互感器特性对电能质量监测和计量影响的研究

2019-12-19姚尧

商品与质量 2019年5期

姚尧

国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院黑龙江哈尔滨 150000

1 互感器的工作原理

电流互感器和电压互感器是两种类型的变压器，它们是电能计量中的信息源。变压器的主要功能有三个：（1）电力系统中一、二次系统的隔离；（2）将高值电压/电流转换成低值电压/电流；（3）标准化，将不同的电压等级和不同的电流大小转换成标准的100V电压电流或5A、1A电流电压，从而方便使用。变压器的结构和原理与普通变压器相似。它由两个闭合绕组（一次绕组和二次绕组）组成。绕组匝数为N和N，分别。电压互感器的特性与普通降压变压器相似。一次绕组与电网平行，二次绕组与二次设备的电压线圈平行。电压线圈的阻抗很高，二次回路相当于开路。在运行中，为了防止二次回路的短路，经常设置熔断器和断路器，以防止元件短路。电流互感器的一次绕组与电力设备串联，二次绕组与二次设备的电流线圈（如电能表）串联。电能表的电流线圈内阻很小，所以电流互感器相当于二次短路运行的变压器。电流互感器的磁通密度一般设计在0．O8-O．1T范围内，磁损耗小。正常运行时，建立磁场能量所用的励磁安培数相对较小，漏电流在一次安培数中的比例也为ql-jb，约占0．3-1。励磁电流匝数的主要作用是在磁芯中建立磁通量，保证能量从一次侧顺利地传递到二次侧。变压器设备是电能计量的重要组成部分。只有保证一次侧电压/电流向二次侧顺利传递，保证一次侧电流与二次侧电流在比例/相位上的一致性，才能保证测量的准确性。因此，电流互感器及其二次回路对电能数值测量的精度有很大的影响[1]。

2 电能计量装置的误差来源的分析

计算装置主要销售电能计量装置，主要用于测量电力企业和用户的电能。这是交易的法律证据。因此，计量结果的准确性直接影响交易双方的公平性和公平性，也直接影响交易双方的利益。随着电力技术的不断发展，人们对电能质量的要求越来越高，经济体制也在不断完善。电能计量精度已成为电力系统的重要组成部分。但在实际应用中，电能计量还存在一些问题，造成电能计量工作中的一些误差，影响电能计量的准确性。

2.1 电能表选型不合理

通过大量的实际研究表明，如果用户的负载电流发生较大变化，或实际使用的电流很小，甚至达不到电流互感器一次额定电流的一半，在这种情况下，长期运行会影响测量的精度。如果测量三相四线制功率，三相三线制电度表会产生附加误差；另外，如果三相负载不平衡，则中性点有电流，则会产生附加误差[2]。

2.2 电能表质量问题

电子式电能表的误差来源主要有电压取样器和电流取样器。电子式电度表电流取样器是由锰铜合金板制成的。温度系数小，电阻随温度变化。它是非线性的。这将导致电子式电度表误差的温度效应呈现非线性变化性变化。

3 互感器特性特点对电能表计量的影响

3.1 电能表

（1）感应式电度表。感应式电度表是由交变磁场和感应电流相互作用而工作的。这是基于在设计中考虑的积极选择。但在现代电力系统中，谐波含量较高。当负载电压和电流波形被谐波掺杂时会发生畸变。畸变波形随频率的变化而变化，影响感应式电度表中电压线圈阻抗和转台阻抗的大小。它不仅改变了电度表的工作磁通环境，而且还引起了驱动元件、旋转元件和仪表的工作。混乱，导致电能测量误差造成过度损耗。

（2）电子式电度表。电子式电度表依靠数字电度表逐步形成数字、多功能的标准电度表。倍增器是整个电子式电度表的核心部件。电度表采用乘法器实现电压、电流测量的计算，从而完成了功率的测量。因此，倍增器的计算精度直接影响到电能表的测量精度。然而，随着时代的进步，电能表内部测量方法也逐渐得到改进，乘数内部测量算法产生的误差可以忽略不计，不在误差考虑的范围之内。

3.2 谐波对感应式电度表测量的影响

感应式电度表只能在非常窄的频率范围内工作，接近50赫兹。当接收到的电流、电压信号为正弦波时，通过电度表内部元件的电磁感应，可以准确计算流经电度表的电能。然而，现代智能电网中含有大量的谐波，电力系统中的电压、电流波形会受到谐波的畸变。在这种复杂的情况下，感应式电度表的测量精度难以保证，影响到测量精度[3]。

4 波形对电子式电度表测量的影响

研究表明，在较宽的频率范围（50-2500Hz）内，电压传输比与标准额定比0．01之间存在误差。由于电网谐波含量主要为3、5、7次谐波，相应的传动比低于额定传动比，因此电压互感器二次侧测得的3、5、7次谐波含量均小于实际值。在谐波范围内，测量用低压电流互感器的电流误差均为负，表明二次侧电流小于额定电流。

变压器谐波条件下的传动比修正系数曲线。根据修正系数曲线可以看出，当电网电压和电流流过变压器时，二次侧电压和电流的测量值应偏离理想值。通过电能表的不准确信号会导致电能计量出现不可逆转的误差，严重影响电力企业和用户之间的关联性。