互感器测量误差及补偿措施研究

互感器测量误差及补偿措施研究

唐敏

四川科锐得实业集团有限公司营销服务分公司，四川 成都 610000

摘要：本文对互感器基本内容进行分析，并对互感器测量误差以及常见测量误差问题加以阐述，提出比差补偿、相差补偿、更换原有装置设备以及强化现场测量规范性等补偿措施与改善互感器测量误差的建议，希望能为有效控制互感器测量误差提供参考。

关键词：互感器；测量误差；补偿措施

引言：互感器主要应用于高低压、大小电流转换、量测以及供电系统保护等方面，是实现供电设备自动化控制的关键要素，控制互感器测量误差精准度十分关键，在一定程度上可保证测量结果准确性，并保护测量人员生命安全。如何有效运用补偿措施解决互感器测量误差问题，是目前各相关人员需要考虑的问题。

1. 互感器基本内容

互感器也称之为仪用变压器，互感器主要分为电压互感器与电流互感器两个类别，常用于高、低电压或大、小转换，进而达到精准测量仪表、保护电力设备以及自动化控制电力设备目的。同时互感器也能起到对高压电系统进行隔离的作用，在一定程度上极大地保障了现场测量人员生命安全，电力设备运行也不受到影响。

供电线路运行期间，线路中电流与电压极高，测量人员若是直接进行量测危险性较大，因此，通过借助互感器将线路中高电压、大电流转换为标准电压、电流，并对变流变压与电气进行隔离，为仪表之间测量提供辅助，将电源稳定向继电保护与自动装置传输^[1]。其中电力系统测量与互感器性能有着直接影响，同时也关系着电力系统计量结果准确性，控制互感器测量误差，避免因此方面问题而导致供电系统运行不稳定，将互感器功能作用充分发挥，从而确保电流交换与电度交换测量提供强有力保护。互感器工作原理参考图1。

图 1 互感器工作原理

2. 互感器测量误差以及常见测量误差问题分析

2.1互感器测量误差

一般情况下，运用复数Ɛ来表示互感器测量误差，划分为实部与虚部两个分量，分解为比值差（f）和相位差（δ）。比差百分比公式为：f=100（K_nI₂-I₁）/I₁。

一次电流为I₁，I₁大小电流被一次线圈通入时所二次感应出的电流为I₂，互感器的标称变比则是用K_n来进行表示。相位差也称之为角差，是一次电流向量和二次电流向量之间相位差值，当一次电流相量角度初值被二次电流超前，此时相位差显示为正值，相反则显示负值。在磁滞因素影响下，促使互感器出现相位差，其中铁心材料的磁性直接影响着互感器相位差值大小。在额定电流最大比值差与不同准确度等级互感器基础上进行比值差报分数标称。

保持恒定状态下的一次电流频率，且流经一次绕组的电流从数值零逐渐上升时，此时互感器角差呈递减趋势；保持较小值状态下的负载电流，其一次电流显示较小，但因铁心磁率滞后，促使CT二次电流相差出现较大变化。

2.2互感器常见测量误差问题

2.2.1现场测量装置较为落后

一般情况下，互感器误差值较小，在现场测量工作中，若是选用精度不够高的测量仪，不仅难以确保现场测量工作质量，其测量设备精准度也无法满足当下现场测量工作需要，互感器测量结果准确性不能保证，测量结果所提供信息并不能为后续测量工作提供有价值参考建议。因此，为了提升测量结果可靠性与时效性，尽可能选用精确等级高的测量仪；其中测量人员个人操作不规范也会导致互感器出现较大测量误差，提升现场测量工作规范性也十分必要。

2.2.2电子装置自身存在误差

除了环境、人员等因素干扰以外，电子装置自身存在误差，也会影响互感器精准性测量。电子在电子装置内部不断发生碰撞，促使电流形成，进而造成互感器在进行现场测量出现一定误差。互感器多数量使用，在某种程度也会因阻抗、零位等因素致使互感器测量误差，所显示的测量结果有着十分明显的误差问题。

2.2.3测量方法单一性

通过对以往互感器测量结果分析，互感器测量存在较大误差问题，一部分原因来源于测量方法较为单一和滞后，测量方法精准度不足同时，也某种程度上也额外增加了测量人员工作负担，导致实际测量工作开展过程中误差问题出现频率较高，测量人员无法及时完成互感器测量任务，进而对后续其他电力检测工作落实带来阻碍。

3. 基于互感器测量误差的有效补偿措施

3.1补偿措施

对供电网内部电力设备的电压、电流等参数进行采样是监测装置核心功能作用，随着经济与科学技术不断发展，为电子技术与测量技术成熟化发展创造了有利条件，微机监测因其优势得到广泛运用。微机监测通过对电网相关信号以数字化采集方式完成数据采集任务，并A/D转换所采集信号。但由于供电系统受谐波、电压波动等因素影响，促使供电网内实际电压不准确。因此，通过分析互感器测量误差，了解与掌握电流变化对互感器测量误差的影响，采取比差、相差两种补偿方式，具体操作如下：

1. 比差补偿。即使互感器结构不同，采样电阻均设置在CT本体前后；两端，促使出现比例换算误差，加上在非线性关系影响下的AD转换，实际转换过程中无法完全避免误差问题，基于此，对该系统采取比差补偿措施。取样电路及ADC引起的误差参考图2。

图 2 取样电路及ADC引起的误差

在实施比差补偿措施时，需要进行测试平台搭建，以试验测量方式来分析与对比测量值和实际输入值之间的差值，由此获得校正系数，并完成系数校正补偿。

2. 相差补偿。虽然互感器测量值存在相差误差，一般情况下，有效性电流、电压的参数值并不会受到互感器测量值相差误差影响，但功率因数会受到此问题影响。互感器相差对功率测量的误差关系参考图3。

图 3 互感器相差对功率测量的误差关系

由图3可知，在感性负载前提下，出于互感器测量值存在相差误差所引起的影响，负载电流之后，其负载电压角度呈增大趋势，测量结果显示为有功功率变小、无功功率变大；在容性负载前提下，电流与电压之间相角因受到互感器测量值相差影响，相角变小，进而所形成的误差效应和感性负载结果相悖，测量结果显示为有功功率变大、无功功率变小。获得测量系统有功功率测量值和实际输入值间的偏差，利用偏差值来修正偏差，为确保测量准确度，测量人员也可通过测量系统所累积的电能与实际累积电能的偏差来完成误差修正^[2]。

3.2改进互感器测量误差的建议

3.2.1更换原有装置设备

为了减少互感器测量误差问题发生，更换原有装置设备，选择现阶段最为先进且精确度高的测量仪，既能充分满足测量工作要求，又能有效避免误差产生。在实际测量工作开展时，测量人员应对互感器有一个较为详细的了解，主要包括内部结构、工作原理以及性能等相关参数，有利于降低由人为因素对测量结果带来的影响。

3.2.2强化现场测量规范性

减少新的误差出现是互感器现场测量工作需要充分关注的一点，内部电流加速碰撞促使出现误差，因此，在实际操作过程中，应强化现场测量规范性，根据实际情况，严重按照规范标准进行操作，采取相应的误差补偿措施，实现有效控制影响误差的因素，进而将互感器测量误差影响最小化。另外，测量人员应熟悉现场测量流程，合理安排各个测量环节，避免不必要问题发生，对测量结果带来影响。

结束语：综上所述，在了解与明确互感器测量误差前提下，选择比差补偿或相差补偿等措施，提升互感器测量结果准确性，根据现阶段互感器现场测量潜在问题，提出相应改进建议，使用更加先进与精准的装置设备，强化互感器测量误差控制效果，从而为后续电力检测工作高效开展做好铺垫。

参考文献：

[1]陈骏,王德全,陈鸿燊.互感器测试误差问题的分析[J].集成电路应用,2020,37(08):86-87.

[2]刘向红.互感器测量误差分析及补偿措施[J].电子世界,2020(07):158-159.