電流電壓互感器原理應用及檢定第1頁/共49頁2第一章基礎知識1.1電工測量基礎（一）測量、計量測量的定義（狹義）：“以確定量值為目的的一組操作”。例：電壓表測電壓，溫度計測溫度，……第2頁/共49頁3測量的定義（廣義）：測量不僅對被測的物理量進行定量的測量，而且還包括對更廣泛的被測對象進行定性、定位的測量。例：故障診斷、無損探傷、遙感遙測、礦藏勘探、地震源測定、衛(wèi)星定位等……第3頁/共49頁4測量與計量密切相關，但又有不同計量是一種特殊形式的測量，它把被測量設備與國家計量部門作為基準或標準的同類單位量進行比較，以確定合格與否，并給出具有法律效力的《證書》。計量是利用技術(shù)和法制手段實現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準確可靠的測量。計量的三個主要特征是統(tǒng)一性、準確性和法制性。計量包含了為達到統(tǒng)一和準確一致所進行的全部活動，如單位的統(tǒng)一、基準和標準的建立、進行量值傳遞、計量監(jiān)督管理、測量方法及其手段的研究等。

注：計量活動和測量活動的區(qū)別……………

計量與測量的關系第4頁/共49頁5（二）測量（計量）過程

測量包含三個重要因素：測量對象，測量方法，測量設備。計量包含五個重要因素：人，機，料，法，環(huán)。第5頁/共49頁6電氣測量的內(nèi)容是：電參量測量分電磁測量和電子測量，具體測量對象包括：①電能量的測量包括各種頻率及波形下的電壓、電流、功率、電場強度等的測量。②電路參數(shù)的測量包括電阻、電感、電容、阻抗、品質(zhì)因數(shù)、電子器件參數(shù)等的測量。③電信號特征的測量包括信號、頻率、周期、時間、相位、調(diào)幅度、調(diào)頻指數(shù)、失真度、噪音以及數(shù)字信號的邏輯狀態(tài)等的測量。④電子設備性能的測量包括放大倍數(shù)、衰減、靈敏度、頻率特性、通頻帶、噪聲系數(shù)的測量。第6頁/共49頁7（三）測量方法

按測量過程分：直接測量、間接測量和組合測量。

直接測量：直接測量又稱為直讀式測量，被測量的量值可從儀表盤或表上直接讀取。優(yōu)點：方法簡便，讀數(shù)迅速。缺點：由于儀表接入被測電路后，會使電路工作狀態(tài)發(fā)生變化，因而這種測量方法的準確度較低。舉例：電流表測量電流，電壓表測量電壓，功率表測量功率等。第7頁/共49頁8

間接測量法（比較測量法）：零值法，差值法，替代法零值法：在測量過程中，通過改變標準量，使其與被測量相等（即兩者差值為零），從而確定被測量數(shù)值的方法叫零值法。如用電橋測量電阻就屬于這種方法。差值法：利用被測量與標準量的差值作用于測量儀表，從而確定被測量數(shù)值的方法，叫差值法。如用校驗儀測量互感器誤差就屬于這種方法。替代法：在測量過程中，用已知標準量代替被測量，若維持儀表原來的讀數(shù)不變，則被測量必等于已知標準量，這種測量方法叫做代替法。優(yōu)點：準確度高

缺點：設備復雜，價格較高，操作麻煩第8頁/共49頁9U：標準電壓源，R1和R2：標準分壓電阻，D：指零儀。測量時，通過調(diào)節(jié)R1和R2的比例，使D指零，這時DTV0：標準互感器，TVx：被測互感器。測量時，通過調(diào)節(jié)微差源使指零儀指零，這時零值法差值法第9頁/共49頁10替代法曹沖稱象第10頁/共49頁11電橋平衡時必須同時滿足兩個平衡條件：模平衡條件與相位平衡條件阻抗電橋第11頁/共49頁12根據(jù)衡條件：西林電橋第12頁/共49頁13按測量性質(zhì)分：時域測量、頻域測量、數(shù)據(jù)域測量和調(diào)制域測量。（1）時域測量：測量被測信號幅度與時間的函數(shù)關系。（2）頻域測量：測量被測信號幅度與頻率的函數(shù)關系。（3）數(shù)據(jù)域測量：測量數(shù)字量或電路的邏輯狀態(tài)隨時間變化而變化的特性。（4）調(diào)制域測量：測量被測信號頻率隨時間變化而變化的特性。第13頁/共49頁14測量標準的傳遞第14頁/共49頁151.2誤差理論基礎精密度：在規(guī)定條件下，對同一被測對象重復測量所得示值間的一致程度。一般用統(tǒng)計量描述，如標準偏差等。正確度：無窮多次重復測量所得量值的平均值與一個參考量值間的一致程度。準確度：測得值與真值間的一致程度。指測量儀器的讀數(shù)與被測量真值相一致的程度，可用精密度、正確度和準確度來表示。（一）測量儀器的精度評價方法：誤差、不確定度第15頁/共49頁16測量誤差分類

系統(tǒng)誤差隨機誤差：偶發(fā)原因引起大小方向都不確定的誤差粗大誤差：測量人員疏忽造成根據(jù)測量誤差的性質(zhì)及產(chǎn)生的原因，可分為：

誤差：指測量的結(jié)果與被測量的真實值（實際值）之間存在的差異。（二）誤差定義及分類第16頁/共49頁17（三）測量誤差的表示方法絕對誤差absoluteerror

相對誤差relativeerror

引用誤差quotederror

第17頁/共49頁18儀表的指示值Ax與被測量實際值A0之間的差值，叫做絕對誤差?！鳎紸x－A0

在計算△值時，通?？捎脴藴时淼闹甘局底鳛楸粶y量的實際值。

將上式變形可得

A0＝Ax－△＝Ax+（－△）＝Ax+C

上式中的C＝－△稱為儀表的修正值。絕對誤差第18頁/共49頁19絕對誤差△與被測量實際值A0比值的百分數(shù)，叫做實際相對誤差γ，即

一般情況下實際值A0難以確定，用儀表的指示值Ax替代，稱示值相對誤差，即相對誤差第19頁/共49頁20

絕對誤差△與儀表量程（最大讀數(shù)）Am比值的百分數(shù)，叫做引用誤差γm，即

引用誤差引用誤差實際上就是儀表在最大讀數(shù)時的相對誤差，即滿度相對誤差。然而，實踐證明，在儀表測量范圍內(nèi)的每個示值的絕對誤差△都是不同的。第20頁/共49頁21為此，又引入最大引用誤差的概念，用最大絕對誤差△m代替△既能克服了引用誤差的不足，又更加統(tǒng)一地描述了誤差所對應的測量精度。國家標準中規(guī)定以最大引用誤差來表示儀表的準確度。第21頁/共49頁22誤差合成其中、的絕對誤差為、絕對誤差相對誤差第22頁/共49頁23實例：和函數(shù)誤差例：第23頁/共49頁24第24頁/共49頁25（四）測量不確定度定義：表征合理地賦予被測量之值的分散性，與測量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)。“合理”－reasonably，是指在統(tǒng)計控制狀態(tài)下，即處于重復性條件下或重現(xiàn)性條件下的測量狀態(tài)?！胺稚⑿浴保璂ispersion，指測量結(jié)果的分散性，即測量結(jié)果以一定概率落在某個量值區(qū)間?！跋嗦?lián)系”－associatedwith，不確定度是和測量結(jié)果一起，用來表明在給定條件下對被測量進行測量時,測量結(jié)果所可能出現(xiàn)的區(qū)間。第25頁/共49頁

A類標準不確定度（UA）標準不確定度B類標準不確定度（UB）合成標準不確定度（UC）不確定度

U（K＝2）測擴展不確定度U（K＝3）量U95

不U99確定A類相對標準不確定度（UArel）度相對標準不確定度B類相對標準不確定度（UBre）合成相對標準不確定度（UCrel）

相對不確定度

Urel（K＝2）

Urel（K＝3）相對擴展不確定度Urel95

Urel99分類相對不確定度=不確定度÷被測量之值擴展不確定度=標準不確定度×包含因子第26頁/共49頁27注:標準不確定度：用標準偏差給出的不確定度。A類標準不確定度：用統(tǒng)計方法評定出的不確定度。其評定方法稱為A類評定。B類標準不確定度：用非統(tǒng)計方法評定出的不確定度。其評定方法稱為B類評定。合成不確定度：當測量結(jié)果是由若干個其他量的值求得時，按其他各量的方差和協(xié)方差算得的標準不確定度。相對不確定度:不確定度除以被測量之值。擴展不確定度：確定測量結(jié)果區(qū)間的量，合理賦予被測量之值分布在指定概率內(nèi)含于此區(qū)間。第27頁/共49頁28誤差不確定度量的定義測量結(jié)果減真值測量結(jié)果的分散性、分布區(qū)間的半寬與測量結(jié)果的關系針對給定測量結(jié)果，不同結(jié)果誤差不同合理賦予被測量之值均有相同不確定度。不同測量結(jié)果，不確定度可以相同與測量條件的關系與測量條件、方法、程序無直接關聯(lián)，只要測量結(jié)果不變，誤差也不變條件、方法、程序改變時，測量不確定度必定改變而不論測量結(jié)果如何表達形式差值，有一個符號：正或負標準偏差、置信區(qū)間的半寬，恒為正值分量的劃分按出現(xiàn)于測量結(jié)果中的規(guī)律分為隨機誤差與系統(tǒng)誤差按評定的方法劃分為A類和B類，兩類不確定度分量無本質(zhì)區(qū)別分量的合成代數(shù)和方和根，必要時引入?yún)f(xié)方差置信概率不存在一般，需要給出不確定度VS誤差第28頁/共49頁29291.3電磁學基礎（一）基本概念：

1、磁感應強度B（磁通密度，簡稱磁密）表示磁感應線的疏密度，表征磁場強度及方向的物理量，矢量、其方向為磁感應線上每一點的切線方向，與電流成右手螺旋定則。單位：Wb/m2;或T。磁力線與電流之間的右螺旋關系第29頁/共49頁302、磁通

表示磁感應線的條數(shù)，單位：Wb。在單位面積內(nèi)：

1）均勻磁場中，磁感應強度B與垂直于磁場方向的面積S的乘積，叫磁通量。=BS2）非均勻磁場中的通式第30頁/共49頁313、磁感應線形象的描繪磁場，無頭無尾的閉合曲線。4、磁導率（）磁導率是表征物質(zhì)導磁能力的物理量，它表明了物質(zhì)對磁場的影響程度。物質(zhì)r（H/m）物質(zhì)r（H/m）空氣1．000000365硅鋼片103鋁1．000214坡莫合金104主要導磁物質(zhì)的相對磁導率

第31頁/共49頁325、鐵磁物質(zhì)有幾種物質(zhì)，如鐵、鈷、鎳以及它們的合金，以及錳和鉻的某些合金，即使在較小的外磁場的作用下，其磁化也特別顯著。這類物質(zhì)稱為鐵磁物質(zhì)，它們的磁導率都很大。將鐵磁材料放入磁場后，磁場會顯著增強。鐵磁物質(zhì)中有許多稱為磁疇的天然磁化區(qū)附加磁場外磁場第32頁/共49頁6、磁場強度、磁化曲線磁場強度H也是表征磁場強弱和方向的物理量,單位是A/m。

B=f(H)

H=B/起始磁化曲線周期磁化曲線將一塊未磁化的鐵磁材料制成閉合鐵芯，其上繞有繞組，調(diào)節(jié)使電流從零開始逐漸增大，則鐵芯中穿過橫截面的磁通密度將隨之增大，測得不同H值下的B值，可繪出B-H曲線。第33頁/共49頁347、磁滯回線

選擇不同的磁場強度H反復磁化時，可得出不同的磁滯回線,將各條磁滯回線的頂點連接起來，所得的曲線稱為基本磁化曲線。近似于起始磁化曲線。基本磁化曲線鐵磁材料基本磁化曲線第34頁/共49頁35（二）基本電磁定律：

電生磁的基本定律——

安培環(huán)路定律

磁生電的基本定律——

法拉第電磁感應定律

磁路的歐姆定律第35頁/共49頁361、安培環(huán)路定律2、法拉第感應定律電流互感器基本原理電壓互感器基本原理第36頁/共49頁37對于均勻磁路：式中，定義為磁路的磁阻。磁阻的倒數(shù):3、

磁路的歐姆定律第37頁/共49頁電路和磁路之間的對應關系38第38頁/共49頁39391.4我國電力系統(tǒng)概述G~M~M~電力網(wǎng)電力系統(tǒng)動力系統(tǒng)

發(fā)電廠水輪機發(fā)電機升壓變壓器輸電線路降壓變壓器用戶用電設備第39頁/共49頁40第40頁/共49頁41五大發(fā)電集團（截止2004）年第41頁/共49頁42兩大國家級電網(wǎng)第42頁/共49頁43四種電網(wǎng)類型一級輸電網(wǎng)絡

一級輸電向二級輸電系統(tǒng)輸送電能。這類電網(wǎng)將發(fā)電廠與樞紐變電站連接起來，進而將電能輸送到二級輸電網(wǎng)絡。一般采用三相架空桿塔線路聯(lián)結(jié)