荷),需加入一个补偿电抗器L,如图GB/T20840.103—2020图27电容式电压互感器工作在工频下的完整戴维南等效电路通过调整电抗大小可以得到工频下的谐振电路：对于给定负荷，误差是仅与总电阻相关的函数。非工频下，感抗不能完全补偿容抗，导致误差增大。因此，上述等效电路仅适用于工频，参考文献[37]给出了一个非工频下可适用的等效电路示例。频率响应特性电容分压器和电磁单元在额定频率时会发生谐振。因此，额定频率的微小偏离也会引起幅值和相位的较大误差。频率响应的线性部分被限制在额定频率±10Hz范围内77,频率响应在二次以上谐波时会变得很差。当频率达到数百赫兹时，电容式电压互感器误差会变得很大；在关注频率范围内，所测误差在80%~1200%之间，且取决于谐振峰值频率，该频率通常在数百赫兹，最低可降至200HzF⁶]。一些学者建议电容式电压互感器可在谐波下校准[5,163,但应注意相同型号的特性并不统一，且应注意校准方法：同一样品在高、低励磁电压下的测试表明，频率响应呈强非线性，且对样本自身的磁化曲线很敏感。由于铁磁谐振电路的输入阻抗，因此可用带宽随着励磁电压升高大幅度减小。高频率下，励磁电压升高会导致回路负荷升高，从而导致输出电压大幅衰减。对电能质量参数测量的影响表10给出了电容式电压互感器对电能质量参数测量的影响。表10电容式电压互感器对电能质量参数测量的影响电网频率在标称电压的80%～120%之间无影响在标称电压的80%～120%之间无影响闪变需要进一步研究需要进一步研究需要进一步研究需要进一步研究需要进一步研究电压中断需要进一步研究瞬态电压需要进一步研究为了测量谐波，更直接的方法是将电磁单元断开。这样可使电容式电为了测量低压电容的电压，同时达到使用电容式电压互感器的根本目的，可按照图28所示原理提ZZ排流图28利用具有谐波测量端的电容式电压互感器进行测量的原理图图29给出了具有和没有谐波测量端的不同测量结果比较16]。无谐波测量端子频率/Hz30.00%一—15.00%—35.00%—40.00%—50.00%—60.00%0且二次负载表11给出了具有谐波测量端电容式电压互感器对电能质量参数测量的影响。电网频率对幅值无影响但对相角有影响对幅值无影响但对相角有影响闪变对幅值无影响但对相角有影响对幅值无影响但对相角有影响对幅值无影响但对相角有影响对幅值无影响但对相角有影响对幅值无影响但对相角有影响对幅值无影响但对相角有影响电压中断对幅值无影响但对相角有影响瞬态电压对幅值无影响但对相角有影响数字量输出型电子式互感器的准确度要求与模拟量输出型电子式互感器的相同。GB/T20840.8—2007的附录C给出了电子式互感器频率响应和谐波测量的准确度要求。表12给出了功率计量的准确级。表12功率计量的准确级准确级在下列谐波下的比值差(士)%在下列谐波下的相位差(士)2次~5次~7次~10次~13次2次~5次~7次~10次~13次2次~5次~7次~10次~13次248124872482487559GB/T20840.103—2015%(即采用0.2级电流互感器和0.2级电压互感器时，50Hz基波输送能量的相应功率计量准确度等级为0.4级。如果谐波输送能量也测量时，则基波及其谐波输送能量的总误差为0.4%+0.15×0.4%=0.46%)。如此小的误差可以接受。根据EN50160:2007和GB/T17626.7—2017,为此用途，测量的谐波高达40次(有些情况甚至达50次)。GB/T17626.7—2017规定其相对误差(相对于被测值)应不超过5%。如果还需要测量相角，表13给出了电能质量测量的准确级。表13电能质量测量的准确级在下列谐波下的比值差(士)%在下列谐波下的相位差(士)电能质量测量1次～2次1次～2次1次～2次15159学晶体调制后的调制光。光学晶体作为一个偏振调制器，其光信号输——LiNbO₃(铌酸锂);——KDP(磷酸二氢钾)晶体中的原子簇团(电偶极子)在电场的作用下呈指向性排列。该现象会产生原子密度的不均衡，从而引发线性双折射，改变单色光束的偏振态。不同材质的晶体、光偏振方向与晶向的关系、外加电场方向与晶向的关系，均影响普克尔斯效应的例如：对于一个43m点群的立方系晶体，晶体长度为dL,纵向布局(电场E与通光方向一致)情况下，在o光与e光之间会得到一个相位偏移量(用弧度表示):r₄1——晶体的电光系数；no——晶体的o光(寻常光)的折射率。通过对沿晶体两晶面间光路A到B方向电场的积分，可得到总相位偏移表达式：式中UAB是晶体输入与输出晶面间的电势差(也可称为电压)。仅在这种情况下，测量得到的电压不受附近带电导体及光学元件几何尺寸变化的影响。图30给出了利用块状晶体产生普克尔斯效应的一种典型设计。图30块状晶体产生普克尔斯效应的基本设计晶体的长度受到成本因素的制约，因此，单块晶体承受的电势差也受到限制，大约30kV。测量更高电压时则需要分压，为了在晶体上分得合适的电压，需要用到下列分压设备：——传统电容分压器(不用于直流测量); 电阻分压器(通常用于直流测量); 阻容分压器(可用于交流和直流测量); 结合特殊的信号处理方法，不使用物理分压器而是由多个传感器直接分压。图31和图32给出了晶体施加电压的实现方法。b)R₁R₁普克尔斯效应产生的偏振调制可以通过添加偏振检测系统(由两个偏振器和一个四分之一波片组K——普克尔斯效应的敏感常数；一个工程化应用的普克尔斯传感单元如图34所示。图34工程化应用的普克尔斯传感单元电压/V电压/V电网频率需要进一步研究，预计无影响需要进一步研究，预计无影响闪变需要进一步研究，预计无影响需要进一步研究，预计无影响需要进一步研究，预计无影响需要进一步研究，预计无影响需要进一步研究，预计无影响需要进一步研究，预计无影响电压中断需要进一步研究，预计无影响瞬态电压需要进一步研究，预计无影响图36给出了一个电阻分压器的剖面图和原理图。小事小事R₂保护和控制装置R₁R₂地二次接线安装板二次电压U₅(t)与一次电压U,(t)成正比。根据一次电阻R₁和二次电阻R₂的比值可得到分压由于杂散电容和与测量单元相连测试电缆长度的共同影响，因此电阻分压限制的。电阻分压器对直流电压的测量特性良好，如图37和图38所示。比值差/%比值差/%频率/Hz图37中压电阻分压器的幅频特性曲线相位差限值0图38中压电阻分压器的相频特性曲线表15给出了中压电阻分压器对电能质量参数测量的影响。表15中压电阻分压器对电能质量参数测量的影响电网频率无影响无影响闪变无影响无影响无影响无影响电压中断无影响瞬态电压电容分压器的原理图如图39所示。图39电容分压器原理图电容分压器(CVD)可用于所有等级电压的测量。二次电压U₈(t)正比于一次电压Up(t),分压比由一次电容C₁和二次电容C₂比值给出。电容分压器的电容器与CVT的电容单元制造方法类似。主体部分由多只电容器串联叠装组成。电容器的介质材料可以是纸、膜，或者膜纸复合。电容分压器周围充满矿物油、合成油或SF₆气体。每个电容分压器单元都安装在一个密闭的绝缘外套(陶瓷或复合材料)中。温度变化所引起的绝缘液体的体积变化可由不锈钢膨胀器来补偿。气体绝缘装置应有气体监测系统。电网频率对幅值无影响但对相角有影响对幅值无影响但对相角有影响闪变无影响无影响对幅值无影响但对相角有影响对幅值无影响但对相角有影响对幅值无影响但对相角有影响对幅值无影响但对相角有影响电压中断对幅值无影响但对相角有影响瞬态电压无影响 从0Hz(直流电压)～2MHz频率范围的电压测量只能采用高压阻容分压器。阻容分压器的频率响应使之可以精确监测高达1MHz甚至更高频率的瞬态电压。分压器基于自身的内部构造可以几乎不受频率影响地传递电压信号，该特性是通过调整一次回路和二次回路的并联电容和电阻使RpCp=图42为阻容分压器的频率响应示例，图43为电压为145kV、电缆长150m时阻容分压器的幅频精度/%精度/%432比值差/%全带宽下的幅频测试比值差/%全带宽下的幅频测试53210频率/Hz三相气体绝缘RC-分压器(RCVT-G.145)表17给出阻容分压器对电能质量参数测量的影响。表17阻容分压器对电能质量参数测量的影响电网频率无影响无影响闪变无影响无影响无影响无影响无影响无影响电压中断无影响瞬态电压无影响图44为光学电流互感器测量的原理图。图45为光学电流互感器的测量原理。消偏器环形玻璃通光路径⊗角度偏振光电二极管偏器检光纤环或环形玻璃的频率响应带宽非常大，从直流到数GHz,该带宽的上限由光在介质中从光源没有任何谐振[0kHz～100kHz(3dB)]时的典型的频带宽度如图46所示。频率/Hz3图46光学电流互感器的频率响应计算结果示例表18给出了光学电流互感器对电能质量参数测量的影响。表18光学电流互感器对电能质量参数测量的影响电网频率不适用不适用闪变不适用不适用不适用谐波和间谐波(电流)需要进一步研究，预计无影响不适用不适用电压中断不适用瞬态电压不适用低功率电流互感器低功率电流互感器代表了传统电磁式电流互感器的发展趋势，其主要组成部分如表19低功率电流互感器的主要组成部分LPCT的主要部件可能包括一次绕组。如果包括，则一次绕组的端子应位于LPC侧面；如果一次绕组属于外部结构，则其可为绝缘导体(例如中压套管或中压电缆缘导体(例如开关设备内的母线),这种情况下，中压绝缘可以由LPCT自身LPCT仅需一个铁芯和一个二次绕组就可准确测量更大范围的电流。因此，LP测量和保护的需求。铁芯通常是环形的，并取样电阻连接着二次绕组的末端，其设计使得互感器的功率消耗非常中压绝缘在中压户内和户外应用中，通常合成树脂为LPCT提供中压绝缘和机械强度。LPCT有时是一种二次接口设计为与数字二次技术相匹配的电流互感器。由于数字二次技求，LPCT的负荷可设计为高输入阻抗。只要并联到取样电阻的二20kQ,LPCT的精确测量就可得到保证。LPCT的超低功率损耗特性由于分布电容的影响，LPCT的频率响应范围限制在100kHz以下。LPCT的典型频率响应如图47所示。幅值/dB幅值/dB频率/Hz喃值0图47LPCT的典型频率响应测量示例表20给出了低功率电流互感器对电能质量参数测量的影响。电网频率不适用不适用闪变不适用不适用不适用谐波和间谐波(电流)需要进一步研究，预计无影响不适用不适用电压中断不适用瞬态电压不适用I,——二次电流；V——绕组感应电动势；L——内部励磁电感；r——内部电阻；V₈——二次电压。图48罗氏线圈等效电路描述图48所示等效电路的一般方程是： (11)在工频及电网处于稳态条件下，二次电流Ig和二次电压V₃由下式给出： (12)V,=R×I₈ (13)对于电流互感器，一次电流Ip和二次电流Ig,应满足理想公式I₈=Ip/N₈。 (14) (16) (17) (19)表21给出了罗氏传感器的主要组成部分，图49给出了一个罗氏线圈电流互感器的原理图和实表21罗氏传感器的主要组成部分空心传感器的主要部件可能包括或不包括一次绕组。如果包括，则一次绕组的端子位于该装置的顶部或底部；如果一次绕组属于外部结构，则其可为绝中压电缆)或非绝缘导体(例如母线开关),这种情况下，中压绝缘可由传感器或传感器与导体间的距离保证空心传感器可具有一个或多个二次绕组，每个都有支撑结构。骨架可以有不同的形状(例如环形、矩形等),而二次绕组可均匀地分布，或定位于其中的一部分中压绝缘在中压户内和户外应用中，通常合成树脂为该装置提供中空心环空心环图49罗氏线圈电流互感器原理图和实物图表22给出了罗氏线圈电流互感器对电能质量参数测量的影响。电网频率不适用不适用闪变不适用不适用不适用谐波和间谐波(电流)需要进一步研究，预计无影响不适用不适用电压中断不适用瞬态电压不适用分流电阻I可忽略不计，如图50所示。在高压应用中，使用电子设备可以数字化该信号，并将采样值通过光纤一个同轴补偿分流器等效电路如图52所示。参考上述电路，有感性补偿同轴分流器的简化传递函数为：,其中T₁=L/4R。 (20)如果M/R₀=T₁且fo=1/2πT₁,则传递函数可在频域下改写为： (21)任何情况下，都不能获得完全补偿，如图53所示。误差误差图535kA/150mV分流器的理论带宽.3对电能质量参数测量的影响表23给出了分流器对电能质量参数测量的影响。表23分流器对电能质量参数测量的影响电网频率不适用不适用闪变不适用不适用不适用谐波和间谐波(电流)需要进一步研究，预计无影响不适用不适用电压中断不适用瞬态电压不适用GB/T20840.103—20霍尔效应传感器(见图54～图56)被广泛地应用于诸多领域。对于电流测霍尔效应出现在带有两个可以注入电流的大电极的长半导体平板中，所有电子均以恒定速度逆电 (22) (23)n——电荷密度(-e);j——面板的电流密度；图54霍尔效应传感器霍尔元件；霍尔元件的电流产生和信号处理是由自身电子引起的，这可能会限制高压下的应用。霍尔传感器的典型带宽范围从直流到40kHz。BB十图56霍尔效应传感器[35]相对于电流互感器，霍尔效应传感器有更好的频率响应(100kHz及以下)。电网频率不适用不适用闪变不适用不适用不适用谐波和间谐波(电流)需要进一步研究，预计无影响不适用不适用电压中断不适用瞬态电压不适用表25所示。电流互感器电压互感器幅值瞬态值电网频率OOOO闪变OOO暂降和暂升OOOO电压中断OOOO电压不平衡OOO电流/电压谐波OOOO表25(续)电流互感器电压互感器幅值瞬态值电流/电压间谐波OOOOOOOO负偏差/正偏差OOO 波后应接近或等于互感器标称电压。此时，高压互感器谐波电压含量应在基波的0.2%～3%,中压互感器则在2%～10%。当互感器的频率响应受负荷影响时，还应测试互感器频率响应的负荷依赖性。当测试电压较低时，测试电路由功率放大器应使用一个合适的测差仪比较被测电压互感器和标准器的输出幅值和相位具备合适的带宽进行这种比较。比较可通过由计算机同步的两个高分辨率采样的电压表来实现。所施大器与被测互感器之间插入一个合适的升压变压器。如图57所示。升压>信号>标准器标准器图57电压互感器频率响应的测试电路△流过被测电流互感器的电流应用频率响应已知的标准器测量，需用一个互感器的输出幅值和相位。合适的标准器可以是高频分流器、罗氏线圈图60所示的测试装置可用于测试任意输出类型的电流互感器。然而，数字输出时应特别关被测互感器信号测差仪图60电流互感器频率响应的测试电路7.7根据GB/T20840.8对电子式互感器进行测试表26和表27给出了普通准确级和专用准确级的测试电流和电压。表26普通准确级的测试电流和电压谐波电流幅值(Ip/%)或电压幅值(Um/%)2次谐波～5次谐波准确级暂态条件下准确度测试的电流幅值(Ipr/%)或电压幅值(Up/%)1.01fr～5次谐波5次谐波～250kHz宽频带专用直流专用(对EVT)7.7.2测试装置及测试电路准确度和谐波的测试电路可参考图61或图62。P₂P₁IpKR₁转换器P₂P₁传输系统求值单元(例如微机)图61数字输出的电子式电流互感器测试装置P₂P₁KIpP₂P₁R₁R。说明：要求R₁与Ret是高精度负荷。图62电子式电流互感器模拟输出的测试装置电子式电流互感器的测试电流可由功率放大器提供。基准电流互感器推荐采用常用于短路电流测试的同轴分流器。对于电子式电压互感器测试，推荐采用现有设备：用于在公共配电系统传输数据的载波信号，在110Hz～148.5kHz频率范围内为正弦波，其幅值也满足测试要求(详见EN50160)。对于指定谐波频率，参照附录D选用一次测试电流/电压。通过上述测试过程，比较待测互感器与标准器，计算二者输出的幅值和相位差(采用数字输出的互感器参照附录D)。对应的IECTR61869-103;2附录A附录B附录C附录A附录D附录B对应的IECTR61869-103:2表D.1表B.1图17图18图19图20～图21图17～图18图22图23～图62图19～图58图C.1a)、图C.1b)图A.1本部分与IECTR61869-103:2012的技术性差异及原因表B.1给出了本部分与IECTR61869-103:2012的技术性差异及其原因。表B.1本部分与IECTR61869-103:2012的技术性差异及其原因章条编号原因1增加了本部分的主要内容；将“50/60Hz”改为“工频”2关于规范性引用文件，本部分做了具有技术性差中反映在第2章“规范性引用文件”和5.1“概述”中，具体调整情况为：——用修改采用国际标准的GB/T20840.8—2007代替IEC60044-8:2002;——用等同采用国际标准的GB/T17626.7—2017代替IEC61000-4-7:2002;——用等同采用国际标准的GB/T17626.15—2011代替了IEC6将“10/12cycles”改为“10个周波”将“150/180cycles”改为“150个周波”将“每2h对10个周波间隔测量记录一次”改为“每2h对10记录一次”原文有误式互感器的相位和幅值的频率响应是非线性的”原文有误将图12替换为我国的电磁式电压互感器的结构图将图13替换为我国的电磁式电压互感器的结构图将图16替换为我国的电磁式电流互感器的结构图增加了图17～图19,作为电磁式电流互感器的频率响应示例，并在正文中增加了“图17～图19分别是低压电流互感器400V、流互感器10kV、低压10P5级电流互感器频率响应示例”作为说明将最后一段中的“一次电压与二次电压”改为“一次电流与二次电流”原文有误删除了表8“一次绕组”一行中的“Ip”与“2xIp”。将表8中的“铁芯一般为矩形”改为“铁芯一般为环形”增加了图22作为坡莫合金铁芯线圈电流互感器频率添加了“图22给出了110kV坡莫合金铁芯电流互感器频率响应示例”作为说明章条编号原因将图23替换为我国的电容式电压互感器的结构图图28中增加了排流电抗器上的旁路开关删除了原文中“带辅助设备的电容式电压互感器的电能质量测量”将表15中的“800Hz以下”改为“800Hz以上”原文有误删除了第二段中的“绝缘材料可以是树脂、油或气，其原文有误删除了“主要体现为100Hz以下相位角误差高于25%”6.4.4中的表18、表22、计无影响”均改为“不适用”增加了.3“对电能质量参数测量的影响”将第一段最后一句话中的“施加电压幅值“改为“施加电流幅值”原文有误本附录所列的未决问题主要与互感器的实际运为解决这些问题，需设计测试过程并建立可靠模型。在此先做一些预期假设，有待进一步实践C.3非稳态量对电压测量互感器的影响(相角影响)需要知道在电压暂降和暂升的开始和结束时刻，基波相角如何快速变化，以及这对电压互感器的C.3.2可行的测试参数C.4.2可行的测试参数电压中断：<5%U需要知道电压为标称电压的10%或更小时电压互感器的准确度。当电压暂升为标称电压的150%～200%时，记录电压互感器准确度受到的影响(这是一种不对称真实的电网电压暂降。为从互感器二次信号波动中识别出非真实暂降，需要精确的计算方法(参考图C.1,该图是中压电压互感器饱和情况下二次绕组瞬态记录的“非真实暂降”示例)。电压/mV电压/mV时间/ms电压/mV电压/mVb)(资料性附录)互感器等级用于电能质量测量的互感器可分为4个等级。——IT-PQ1(VT-PQ1,CT-PQ1); 根据可用的规范性文件，在测试表格中给出不确定度或误差范围的限制。文件已将误差范围调到最佳。所有的不确定度限制宜由专家检查，将其与测测量项目测量范围影响量范围基频50Hz的电压幅值同上同上同上表D.1(续)测量项目准确度等级测量范围基频50Hz的频率从0Hz~0.99fn的供电电压幅值2次～50次的2017中I类5%Um或中I类2次～5次谐波：6次～50次谐波：10%Um或中Ⅱ类的200%2次～5次谐波：6次～50次谐波：2次～50次的相位差间谐波电压幅值中I类5%Um或中I类2次～5次谐波：6次～50次谐波：中Ⅱ类10%Um或中Ⅱ类的200%2次～5次谐波：6次～50次谐波：表D.1(续)测量项目准确度等级测量范围影响量范围2次～50次间谐波电压2次～5次谐波电压：2次～5次谐波电压：频率从50次~电压幅值频率从50次~电压相[1]Cataliotti,D.DiCara,A.E.Emanuel,S.Nuccio“ANovelApproachtoCurCharacterizationinthePresenceofHarmoMeasurement,vol.58,no[2]CIGREStudyCommitteeA3“StateoftheArtofInstrumentTransformers”-Broch[3]D.A.Douglass,“PotentialTransformerAccuracyat60PAS-100,no.3,pp.1370-1375,March1[4]J.Arrillaga,N.R.Watson:“PowerSystem[5]Seljeseth,H.;Saethre,E.A.;Ohnstad,T.;Lien,I.,“VoltagetransformerfrequencyresMeasuringharmonicsinnationalConferenceonHarmonicsandQualityofPowe[6]Meliopoulos,A.P.S.;Zhang,F.;Zelingher,S.;Stillman,G.;CBurnett,R.;McBride,J.,“Transmissionlevelinstrumenttransfocharacterizationforharmonicmeasurements,”IEEETransactionsonPowerDeliveryvol.8,[8]IEC61000-4-30:2008Electromagneticcompatibility(EMC):Testintechniques—Powerqualitymeand1500Vd.c.—EquipmentfoPerformancemeasuring[10]K.Debnath“AccuracyofDistributionCurrentTransformersunderNon-SinusoidalExcittion”,ProceedingsofAUPEC99.[12]Emanuel,A.E.;Orr,J.A.,“CurrentHarmonicsMeasurementbyformers”IEEETransactionsonPowerDelivery,vol.22,no.3,pp.1318-1325,July2007.[13]V.J.GosbellandG.J.Sanders,“FrequencyResponseofdistributionCTs”,Proceedingsof[14]D.A.Douglass,“CurrentTransformerAccuracywithAsFaultCurrents,”IEEETransactionso[15]J.I.Juvik,“FullScaleFrequencyResponseCalibratioInternationalSympos29,2005.[16]M.Tanaskovic,A.Nabi,S.Misur,P.Diamanti,R.McTaggart“CouplingCapacitorVoltageTransformersasHarmonicDistortionMonitoringDevicesinTransmissionationalConferenceonPowerSyst[17]Vermeulen,H.J.;Davel,P.,“Voltageharmonicdistortvoltagetransformers,”AFRICON,1996,IEEE4thAFRICON,vol.2,pp.1012-1017[18]Ghassemi,F.;Gale,P.;Cumming,T.;Courts,C.;“Harmonicyoltage[19]http://www.bvms[22]R.Gross,H.-J.Hermann,U.Katschinski,P.Menke,A.Ost“SubstationControlandProtectionSystemsforNovelSensors”,CIGRESession2000,12/23/34-03,andMeasuringMediumandHig(WPRC),25.10.—28.10.1999,Spokane,Washington/USA.Spokane,WashingtonStateUniversity—DepartmentofElectricalEngineering,1999.[24]R.Minkner:“EinuniversellerRC-SpannungswandlerfürHochspannungs-Versorgungsnetze”et[25]R.Minkner:“UniversellerRingkern-StromwandlerfürMess-undSch[26]M.F.McGranaghan,J.H.Shaw,R.E.Owen,“MeasuriDistributionSystems,[27]Bradley,D.A.;Bodger,P.S.;Hyland,P.R.,“HarmonicResponseTestsonVoltageducersfortheNewZealandP[28]Arseneau,R.;Sutherland,M.E.;Zelle,J.J.;Svensson,S.,“Comparisonofnonsiurement,vol.50,no.2,pp.275-277,Apr[29]W.C.Sze:“ComparatorforCalibrationofInductiveVoltageDividersfrom1to10ISATransactions:6(263-267)1967.[30]Stenbakken,G.N.;Nelson,T.L.;Waltrip,T.L.;Bergman,D.I,“NISTprogramfpowerandenergymeasurementsundernon-sinusoidal[31]J.L.Juvik,“ReferenceSysponse”Digestof2004Conferenc