JJG(鄂) 27-2013 直流电流互感器检定规程.pdf

鄂湖 北 省 地 方 计 量湖 北 省 地 方 计 量 检 定 规 程检 定 规 程 JJG（鄂）27 2013 直流电流互感器 DC Current Transformer 20130311 发布 20130911 实施 湖北省质量技术监督局 发发 布布 直流电流互感器检定规程直流电流互感器检定规程 Verification Regulation for JJG（鄂）272013 DC Current Transformer 本规范经湖北省质量技术监督局于 2013 年 03 月 11 日批准，并自 2013年 09 月 11 日起施行。 归 口 单 位： 国家高电压计量站 主要起草单位： 国家高电压计量站 湖北省电力公司 参加起草单位： 湖北省电力试验研究院 华中科技大学 武汉电力职业技术学院 本规程委托国家高电压计量站负责解释。 JJG（鄂）272013 2 本规程主要起草人： 李 鹤（国家高电压计量站） 李 前（国家高电压计量站） 朱 清（湖北省电力公司） 参加起草人： 舒开旗（湖北省电力试验研究院） 肖 霞（华中科技大学） 李登云（国家高电压计量站） 王铁阶（武汉电力职业技术学院） JJG（鄂）272013 1 目 录 1 范围 . 2 2 引用文件 . 2 3 术语和计量单位. 2 4 概述 . 2 5 计量性能要求. 3 5.1 基本误差和准确度等级. 3 5.2 变差. 3 5.3 短时稳定性. 3 5.4 周期稳定性. 3 6 通用技术要求. 3 6.1 外观. 3 6.2 通流能力检查. 3 7 计量器具控制. 3 7.1 检定条件. 4 7.2 检定项目和检定方法. 4 7.3 检定结果的处理. 8 7.4 检定周期. 8 附录 A 原始记录格式 . 9 A1 封面格式. 9 A2 测差法原始记录内页格式. 10 A3 直接测量法原始记录内页格式. 12 附录 B 检定证书/检定结果通知书内页格式 . 14 JJG（鄂）272013 2 直流电流互感器检定规程 1 范围 本规程适用于直流输电系统换流站、 逆变站用混合式直流电流互感器、 零磁通式直流电流互感器和光学直流电流互感器的首次检定、后续检定和使用中检验。 2 引用文件 本规程引用了下列文件： JJF1001-2011 通用计量术语及定义 JJG1047-1994 磁耦合直流电流测量变换器校准规范 凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于该规程；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规程。 3 术语和计量单位 3.1 电流（比值）误差 current error (ratio error) 直流电流互感器测量直流电流，由于实际变比不等于额定变比而产生的误差。 3.2 一次电流传感器 primary current sensor 一种电气、电子、光学或其他的装置，产生与一次端子通过电流相对应的信号，直接或经过一次转换器传送给二次转换器。 3.3 一次转换器 primary converter 一种装置，将来自一个或多个一次电流传感器的信号转换成适合于传输系统的信号。 3.4 传输系统 transmitting system 一次部件和二次部件之间传输信号的短距或长距耦合装置。 依据所采用的技术， 传输系统也可用以传送功率。 3.5 二次转换器(SC) secondary converter; SC 一种装置， 将传输系统传送的信号转换为供给测量仪器、 仪表和继电保护或控制装置的量，该量与一次端子电流成正比。 4 概述 光电式直流电流互感器采用分流器将被测直流电流信号按一定的比例转换为低电压信号，经过一次转换器转换成光信号，并通过光纤传输至控制室，供直流输电系统测量、保护和控制使用。 零磁通式直流电流互感器采用磁势自平衡的原理， 二次转换器输出与被测直流电流幅值成比例的直流电流， 并通过负载电阻转换为电压信号输出。 传感器与控制室通过电缆连接。 光学直流电流互感器基于法拉第磁光效应原理， 光学元件内的线性偏振光在磁场作用下偏振面发生旋转， 旋转角与被测电流大小成正比， 通过测量该旋转角来间接测量被测直流电流大小。 直流电流互感器的通用原理图见图1（图中并非每一个部件均为必需的）。 图 1 直流电流互感器通用原理图 JJG（鄂）272013 3 5 计量性能要求 5.1 基本误差和准确度等级 5.1.1 电流（比值）误差 对于二次转换器输出模拟电压的直流电流互感器，电流误差百分数用下式表示： %100-=ppsraIIUKe.(1) 式中：Kra被检直流电流互感器额定变比，单位为A/V； Us被检直流电流互感器二次输出电压值； Ip被检直流电流互感器实际一次电流值。 对于数字量输出的直流电流互感器，电流误差百分数用下式表示： %100-=pppIIIe.(2) 式中：Ip被检直流电流互感器数字输出所表示的电流值。 5.1.2 准确度等级 直流电流互感器的准确度等级可分为：0.1级，0.2级，0.5级，1级，2级，5级。在10110额定电流下，每一个准确度等级对应的允许误差见表1。 表 1 准确度等级与允许误差 准确度等级 0.1 0.2 0.5 1 2 5 允许误差 0.1% 0.2% 0.5% 1.0% 2.0% 5.0% 5.2 变差 对直流电流互感器进行预热， 上升到额定电流10分钟后， 再迅速下降到测量范围内任何点， 其上升值和下降值之间的误差变化应不大于与其准确度等级对应的误差限值的1/3。试验过程中误差应不超过其准确度等级对应的误差限值。 5.3 短时稳定性 对直流电流互感器进行预热，在其技术条件规定的、保证准确度的环境条件内，在额定工作电流下30分钟内，其误差的变化应不大于与其准确度等级对应的误差限值的1/3。试验过程中误差应不超过其准确度等级对应的误差限值。 5.4 周期稳定性 直流电流互感器的两次相邻检定误差的变化量应不大于其允许误差的1/2。 6 通用技术要求 6.1 外观 直流电流互感器外观应完好， 铭牌上应明确标明： 产品名称、 型号、 制造厂名和国家、出厂编号、额定一次电流、额定绝缘水平、准确度等级或准确度指标、额定变比、采样频率、额定短时热电流、出厂日期、总重量等信息。一次电流输入端钮、二次转换器输出端钮应有明显的标志。 6.2 通流能力检查 在实验室环境温度下，直流电流互感器应能承受10分钟、1.2倍额定直流电流或等效交流电流的连续热电流试验而无损坏迹象。 试验时， 一次和二次转换器均应处于工作状态。 7 计量器具控制 计量器具控制包括：首次检定、后续检定和使用中检验。 JJG（鄂）272013 4 7.1 检定条件 7.1.1 环境条件 直流电流互感器的环境条件应满足以下要求： 环境温度：030；相对湿度：不大于95%。 由外界电磁场影响而引起的误差，应小于被检直流电流互感器允许误差的1/10。 7.1.2 标准器 标准测量系统的总不确定度应优于被检直流电流互感器允许误差的1/3。 直流电流比例标准推荐采用直流电流比较仪。对于不同的检定方法，可选择7.1.2.1-7.1.2.5几种不同的标准器的组合。 7.1.2.1 直流电流比较仪 检定中使用的直流电流比较仪的电流比例准确度等级应不低于0.01级。 7.1.2.2 标准电阻 标准电阻作为直流电流比较仪的负荷， 将直流电流比较仪二次输出的电流转换为电压输出，由其所引入的测量误差应不大于被检直流电流互感器误差限值的1/5。 7.1.2.3 标准电阻箱 采用测差法检定含模拟输出的直流电流互感器时， 有可能需要使用额外的标准电阻箱调节被检直流电流互感器或直流电流比较仪的额定变比， 使直流电流比较仪与被检直流电流互感器的变比相等，由其所引入的测量误差应不大于被检直流电流互感器误差限值的1/10。 7.1.2.4 数字电压表 数字电压表用于测量直流电压， 由其所引入的测量误差应不大于被检直流电流互感器误差限值的1/10。 7.1.2.5 电子式互感器校验仪 电子式互感器校验仪用于测量直流电压和完成误差计算。 由其数据采集卡测量直流电压所引入的测量误差应不大于被检直流电流互感器误差限值的1/10。 电子式互感器校验仪完成单次测量的频率为1Hz,即每秒钟完成一次误差测量，每次误差测量采样时间不小于80ms。 7.1.3 辅助设备 辅助设备主要是直流电流源，其技术条件应满足以下要求： （1）由直流电流源稳定性引起的误差应小于被检直流电流互感器允许误差的1/10。 （2）直流电流源的纹波系数应小于1%。 （3）检定中使用的直流电流源的电流调节装置应能保证输出电流由接近零值稳定的上升至被检直流电流互感器的额定电流。 7.2 检定项目和检定方法 7.2.1 检定项目 直流电流互感器的检定项目按表2中的规定进行。 表 2 检定项目 检定项目 首次检定 后续检定 使用中检验 外观 + + + 通流能力检查 + - - 基本误差 + + + 变差 + + + JJG（鄂）272013 5 短时稳定性 + + - 周期稳定性 - + + 注 表中“+”表示必须检， “-”表示不检。 7.2.2 检定方法 7.2.2.1 外观检查 新生产的直流电流互感器，应符合本规程5.1规定的要求。 使用中和修理后的直流电流互感器，允许有不影响计量性能和安全性能的外观缺陷。 7.2.2.2 通流能力检查 对直流电流互感器进行通流能力检查，结果应符合本规程5.2的要求。 7.2.2.3 基本误差 基本误差检定可采用测差法和直接测量法。下面2） 4）所列方法属于直接测量法。对负极性电流有要求的直流电流互感器应检定其测量负极性电流的误差。 误差检定应在一次额定电流的10，20，50，80，100，1106个点进行。被检互感器有预热要求的，应先进行预热。 1）测差法 被检直流电流互感器具有模拟电压输出时， 可以采用测差法。 测差法可以减小电流源输出波动对误差检定试验的影响，其原理线路图如图2所示。当标准与被检互感器的额定转换系数相同时，不需要标准电阻箱。当被检互感器模拟输出大于标准输出时，标准电阻箱应移至被检互感器输出侧。 调整标准电阻箱， 使得直流电流比较仪实际变比与被检直流电流互感器额定变比相等。 图 2 测差法原理线路图 依据电流误差定义，被检直流电流互感器的电流比值误差表达式按式（3）计算： %100D=pUUe.(3) 式中：Up数字电压表A的示数，即标准输出； U数字电压表B的示数。 标准电阻箱引入的负载误差应小于被检直流电流互感器允许误差的1/10。 为降低电流源输出波动对试验的影响，可在每一个测量点读取3组数据，取平均值作为电流误差。 2）双表法 JJG（鄂）272013 6 被检直流电流互感器具有模拟电压输出时， 作为测差法的替代方案， 可以采用双表法检定。双表法检定具有模拟电压输出的直流电流互感器原理线路图如图3所示。同步读取标准直流电流比较仪和被检直流电流互感器的输出Up和Us。推荐采用可编程仪器控制技术同步读取数字电压表A和B的读数。 图 3 双表法检定模拟输出直流电流互感器原理图 依据电流误差定义，电流比值误差表达式按式（4）计算： %100-=prpprpsraUKUKUKe.(4) 式中：Krp直流电流比较仪的变比； Kra被检直流电流互感器的变比； Up数字电压A的示数，即直流电流比较仪的二次输出电压； Us数字电压表B的示数，即被检直流电流互感器的二次输出电压。 电子式互感器校验仪可以代替图3中的两块数字电压表，其包含的高精度模拟量采集卡可对标准直流电流比较仪和被检直流电流互感器的模拟输出进行同步采样。 3）电子式互感器校验仪检定具有数字输出直流电流互感器 被检定直流电流互感器二次具有数字输出时， 可以采用具有时钟同步功能的电子式互感器校验仪检定。 电子式互感器校验仪检定具有数字输出的直流电流互感器原理线路图如图4所示。电子式互感器校验仪输出时钟控制被检直流电流互感器一次转换器采样，数字输入端口读取被检直流电流互感器二次转换器输出的数字帧， 模拟端口读取直流电流比较仪的输出电压，经处理得到时间同步的Up与Is。其中，Up为直流电流比较仪的二次输出电压，Is为被检直流电流互感器输出的数字帧所代表的一次直流电流。 JJG（鄂）272013 7 图 4 电子式互感器校验仪检定数字输出直流电流互感器原理图 依据电流误差定义，电流比值误差表达式按式（5）计算，误差计算由电子式互感器校验仪自动完成。 %100-=prpprpsUKUKIe.(5) 式中：Krp直流电流比较仪的变比； Up直流电流比较仪的二次输出电压； Is被检直流电流互感器的测量输出值。 4）异地测量 当被检直流电流互感器的二次转换器与一次转换器距离较远，无法采用前述试验方法，可以采用本方法。异地测量原理图如图5所示。被检直流电流互感器二次输出为模拟输出Us或数字屏显Is。 电流比值误差表达式参照公式（4）和（5）。 图 5 异地测量法检定直流电流互感器原理图 JJG（鄂）272013 8 7.2.2.4 变差 变差检定和基本误差检定一起进行。基本误差检定完成后，保持额定电流10分钟，将电流下降至零，下降过程中在额定电流的80%、50%、20%和10%各点进行误差检定，其误差变化应满足本规程5.2的要求。 7.2.2.5 短时稳定性 将被检直流电流互感器施加额定电流（有预热要求的，应先预热），在30分钟内，每隔5分钟记录一次误差数据，其误差的变化应满足本规程5.3的要求。 7.2.2.6 周期稳定性 将上一次检定的误差数据与本次检定的误差数据进行比较，其变化应满足本规程4.4的要求。 7.3 检定结果的处理 7.3.1 按本规程附录 A 的格式填写原始记录， 检定数据按被检直流电流互感器相应准确度等级误差限值的 1/10 进行修约。根据相应检定方法计算出被检直流电流互感器的基本误差，并由此判断基本误差是否合格。判断被检点误差是否合格时，以修约后的数据为准。 7.3.2 经检定合格的直流电流互感器，按本规程附录 B 的格式要求出具检定证书。 7.3.3 任何一项检定项目不合格的直流电流互感器， 按本规程附录 B 的格式要求出具检定结果通知书，并在检定结果通知书上注明不合格的情况。 7.3.4 使用中的直流电流互感器检定结果不合格的， 根据用户要求并能降级使用的， 可以按所能达到的准确度等级发给检定证书。 7.3.5 检定证书应给出被检直流电流互感器在各检定点的实测误差。 7.4 检定周期 直流电流互感器的检定周期为2年。使用频繁和降级使用（或进行了误差调整）的直流电流互感器，检定周期应缩短为1年。连续两个检定周期检定合格的，且误差变化不大于允许误差的1/3的直流电流互感器，检定周期可延长到3年。 JJG（鄂）272013 9 附录 A 原始记录格式 A A1 1 封面格式封面格式 直流电流互感器检定原始记录 编号： 送检单位 _ 设备名称 _ 设备型号 _ 出厂编号 _ 制造厂名 _ 检定日期 _ JJG（鄂）272013 10 A A2 2 测差法原始记录内页格式测差法原始记录内页格式 l 试品技术参数 额定一次电流 额定变比 准确度等级 额定电压 l 环境条件 温度_ 相对湿度_% l 主要计量器具 名称 型号 不确定度/最大允许误差/准确度等级 编号 l 检定记录 1. 外观检查：_ 2. 通流能力检查：_ 3. 误差及变差试验 测量点 Up (mV) U (mV) (%) 变差(%) 上升 10% 下降 上升 20% 下降 上升 50% 下降 上升 80% 下降 100% / / 110% / / 4. 短时稳定性 试验电流 （A） 测量点 （min） Up (mV) U (mV) (%) JJG（鄂）272013 11 5. 周期稳定性 _ _ 6. 结论及说明 _ _ _ _ _ _ _ _ 检定员_ 核验员_ JJG（鄂）272013 12 A A3 3 直接测量直接测量法原始记录内页格式法原始记录内页格式 l 试品技术参数 额定一次电流 额定变比 准确度等级 额定电压 l 环境条件 温度_ 相对湿度_% l 主要计量器具 名称 型号 不确定度/最大允许误差/准确度等级 编号 l 检定记录 1. 外观检查：_ 2. 通流能力检查：_ 3. 误差及变差试验 测量点 Up (mV) Us (mV) (%) 变差(%) 上升 10% 下降 上升 20% 下降 上升 50% 下降 上升 80% 下降 100% / / 110% / / 4. 短时稳定性 试验电流 （A） 测量点 （min） Up (mV) Us (mV) (%) JJG（鄂）272013 13 5. 周期稳定性 _ _ 6. 结论及说明 _ _ _ _ _ _ 检定员_ 核验员_ JJG（鄂）272013 14 附录 B 检定证书/检定结果通知书内页格式 证书编号：XXXXXX-XXXX l 检定机构授权说明 l 试品技术参数 额定一次电流 额定变比 准确度等级 额定电压 l 环境条件 温度_ 相对湿度_% l 试验地点：_ l 技术依据（代号、名称） ： l 主要计量器具 名称/型号 不确定度/最大允许误差/准确度等级 编号 证书编号 证书有效期 l 检定结果 1. 外观检查：_ 2. 通流能力检查：_ 3. 误差及变差试验：_ 4. 短时稳定性：_ 5. 周期稳定性：_ 6. 结论及说明： _ 第 X 页 共 X 页 JJG（鄂）272013 15 证书编号：XXXXXX-XXXX 误 差 数 据 比值差的倍率因数： （10-2） 额定电流百分数值 10% 20% 50% 80% 100% 110% 比值差 第 X 页 共 X 页 JJG（鄂）272013 16 湖北省地方计量技术规范 直流电流互感器检定规程 JJJJG G（鄂鄂）27272012013 3 湖北省质量技术监督局颁布湖北省质量技术监督局颁布 * 版权专有版权专有 不得翻印不得翻印 * 2 013年3月 第1版 2 013年3月 第1次印刷 JJJJG G( (鄂鄂) ) 2727- -2 2013013