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继电保护测试仪检定装置全参数校准方法研究刘寒遥黄 贺刘 卫（湖南省计量检测研究院）摘要：继电保护测试仪检定装置是专用于检测继电保护测试仪技术性能的智能化仪器。本文针对继电保护测试仪检定装置校准方法进行研究，提出全参数的校准方案，并详细阐述全功能型继电保护测试仪检定装置校准各参数所需标准器、接线方式和校准方法，为继电保护测试仪检定装置的检测和计量校准提供参考。关键词：继电保护测试仪检定装置；全参数；校准方法 ：，：；引言随着科学技术的不断发展，微机继电保护已广泛运用于机械、电子制造、轨道交通等各个领域，且继电保护测试仪已成为现代继电保护工作人员必不可少的测试工具。随着计算机技术、微电子技术、电力电子技术的高速发展，高性能微机继电保护测试装置不断推陈出新，如王洁卿 等提出采用数字多用表和示波器，对继电保护测试仪交直流电源和时间继电器延时功能进行校准；李树松 对继电保护测试仪进行了测量不确定度评定分析。年发布实施的 继电保护测试仪检定规程 对继电保护测试仪的计量检定提出了明确要求和指导 。继电保护测试仪检定装置是专用于检测继电保护测试仪技术性能的智能化仪器，可准确测量多路交、直流电压、电流、小信号电压，因此用户使用一台仪器即可完成的继电保护测试仪的全功能测试。与传统方法相比，具有连线简单、操作便捷等特点。目前，已有多家国内生产厂商研发了多款不同型号的继电保护测试仪检定装置，并被多家计量检测单位作为标准器使用，是继电保护测试仪计量溯源的重要标准器。本文对继电保护测试仪检定装置校准方法进行研究，提出了全参数的校准方案。继电保护测试仪检定装置校准要求全功能型继电保护测试仪检定装置的溯源校准的参数依据 工频谐波测量仪器校 计量与测试技术 年第 卷第 期准规范、时间间隔发生器校准规范、数字多用表校准规范 和 数字式交流电参数测量仪校准规范等规程规范进行计量校准 。测量标准及其他设备校准时，标准器及配套设备包括：（）交流电压源；（）交流电流源；（）标准源（标准交流电压源、标准交流电流源、标准谐波源）；（）标准表（数字多用表、单相功率表）；（）时间间隔测量仪；（）标准时间间隔发生器；（）参考频标；（）示波器；（）继电保护测试仪。标准器不确定度应不大于被校检定装置的相应功能最大允许误差绝对值的 ；若被校检定装置准确度为 ，则标准器的扩展不确定度被校检定装置的 。校准条件（）环境温度：（）。（）相对湿度：。（）交流供电电压：（），波形正弦波，总谐波失真系数。（）交流供电频率：（）。校准项目参照 继电保护测试仪检定规程中检定项目的参数，检定装置的校准项目见表 。表 校准项目序号校准项目交流电压示值交流电流示值直流电压示值直流电流示值相位示值开关量时间示值交流谐波的示值交流电压响应时间交流电流响应时间 交流电压频率示值 交流电流频率示值 交流电压与交流电流的同步性示值 合闸角的示值 直流电压响应时间 直流电流响应时间 基本误差按照继电保护测试仪检定的需求和检定装置的设计要求，全功能型的继电保护测试仪检定装置的性能基本误差应符合的要求见表 。表 基本误差功能范围基本误差交、直流电流 交、直流电压 相位 时间测量 电流响应时间 电压响应时间 同步性 谐波电压 谐波电流 合闸角 注：为标称电压；为标称电流；为谐波电压；为谐波电流。继电保护测试仪检定装置校准方法设计 基本误差交流电压、直流电压、交流电流、直流电流、相位、频率、开关量时间的绝对误差采用式（）计算，相对误差采用式（）计算：（）式中：被校装置的绝对误差；被校装置的显示值（设定值）；测量标准的输出值（示值）。（）式中：为被校装置的相对误差。交、直流电压、电流测量值的校准（标准表法）调节交流电压源的输出电压值，将标准表的示值（或校准值）作为校准点，记录被校检定装置的示值，校准点一般选取 、。按该方法，调整直流电压源的输出电压值，并记录被校检定装置的示值，校准点一般选取 、。仪器连接如图 所示。调节交流电流源的输出电流值，将标准表的示值（或校准值）作为校准点，记录检定装置的示值，校准点一般选取 、刘寒遥等：继电保护测试仪检定装置全参数校准方法研究 。按该方法，调节直流电流源的输出电流值，并记录被校检定装置的示值，校准点一般选取 、。仪器连接如图 所示。?图 标准表法测电压?图 标准表法测电流设标准表的示值（或标准值）为，检定装置的示值为，检定装置的绝对误差按式（）计算，相对误差按式（）计算。相位示值的校准（标准表法）调节交流源的输出相位值，将标准表的示值（或校准值）作为校准点，记录被校检定装置的示值，相位校准点选取 、。仪器连接如图 所示。?图 标准表法测相位设标准表的示值（或校准值）为，被校检定装置的示值为，被校检定装置的绝对误差按式（）计算。开关量时间示值的校准 开出量时间示值的校准检定装置设置开出量输出时间，时间间隔测试仪的功能设置为“时间间隔测量”，调整启动和停止通道的触发电平皆为 ，触发电平设置为正脉宽或负脉宽，测量脉冲宽度值，测点选取 、最大值，记录检定装置的示值。仪器连接如图所示。?图 开出量时间设时间间隔测试仪的显示值为，检定装置的设置值为，检定装置的绝对误差按式（）计算，相对误差按式（）计算。开入量时间示值的校准标准时间间隔发生器输出脉冲宽度信号，检定装置测量开入量时间，测点选取 、最大值，记录被校检定装置的示值。仪器连接如图 所示。?图 开入量时间设标准时间间隔发生器的输出值为，检定装置的显示值为，检定装置的绝对误差按式（）计算，相对误差按式（）计算。交流谐波示值的校准根据 工频谐波测量仪器校准规范 中 ，测量各次谐波含量。设置基波频率为 ，基波电压为 、，基波电流为 、等。谐波次数及谐波含有率设置见表 。总谐波畸变率按 中 规定的方法计算。设定的谐波次数不应超过厂家提供的最高次数，电压、电流不应超过厂家规定的最高输入值。仪器连接如图 所示。各次谐波含量、总谐波畸变率的绝对误差按式（）计算，相对误差按式（）计算。表 谐波校准点推荐表项目谐波含有率 谐波次数谐波电压选择不少于 个谐波次数，其中、最高次必检 ，选择不少于个谐波次数，其中、最高次必检谐波电流选择不少于 个谐波次数，其中、最高次必检，选择不少于个谐波次数，其中、最高次必检 计量与测试技术 年第 卷第 期 交流电压响应时间示值的校准设置继电保护测试仪输出交流电压 、（或最大值），合闸角为 ，分别测量检定装置和示波器波形图上电压幅值由 上升至 的时间和电压幅值由 下降至 的时间。仪器连接如图 所示。?图 交流电压响应时间设示波器的示值为，检定装置的示值为，检定装置的绝对误差按式（）计算。交流电流响应时间示值的校准继电保护测试仪输出交流电流 、（或最大值），合闸角为 ，测量检定装置和示波器波形图上电流幅值由 上升至 的时间和电流幅值由 下降至 的时间。电流传感器幅值精度不低于 ，响应时间不高于检定装置的 。仪器连接如图 所示。?图 交流电流响应时间设示波器的示值为，检定装置的示值为，检定装置的绝对误差按式（）计算。交流电压、电流频率示值的校准（标准表法）分别调节交流电源的输出电压、电流值使标准表的示值（或校准值）为校准点，频率点选取 、，记录被校检定装置的示值。仪器连接如图 所示。设标准表的频率示值（或校准值）为，被校检定装置的频率示值为，被校检定装置的绝对误差按式（）计算。交流电压与交流电流同步性的校准继电保护测试仪输出交流电压幅值 、交流电流幅值 、合闸角 ，计算分析电压由幅值下降至 与电流由零上升至 的时间差，或电流由幅值下降至 与电压由零上升到 的时间差。仪器连接如图 所示。?图 交流电压与交流电流的同步性示波器与检定装置的时间误差按式（）计算。合闸角示值的校准继电保护测试仪输出交流电压 、相位 ，输出交流电流 、相位 ，计算分析交流电流由 时刻的合闸角。合闸角设定值选择 、。接线如图 所示，合闸时，电压、电流波形如图 所示。?图 合闸相位角?图 合闸时的电压、电流波形合闸角按式（）计算：()（）式中：合闸相位角；示波器记录第一个波形的时间，。检定装置与示波器分别测量继电保护测试仪的合闸角示值，设示波器的示值为，被校检定装置（下转第 页）刘寒遥等：继电保护测试仪检定装置全参数校准方法研究调焦误差，但却破坏了象质。同时，象点位置不准确，是用调整物镜的上下物面和象面位置加以补偿，虽能消除调焦误差，但却同样破坏了象质。因此，在排除调焦误差前，应对故障进行准确判定。故障的判定（）上下物镜位置正确性的判定，对象质的好坏起决定性作用。光的成象规律是平行于光轴的光线经光组后，通过光组的象方焦点。因此，去掉目镜借自准直仪的平行光，在物镜焦面处放置一反射面，即可见一清晰十字象，取反射面位置读数为 。装上目镜，移动反射面，当反射面上的痕迹与双刻线同焦时，则反射面即为上物镜物平面，取读数为 ，为焦点到物面的距离，即 。（）在工作台上放 的量块，用同样的方法找到下物镜的焦点，再将量块朝象面方向移动 的距离。用目镜观察量块表面，磨削痕迹是否与双刻线同焦，若不同焦，则上下物镜位置不正确，应调整瞄准系统，直至量块磨削面与双刻线同焦为止；反之，则正确，应调整象点板位置，使象点与双刻线同焦。当象质已保证，上下物镜和象点板的位置基本处于正确后，再进行内外尺寸差的精密调整。故障的调整取一块二等 量块作为基准尺寸，另选 的量块与其研合，调整平行后，再进行内外尺寸测量。若测内尺寸偏小，外尺寸偏大，则象点板朝内移；右测内尺寸偏大，外尺寸偏小，则象点板往外移，直调至测内外尺寸一致。结束语本文通过对莱茨象点头象点板位置的调整，减小莱茨象点头上下物镜焦距不重合对测量值的影响，减小了系统误差，有效的将莱茨象点仪测量精度控制在允许范围内。参考文献 李岩，花国梁 精密测量技术（第 版）北京：中国计量出版社，型万能比较仪检定规程 （上接第 页）的示值为，检定装置与示波器的合闸角绝对误差按式（）计算。直流电压响应时间示值的校准继电保护测试仪输出直流电压最大值，分别测量检定装置和示波器波形图上电压幅值由 上升至 的时间和电压幅值由 下降至 的时间。仪器连接如图 所示。设示波器的示值为，检定装置的示值为，检定装置的绝对误差按式（）计算。直流电流响应时间示值的校准继电保护测试仪输出直流电流最大值，测量检定装置和示波器波形图上电流幅值由 上升至 的时间和电流幅值由 下降至 的时间。仪器连接如图 所示。设示波器的示值为，检定装置的示值为，检定装置的绝对误差按式（）计算。结束语本文针对继电保护测试仪检定装置校准方法进行研究，提出了全参数的校准方案，详细阐述了全功能型继电保护测试仪检定装置校准各参数所需标准器、接线方式和校准方法，并进行试验验证。结果表明：其测量重复性、稳定性、可操作性满足溯源要求，可用于继电保护测试仪检定装置的检测和计量校准。同时，对继电保护测试仪检定装置全参数进行不确定度分析评定，为继电保护测试仪检定装置的计量校准提供更多参考。参考文献 王洁卿，程云斌 微机继电保护测试仪校准方法 上海计量测试，（）：李树松 继电保护测试仪测量不确定度评定报告 江苏省计量测试学会 年江苏省计量测试学会学术会议论文集 继电保护测试仪检定规程 工频谐波测量仪器校准规范 时间间隔发生器校准规范 数字多用表校准规范 数字式交流电参数测量仪校准规范 计量与测试技术 年第 卷第 期