автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.01, диссертация на тему:Методы и средства измерения коэффициентов преобразования измерительных масштабных преобразователей в электроэнергетике

На правах рукописи

НЕФЕДЬЕВ Дмитрий Иванович

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ МАСШТАБНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ

Специальность 05.11.01 — Приборы и методы измерения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

ПЕНЗА 2006

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет» и научно-производственной фирме «ИНТ» (г. Заречный Пензенской обл.).

Научный консультант - заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Ломтев Е. А.

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Мишин В. А.; доктор технических наук, старший научный сотрудник Кравченко С. А.; доктор технических наук, профессор Чернецов В. И.

Ведущее предприятие - ГУ «Энерготестконтроль» (г. Москва).

Защита диссертации состоится 21 декабря 2006 г., в 14 часов, на заседании диссертационного совета Д 212.186.02 в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет» по адресу: 440026, г. Пенза, ул. Красная, 40.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет».

Автореферат разослан « //$ » -//_2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, профессор Светлов А. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Проблемы обеспечения единства измерений в области измерительной техники, предназначенной для , коммерческого и технического учёта электроэнергии в электроэнергетической отрасли России, продолжительное время считались второстепенными и малозначащими. На протяжении десятков лет этим вопросам не уделялось достаточного внимания,, что объяснялось якобы стабильными метрологическими характеристиками измерительных масштабных преобразователей (трансформаторов напряжения и тока, высоковольтных делителей постоянного напряжения, шунтов постоянного тока), низкой стоимостью электроэнергии и сложностью решения проблемы,

В настоящее время в электроэнергетике периодической поверкой (калибровкой) на местах эксплуатации охвачены только счётчики электроэнергии. Измерительные трансформаторы тока и напряжения, высоковольтные делители напряжения работают на энергообъектах по 15-30 и более лет без периодической поверки. Вопросам поверки (калибровки) измерительных масштабных преобразователей (МП) постоянных высоких напряжений и больших токов также не уделяется должного внимания. Однако при этом в соответствии с законами РФ «Об обеспечении единства измерений», «Об энергоснабжении», рядом других нормативных документов средства измерений, используемые для коммерческого учета электрической энергии и обеспечения безопасности, подлежат обязательному государственному контролю и надзору.

Как показывают результаты проведённых в нашей стране и за рубежом исследований, до 30-40 % находящихся в эксплуатации измерительных трансформаторов обладают погрешностями, превышающими установленные пределы, нередко - в несколько раз, Это свидетельствует о низкой точности измерения и недостоверности коммерческого учёта огромного потока электрической энергии и, следовательно, об актуальности данной темы.

Необходимо отметить еще один аспект данной проблемы. Поскольку измерительная техника, применяемая в электроэнергетике, в основном является нетранспортабельной; то поверку (калибровку) измерительных масштабных преобразователей (в частности, высоковольтных) целесообразно проводить на местах их эксплуатации с применением мобильных средств измерения без демонтажа и при

минимальном времени вывода указанных средств из эксплуатации. По этому пути идёт развитие программы метрологического обеспечения высоковольтной измерительной техники в ведущих метрологических организациях мирового сообщества.

Поэтому из всех задач, связанных с повышением точности коммерческого и технического учёта электроэнергии, задача обеспечения метрологического обеспечения МП непосредственно на местах их эксплуатации в нормальных для них рабочих условиях носит первостепенный характер.

Анализ проблемы показал, что наиболее перспективным направлением с точки зрения создания наиболее эффективных средств поверки (калибровки) МП является разработка таких методов и принципов построения средств измерений, которые реализуют возможность проверки метрологической исправности средств измерения в процессе их эксплуатации и обеспечивают возможность децентрализованного воспроизведения единиц относительной величины - коэффициентов преобразования.

Существует большое количество частных решений задач метрологического обеспечения МП, которые анализируются в соответствующих разделах. Однако они не систематизированы. Отсутствует единый подход к реализации процедур поверки (калибровки). Выбор средств измерений часто произволен, что снижает достоверность получаемых результатов. В то же время число фундаментальных исследований, посвященных решению задач метрологического обеспечения МП, невелико, и они не отражают последние достижения в этой области.

Цель работы состоит в развитии методологической и теоретической основ проектирования эталонных средств измерений, обеспечивающих децентрализованное воспроизведение и передачу размеров относительных единиц МП и реализующих возможность автономного поддержания единства измерений в процессе эксплуатации.

Для достижения поставленной цели решаются следующие основные задачи:

- анализ методов измерения коэффициентов преобразования МП для обоснования основного направления работ;

- развитие теории измерения коэффициентов преобразования МП на основе избыточности измерений;

- разработка, теоретическое и экспериментальное исследование методов измерения коэффициентов преобразования высоковольтных

делителей постоянного напряжения (ДН), измерительных шунтов постоянного тока <(ШПТ), измерительных трансформаторов' тока и напряжения (ТТ и ТН);

- разработка основных технических решений дам создания мобильных эталонных средств поверки (калибровки) МП на постоянном и переменном токах.

Методы исследований. Результаты исследований, включенные в диссертацию, базируются на' теории тестовых методов повышения точности измерений с использованием положений теоретической метрологии, элементов математической статистики; дифференциаль-, ного исчисления и математического1 моделирования, а также экспериментальном исследовании всех предложенных в работе-методов измерений и последующих испытаниях аппаратуры, реализующей эти методы. В'работе также использован опыт, накопленный в результате разработки, изготовления и внедрения средств поверки (калибровки) МП при выполнении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в Пензенском государственном университете и научно-производственной фирме «ИНТ».

Научная новизна.

1. Предложен, разработан и теоретически исследован комбинированный метод измерения коэффициентов преобразования МП на основе избыточности измерений, получены общие уравнения измерения коэффициентов преобразования и уравнения погрешности. Показана возможность реализации на основе предложенного метода всех типов средств измерения коэффициентов преобразования МП.

2. Разработаны и теоретически обоснованы методы измерения коэффициентов деления ДН, реализующие в своей основе комбинированный метод измерения коэффициентов преобразования МП, основанные на применении в качестве эталонных средств измерений ре-зистивных ДН с распределенными параметрами, ДН на основе стабилитронов,, батарей сухих элементов с устройствами сравнения в виде прецизионных компараторов напряжений или прецизионных компараторов токов совместно с преобразователями напряжений.

3. Предложены, разработаны и теоретически исследованы методы измерения коэффициентов шунтирования ШПТ на основе тестового метода измерения коэффициентов преобразования МП с применением в качестве эталонных средств измерений составных мер сопро-

тивления с ненормируемой погрешностью и устройств сравнения в виде компараторов напряжений или компараторов токов.

4. На основе комбинированного метода измерения коэффициентов преобразования МП разработаны и теоретически обоснованы методы измерения коэффициентов трансформации однофазных и трехфазных ТН, основанные на применении в качестве эталонных средств измерений емкостных или индуктивных делителей напряжения с распределенными параметрами и компараторов тока.

5. Предложены, разработаны и теоретически исследованы методы измерент коэффициентов трансформации ТТ на основе тестового метода измерения коэффициентов преобразования МП, основанные на применении в качестве эталонных средств измерений составных мер сопротивления с ненормируемой погрешнос тью и компараторов тока.

6. Предложенные методы измерения коэффициентов преобразования МП доведены до практических рекомендаций по применению.

7. Разработаны принципы построения средств поверки (калибровки) МП постоянных и переменных высоких напряжений и больших токов.

Практическое значение и реализация результатов работы.

1. Теория, разработанные методы и принципы построения средств измерений положены в основу создания мобильных эталонных средств измерений для поверки (калибровки) МП постоянных и переменных высоких напряжений и больших токов на местах их эксплуатации в рабочих условиях.

2. В период с 2000 по 2005 г. разработаны и внедрены в производство в научно-производственной фирме «ИНТ» передвижные установки для поверки измерительных трансформаторов напряжения УПТН-1 (сертификат об утверждении типа средств измерений Яи.Е.34.004А № 14258), УПТН-35 (сертификат об утверждении тина средств измерений RU.C34.001A № 18616), УПТН-2.

3. Установка УПТН-1 внедрена в метрологическую практику в ОАО «ПЕНЗАЭНЕРГО» (г. Пенза), ЗАО «КАЛИБР» (г.Самара), ООО НПФ «ИНТ» (г. Заречный Пензенской обл.), установка УПТН-35 -в ФГУ «Астраханский ЦСМ» (г. Астрахань), ООО «Электротехник» (г. Воронеж) и ООО НПФ «ИНТ», установка УПТН-2 - в ООО НПФ «ИНГ».

4. В результате проведенных теоретических и практических исследований также разработаны следующие средства измерений:

- макетный образец установки для поверки трехфазных измерительных трансформаторов напряжения УПТН-10-3;

- макетный образец установки для калибровки измерительных трансформаторов напряжения частот 50-2000 Гц УКТН-10Д;

~ макетный образец, установки для поверки измерительных трансформаторов тока УПТТ-20;

- установка для. калибровки высоковольтных делителей постоянного напряжения УКДН-30.

Установка УКДН-30 внедрена в; метрологическую практику в ФГУИ «ИИИЭМП» (г. Пенза), филиале ОАО «РЖД» «Юго-Восточная железная дорога», ООО НПФ «ИНТ».

Основные положения и результаты, выносимые на защиту.

1. Анализ проблем и постановка задач измерения коэффициентов преобразования МП, предназначенных для коммерческого и технического учета электроэнергии.

2. Теоретическое обоснование метода измерения коэффициентов преобразования МП на'основе комбинации тестового метода измерения и метода независимой поверки.

3. Новые методы измерения коэффициентов • преобразования МП постоянных и переменных'высоких напряжений и больших токов, реализующие предложенный метод измерения.

4; Средства измерений - мобильные установки для поверки (калибровки) измерительных трансформаторов тока и напряжения, высоковольтных делителей постоянного напряжения.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных конференциях, совещаниях, симпозиумах и семинарах, а также на ежегодных научно-технических конференциях Пензенского государственного университета.

Публикации. По теме диссертации опубликована лично1 и в соавторстве 51 печатная работа, в том ¡числе 1 монография, 16 статей »«журналах™ списку ВАК, 12 патентов РФ на изобретение, 3 свидетельства РФ на полезные модели.'

Структура; и ■ объем диссертации. ■ Диссертация состоит из введения, 5 глав; основных результатов и выводов по работе, библиографического списка,из 172 наименований и приложений. Общий объем работы - 405 страниц; Библиографический список и приложения выполнены на 41 странице.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальное гь темы, определены цели и задачи исследования, указаны научная новизна и практическая ценность результатов работы.

В первой главе произведены анализ и систематизация существующих методов измерения коэффициентов преобразования МП постоянных и переменных высоких напряжений и больших токов, предназначенных для коммерческого и технического учета электроэнергии. При рассмотрении методов измерения определялась возможность их дальнейшего совершенствования и повышения точности измерений.

При анализе существующих методов измерения коэффициентов преобразования МП, используемых в электроэнергетике, установлено, что они имеют недостаток: погрешности средств измерений могут быть оценены только на основе теоретического анализа. Экспериментальное определение их погрешностей из-за отсутствия более точных средств измерений практически не представляется возможным. Кроме того, возможности совершенствования традиционных методов измерения коэффициентов преобразования МП с точки зрения поставленной задачи - децентрализованного воспроизведения единиц относительных величин - во многом исчерпаны.

Вторая глава посвящена поиску путей повышения точности измерений относительных величин — коэффициентов преобразования — в электроэнергетике.

Анализ итерационного метода повышения точности результатов измерений и метода образцовых мер показал, что их применение дает возможность уменьшить лишь коррелированную составляющую погрешности измерения, а некоррелированные составляющие погрешности при использовании этих методов усиливаются. Кроме того, недостатками метода образцовых мер являются необходимость использования устройства для периодического отключения от входа исследуемого МП измеряемой величины и подключения образцовых мер, а также большое число образцовых мер при существенно нелинейной функции преобразования МП.

Использование тестовых алгоритмов повышения точности результатов измерений дает возможность практически полностью исключить коррелированную составляющую погрешности измерения, а

при использовании тестово-статистических алгоритмов - уменьшить некоррелированную составляющую погрешности измерения до уровня коррелированной составляющей погрешности и ниже. Кроме того, преимущество использования тестовых алгоритмов по сравнению с итерационными методами и методами образцовых мер заключается, в первую очередь, в существенном уменьшении числа дополнительных преобразований, необходимых для реализации алгоритма повышения точности.

При применении тестовых методов для повышения точности результата измерений в общем случае процесс измерения состоит из (/7 + 1) тактов, В первом такте, основном; преобразуется измеряемая

величина х, а в п других, дополнительных, — тесты {Ак(х)}", каждый

из которых является функцией измеряемой величины х. Результаты

основного уо и дополнительных преобразований {ук)" могут быть

представлены в виде системы уравнений

у0 =al + a2x + ... + anxn~li

ух=я,+Mi (*)+■••+UWr"1; (1)

:Уп-Щ +а2Лп(х) + ... + а„[Л;,(х)]'~\ Окончательное соотношение, показывающее связь входной величины с результатами преобразований и величинами {Ак(х)}"

тестов, будет представлять собой алгоритм повышения точности измерений.

Но такой подход к повышению точности результатов измерений имеет два основных недостатка:

1; Классическое решение системы уравнений (1) соответствует нахождению параметров {ак}{¡~' из системы // последних уравнений.

В этом случае параметры {ak}"Q~x, являющиеся-множителями соответствующих степеней измеряемой величины в большинстве случаев сильно различаются по порядку величины даже при небольших значениях п. Поэтому их необходимо вычислять с различным количеством значащих цифр для определения измеряемой величины с заданной абсолютной погрешностью, что ограничивается возможно-

стями средств измерений при получении результатов дополнительных измерений.

2. Решение системы уравнений (1) не дает ответа на вопрос о минимально достаточном использовании дополнительных тестовых воздействий, т. е. об ограничении на число используемых тестов.

Таким образом, в приведенном тестовом алгоритме повышения точности измерения используются декомпозиция, заключающаяся в разделении задачи на интерполяцию, и решение алгебраического уравнения степени п -1, причем каждая из рассматриваемых задач является плохо обусловленной, что сказывается на погрешности результата уже при довольно невысоких значениях п.

В результате проведенных теоретических исследований показано, что более рациональным подходом для получения тестового алгоритма может служить метод обратной интерполяции. В этом случае система (1) переписывается в виде

х = Ь0 + Ь1уа + ... + Ь„_1у"0~\

А„(х) - ¿о +ъхуп +... + ъ„_хуп;\

Из системы уравнений (2) находится интерполяционный многочлен

¿--О

дающий при у-у о искомый результат д: = <3„^(у0) •

В этом случае для нахождения результата х не требуется решение алгебраического уравнения (3), но задача интерполяции решается описанным выше способом. Кроме того, показано, что в реальных измерительных задачах следует ограничиваться многочленами сравнительно невысокой степени.

Таким образом, получен вывод о рациональности использования при получении тестового алгоритма метода обратной интерполяции, причем степень интерполяционного многочлена (3) не должна быть высокой (п < 4).

На основе полученных выводов в процессе проведения теоретических и практических исследований был разработан и теоретически обоснован комбинированный метод измерения относительных (безразмерных) величин - коэффициентов преобразования МП, основанный на совместном использовании тестового метода измерений и метода независимой поверки.

Измерение коэффициентов преобразования исследуемого МП производится в три этапа: основной этап измерения, 1 мультипликативный и 1 аддитивный тесты.

На 1-м, основном, этапе на эталонном МП (рис. 1) устанавливается коэффициент преобразования К\, номинально равный коэффициенту преобразования Кх исследуемого МП. На МП. от источника сигнала подается входной сигнал X. Выходные сигналы с выходов эталонного и исследуемого МП подаются на устройство сравнения УС. Выполняется равенство

Г,

Рис. 1, Структурная схема измерения коэффициентов преобразования МП

при применении двух тестовых воздействий (1 мультипликативный и I аддитивный тесты)

г2

Рг

(4)

На 2-м этапе измерений вводится мультипликативный тест: коэффициент преобразования эталонного МП изменяется с К\ на Кг, при этом Кг> К\ (изменение коэффициентов преобразования МПо производится путем отключения из измерительной цепи звена 32). Сравнивая выходные сигналы эталонного и исследуемого МП посредством устройства сравнения УС, получим следующее соотношение:

, Ки=Кх%*-~Кхр2. (5)

Г2

На 3-м этапе измерений вводится аддитивный тест: входной сигнал X подается только на исследуемый МП, выходной сигнал с которого поступает на устройство сравнения и на вход эталонного МП. Коэффи-

циент преобразования эталонного МП изменяется в этом случае с К2 на А'з (М!70 в данном случае образован звеньями Зг, Ъ), при этом номинальные значения коэффициентов преобразования Ки К2 и К^ связаны между собой генерирующим соотношением

1=-1—и.1. (б)

Къ Кг К* Выполняется новое равенство

=~- = Рз-

(7)

Из совместного решения уравнений (4)-(7) определяется функция преобразования (или коэффициент преобразования) исследуемого МП Г > , \ //

Кх =

_1

Р,/

Рз

-1

= Рз(Р2-Р1> Р|РгО-Рз)'

(8)

Коэффициент преобразования исследуемого МП в данном случае не зависит от точного значения коэффициента преобразования эталонного МП и определяется только показаниями устройства сравнения, что достигается в результате введения в процесс измерения дополнительных мультипликативного и аддитивного тестовых воздействий.

В процессе измерения коэффициента преобразования исследуемого МП происходит также определение коэффициента преобразования эталонного МП, что дает возможность проверки метрологической исправности средств измерений в процессе эксплуатации.

_Рз(Рз -РО Р2О-Р3)

/

1 Ра; / 1РЗ ;

(9)

Результирующие относительные погрешности измерения коэффициентов преобразования МП (Кх и К0) при использовании предложенной модели могут быть определены с помощью выражений (при доверительной вероятности Р = 0,99)

\2 ( +

К2

р2

+

/ч

чА'2 -к.

V

(10)

(И)

гд 6 8,=-л

1 д^(о)(р|»р2.рд)

Дрг

А-(О) Ф/

Коэффициент преобразования эталонного МП можно также определить методом независимой поверки (рис. 2). Уравнение измерения коэффициента преобразования эталонного МП методом независимой поверки имеет вид

■ • ' ' //

К0 ~ Рл/

2><

V. /»1

(12)

где Р/ = Уу/Уг! ~ показания устройства сравнения на всех и этапах измерений.

Результирующая относительная погрешность измерения коэффициента преобразования Ко эталонного МП при использовании мепгода независимой поверки может быть найдена с помощью выражения (при доверительной вероятности Р ~ 0,99)

=±1ЛЁ(5Р'>2 =±1.41

(«-1)(5р)г

/Я1

(13)

Анализ.уравнений погрешностей измерения коэффициентов преобразования МП показывает, что метод независимой поверки является наиболее точным методом измерения.

Таким образом, наличие в измерительной системе избыточности измерений (совместное использование тестового метода измерения и метода, независимой поверки для решения одной измерительной задачи) обеспечивает возможность измерения коэффициентов преобразования эталонного и исследуемого МП с достаточно высокой точностью, а также проведения проверки метрологической исправности средств измерения в процессе эксплуатации. Совпадение результатов измерения коэффициента преобразования эталонного МП, определенного двумя принципиально независимыми один от другого методами, будет свидетельствовать об отсутствии погрешности измерений, а разность результатов измерения, полученная при применении двух указанных

Рис. 2. Структурная схема измерения коэффициентов преобразования МП методом независимой поверки

методов, если она присутствует, - о погрешности эталонного МП и средства измерения в целом.

При последующем исследовании принятой модели измерения коэффициентов преобразования МП решались две задачи:

1. Определение оптимальных величин тестовых воздействий.

2. Определение степени интерполяционного полинома или определение оптимального числа мультипликативных и аддитивных тестовых воздействий.

Определение оптимального соотношения коэффициентов преобразования К2, К} эталонного МГ1 проведено на основе анализа общего уравнения погрешности (10) в среде МаШСАИ. Предполагая, что составляющие погрешности 8р,, 5р2, 5р3 зависят от одних и тех

же влияющих факторов и близки по значению, выражение (10) преобразовано с учетом выражения (6) следующим образом:

( г \2 ( г \2 ( г г

с . < л с- "-1 .

=±1,45 --— + -!— + —1—^- + 1

V У \К2~К1) )

При изменении коэффициента преобразования К2 эталонного МП в диапазоне (1,01... 2$)К\ получена зависимость результирующей погрешности измерения коэффициента преобразования МП от величин мультипликативного и аддитивного тестовых воздействий.

Результаты исследования (рис. 3) показали, коэффициентов преобразования исследуемого МП что результирующая ПО-

от величины мультипликативного тестового грешность измерения ко-воздействия (Лу/ч) эффициентов преобразо-

вания МП уменьшается с увеличением мультипликативного тестового воздействия (с увеличением коэффициента преобразования К2) независимо от возрастания коэффициента преобразования Кг.

= ±1,4 5р 5.

Рис. 3. Зависимость коэффициента влияния результирующей погрешности измерения

Однако при использовании данной модели измерения и выборе величин тестовых воздействий существует ограничение, которое заключается в том, чго варьировать мультипликативное тестовое воздействие можно только в достаточно ограшгченных пределах (К% = (1,1... 1,4)^), В противном случае при увеличении коэффициента преобразования Кг резко возрастает инструментальная погрешность измерения, обусловленная зависимостью элементов эталонного МП от изменения режима работы.

Проведенные дальнейшие исследования полученной модели измерения показали, что введение дополнительных мультипликативных и аддитивных тестов не приводит к увеличению точности результата измерения. Поэтому при дальнейшей'реализации принятой модели измерения коэффициентов преобразования*МП в реальных измерительных устройствах принято следующее ограничение: основной этап измерения, 1 мультипликативный и 1 аддитивный тесты.

На основе предложенного комбинированного метода измерения возможна реализация средств поверки (калибровки) практически всех типов МП постоянных и переменных высоких напряжений и больших токов. Подробно, методы и принципы, построения средств измерения коэффициентов преобразования МП, а также примеры их практической реализации рассмотрены в соответствующих главах.

В третьей главе предложены и исследованы методы измерения коэффициентов преобразования МП постоянных высоких напряжений и больших токов, являющихся прикладной реализацией разработанного комбинированного метода измерения.

1-й метод калибровки ДН (рис. 4) заключается в сравнении параметров калибруемого ДН с эталонным, имеющим такой же номинальный коэффициент преобразования, что и калибруемый, и основан на использовании в качестве эталонных средств измерений компаратора на- Рис 4 Схсма калиб дн пряжений и резистивного ДН с не- с применением резистивного ДН нормированной погрешностью. При и компаратора напряжений

этом измерение коэффициента деления калибруемого ДН осуществляется тестовым методом, а измерение коэффициента гтреобразоза-ния эталонного ДН при определении погрешности средства калибровки производится двумя независимыми методами: тестовым мею-дом и методом независимой поверки.

Уравнения основного и дополнительных преобразований имеют вид

—--т +1=-_1. + __ =-+ — 5

Д, Р1 т 92 Кл Рз

где Кик^ — коэффициент деления калибруемого ДН; р — ОУСЛ — отношение показаний рядов компаратора напряжений; т — коэффициент преобразования низковольтного делителя напряжения (КЗ, ЯЛ).

Коэффициенты деления калибруемого и эталонного ДН в этом случае определяются выражениями

к- - Р1Р?0-Рз) г - РгО-Рз) р3(р3-/ир,) р3(р2-отр,)

При определении коэффициента деления эталонного ДН методом независимой поверки имеет место следующее равенство:

Кик, = Рл.(— + ~ +... + —1—) + I = ¿р, /ри , Р| Р2 РЛ'-1 7л /

где р1 ... рц — относительные измерения сопротивлений резисторов, составляющих ДН.

Погрешность эталонного ДН может быть определена по формуле

_ 1 кии<,т -1 „

ЛУйо(2)

где КЦщ 1) - коэффициент деления эталонного ДН, определенный тестовым методом; Кццп(2) - коэффициент деления эталонного ДН.

определенный методом независимой поверки.

2-й метод калибровки ДН заключается в сравнении коэффициентов преобразования калибруемого ДН с коэффициентом отношения ЭДС батарей, при этом точного определения отношения ЭДС, и также знания абсолютных значений ЭДС батарей не требуется. Измерение коэффициента деления калибруемого ДН осуществляется тестовым методом, а измерение коэффициента преобразования эта-

лонного ДН при определении погрешности средства калибровки производится двумя независимыми методами: тестовым методом и методом независимой поверки.

3-й метод калибровки ДН заключается в сравнении коэффициентов преобразования- калибруемого ДН с коэффициентом преобразования эталонного ДН с таким же номинальным коэффициентом преобразования и основан на , применении в качестве эта- г~|—-ТщГ^'-

лонных средств измерений Г Пал о»,

вспомогательного ДН, вы- еу ! |...... Гпж!

полненного в виде цепочки с Г) ) Па») '—Ч—| последовательно соединен- НП . | [—|—" ных стабилитронов и компа- ¡0»} ратора напряжений. _ )__

4-й метод калибровки ДН ^

(рис. 5) является развитием [757-[ ш 1 т —г-

метода калибровки, осно- I "" Т

ванного на применении в |

качестве эталонных средств 1

измерений эталонного рези- 1 ШШЖдШШ^Ч^ {

стивного ДН и компаратора <---------------------------

напряжений. В качестве осо- Рис 5 Схеш калнбровки дН с применением бенности реализации этого резистивного ДН и компаратора токов метода калибровки ДН следует отметить необходимость применения высокостабильных источников постоянного напряжения, что не всегда осуществимо на практике. Данный метод калибровки ДН основан на использовании в качестве эталонных средств измерений резистивного ДН и компаратора токов совместно с преобразователями напряжения в качестве уст-, ройства сравнения. Каждый из преобразователей постоянного напряжения в пропорциональное ему переменное напряжение содержит модулятор, усилитель переменного напряжения, индуктивный делитель напряжения и демодулятор.

Измерение коэффициентов деления ДН осуществляется, какги в предыдущих случаях, тестовым методом, а измерение коэффициента деления эталонного ДН при определении погрешности средства калибровки производится двумя независимыми методами: тестовым методом и методом независимой поверки.

¿¡и.

ЛЛ.

ив.

о

да

ы

иня "л Я4\

га

я* <£1

ы

Ц^. ГПТПТГГПгтГГГШ цс/

Принцип калибровки ДН аналогичен приведенному при описании 1-го метода, а различие заключается в том, что отсчет показаний производится по показаниям плеч компаратора токов.

Анализ погрешностей измерения коэффициентов деления ДН показал, что 1-й, 2-й и 3-й методы обеспечивают возможность измерения коэффициентов деления ДН с погрешностью измерения менее 0,01 %, но требуют использования высокостабильных источников постоянного напряжения. Применение указанных методов целесообразно для калибровки ДН в лабораторных условиях. 4-й метод обеспечивает возможность измерения коэффициентов деления ДН также с погрешностью менее 0,01 %, но без использования высокостабильных

источников постоянного напряжения и может применяться для калибровки ДН на напряжения в рабочих условиях эксплуатации.

В основу метода поверки (калибровки) ШГТТ положен тестовый метод измерений как частный случай комбинированного метода коэффициентов преобразования МП, при реализации которого в качестве эталонных средств измерений применены составной ШПТ в виде трех параллельно соединенных шунтов с возможностью их отключения из измерительной цепи и компаратора напряжений (рис. 6).

Уравнения преобразования на основном и дополнительных этапах измерений имеют вид

^0-3 , ^0-3 , } _ 1 о-з , 1 _ 1 ДУз | 1 _ 1

где коэффициент преобразования калибруемого ШПТ; р =

= и\/иг~ отношения показаний первого и второго рядов компаратора

№>0-1

/Щ,

«-

О- 3 Ж

XI

ДМ ч^Ж ВЕ2

PN

Рис. б. Схема калибровки ШПТ с применением составной меры сопротивления и компаратора напряжений

напряжений; KR!a - коэффициент преобразования эталонной катушки сопро гивления RS1.

Коэффициент преобразования К liS v калибруемого ШПТ равен

к = ^S-2P3(P2-Pl) р,р2(1-А:да2рз)'

Действительное значение сопротивления ШПТ определяется выражением

/ ^/«2Рз(Р2 "Pi)

При калибровке ШПТ, как и при калибровке ДН, существует необходимость в применении высокостабильных источников больших постоянных токов, что не всегда осуществимо на практике, особенно при проведении калибровки ШПТ в реальных условиях эксплуатации.

Развитием предыдущего метода стал метод калибровки ШПТ. в котором в качестве эталонных средств измерений используются составная мера сопротивления и компаратор токов (рис. 7). При этом в схеме калибровки может применяться источник постоянного тока невысокой стабильности.

Принцип измерения действительного значения сопротивления ШПТ и уравнения преобразования в данном случае аналогичны приведенным выше.

Теоретическое исследование методов измерения показало, что 1-й метод обеспечивает возможность измерения действительных значений сопротивления ШПТ с погрешностью измерения менее 0,01 %, но требует использования высокостабильных источников постоянно-

RS.

RSl, «-pt^-

rw^ —|—7Л\

VI

RSX

HXl & AS* &

Ж Гt&J

feFt^

аз

m

IcSL

Si

S3

S3

чшшшдшиушцц UQ- ттггштутгштгт-ц ца

Рис. 7. Схема калибровки ШПТ с применением составной меры сопротивления и компаратора токов

го тока и применения указанного метода целесообразно для калибровки измерительных шунтов постоянного тока в лабораторных условиях. Применение 2-го метода измерения возможно без использования высокостабильных источников постоянного тока, что дает возможность калибровки измерительных шунтов постоянного тока в рабочих условиях эксплуатации.

Четвертая глава посвящена разработке методов измерения коэффициентов преобразования МП переменных высоких напряжений и больших токов - ТН и 'IT.

В основу методов поверки ТН, как и в случае калибровки делителей постоянного напряжения, положен комбинированный метод измерения коэффициентов преобразования МП, т. е. совмещение двух независимых один от другого методов: тестового метода измерения и метода независимой поверки. При поверке ТН в основном используется метод срав-, нения с мерой (дифференциально-нулевой метод).

1-й- метод основан на использовании в качестве эталонных- средств измерений емкостного делителя напряжения, индуктивного делителя напряжения и компаратора токов (рис. 8). Измерение коэффициента трансформации поверяемого ТН по предложенному методу производится в три этапа. Уравнения преобразования на основном и дополнительных этапах измерений имеют вид

С,С5 1 Ci 1 Сп

-!—i--—• =рг-,-'—- = р2-,-í— — Рз-

СХС2 -Ь CjC^ ^TVx Cj C^ A. '¡y^ Cj + C3

Коэффициент трансформации поверяемого ТН и коэффициент деления емкостного делителя напряжения равны

A^jujlujüj "

«f

птштгтпгшш*"

i

si

Рис. 8, Схема поверки ТН с применением емкостного делителя напряжения, индуктивного делителя напряжения и компаратора токов

Р1Р20-РЗ)

"■тт.

Кис =

РгО-Рз)

Рз(Р2-Р1) Рз(Рз ~Р]>

Угловая погрешность поверяемого ТН отсчитывают по положению переключателей квадратурной цепи компаратора токов.

Если коэффициенты преобразования р1 и р2, индуктивного делителя напряжения определялись при отношении плеч компаратора токов (ц Ф 1), не равном единице, то коэффициент трансформации ТН в этом случае равен:

г _ Р1Р2О-Р3)

г^ТУ — — >

" ИРз(Р2-Р1)

При определении коэффициента деления емкостного делителя напряжения методом независимой поверки имеет место равенство

Кис = Ры (— + — + - + —) + 1 = У р, /р„ , Р1 Рг Ра'-1 М /

где р] ... pv - относительные измерения емкостей, составляющих

делитель напряжения.

Погрешность деления емкостного делителя напряжения может быть определена по формуле

Уис

= 1-

Кг.

чл:( 2)

где К{;( (1) - коэффициент деления емкостного делителя напряжения, определенный тестовым методом; К;го - коэффициент деления емкостного делителя напряжения, определенный методом независимой поверки.

2-й метод поверки ТН (рис. 9) является развитием

предыдущего метода и основан на применении в качестве эталонных средств измерения емкостного делителя напряжения, многодекадно-

Рис. 9 Схема поверки ТН с применением емкостного делителя напряжения VI многодекадного компаратора токов

го компаратора токов и составного воздушного конденсатора с номинальной емкостью, равной емкости выходного конденсатора емкостного делителя напряжения, обеспечивающего возможность переключения составляющих емкостей воздушного конденсатора с параллельного соединения на последовательное на 3-м этапе измерения.

Уравнения преобразования на трех этапах измерения коэффициентов трансформации ТН имеют вид

_С2 _ Р| 1 С{ _ р2_1_ С2 _ р3

С{ Сг 4-С, Су +С2 С, \х Кщ С, +С3 ц Кщ С2 + С3 4

где ц и р - отсчеты по шкалам соответственно первого и второго плеч компаратора токов.

Коэффициент трансформации поверяемого ТН и коэффициент деления емкостного делителя напряжения определяются по полученным значениям ц, рь рг, рз

КТУХ- р кис--г —•

Ц^(р2-р,) ^(Рг~Р1)

Применение в схеме поверки составного воздушного конденсатора с возможностью переключения с параллельного соединения на последовательное его составных частей обеспечивает измерение коэффициента преобразования емкостного делителя напряжения (рз) при рабочих напряжениях на емкостных элементах С2, СЗ (при этом отсчеты рз будут близки к единице). Это обеспечивает высокую точность измерения коэффициента трансформации ТН, так как емкость воздушного конденсатора не зависит от приложенного напряжения. Коэффициент деления и погрешность емкостного делителя напряжения определяются аналогично.

3-й метод: поверки ТН.также реализует.в своей основе комбинированный метод измерения коэффициентов преобразования МП, при этом в качестве эталонных средств измерения используются высоковольтный составной индуктивный делитель напряжения и многодекадный компаратор токов. Так как индуктивные делители напряжения являются наиболее стабильными во времени МП, то определение погрешностей поверяемого ТН производится в процессе одного этапа измерений.

Однако при проведении поверки высоковольтного индуктивного делителя напряжения и средства поверки в целом возникает необхо-

димость измерения коэффициента деления индуктивного делителя напряжения двумя независимыми методами: тестовым методом (методом ступенчатого отключения секций первичной обмотки составного эталонного индуктивного делителя напряжения) и методом независимой поверки.

Приведенные выше методы измерения коэффициентов трансформации ТН позволяют производить поверку однофазных ТН. Однако в сетях энергосистем эксплуатируется большое количество трехфазных ТН, проблемы метрологического обеспечения которых также не до конца решены.

Разработанный метод поверки трехфазных ТН с изолированной нейтралью основан на применении в качестве эталонных средств измерения симметричных емкостных делителей напряжения, а также многодекадног о компаратора токов с симметричными резистивными и емкостными элементами в измерительных цепях.

Метод поверки трехфазных ТН с глухозаземленной нейтралью, в которых первичная и основная вторичная обмотки соединены в звезду, а нулевые точки заземлены, основан на применении имитаторов емкостного делителя напряжения в измерительной цепи. Погрешности трехфазных ТН определяются отдельно для каждой из основных вторичных обмоток.

Для проведения исследования частотных свойств ТН разработан метод измерения коэффициентов трансформации ТН в диапазоне частот 50—2000 Гц (рис. 10), основанный на применении в качестве частотозависимых элементов высоковольтного и низковольтного компенсационных измерительных блоков, включенных в цепи первичной и вторичной обмоток поверяемого ТН, а также средства поверки, реализующего 1-й. 2-й или 3-й методы поверки ТН.

Рис. 10. Схема поверки ТН на повышенных частотах

Процедура измерения коэффициентов трансформации ТН по предложенному методу заключается в следующем. На 1-м этапе измерений производится определение коэффициента трансформации калибруемого ТН на частоте 50 Гц с помощью средства калибровки ТН,8 образованного емкостным или индуктивным делителем напряжения и компаратором токов, и компенсационных измерительных блоков.

ит и Х2-\ п2

где и (л и 1/аз- компенсационные напряжения, подаваемые, соответственно от источников постоянного напряжения 62 и 03; 17х\ и 17x2-показания соответственно 1-го и 2-го рядов двухрядного, потенциометра постоянного токаЛР\ щц пг~ коэффициенты деления соответственно делителей постоянного напряжения ик 1 и 1/Я2.

На 2-м этапе производится измерение коэффициента трансформации поверяемого ТН на частоте свыше 50 Гц, При отключенной измерительной цепи, образованной емкостным или индуктивным делителем напряжения и компаратором токов, на схему подается напряжение повышенной частоты, равное номинальному первичному напряжению ТН частотой свыше 50 Гц. Далее производится измерение коэффициента трансформации поверяемого ТТ! с помощью компенсационных измерительных блоков.

^лл^^^7 '¡Г

Л"2-2 п2 и А'1-1 и X 2-2

Теоретический анализ разработанных методов показал, что они обеспечивают возможность измерения коэффициентов трансформации ТН с погрешностью менее 0,1 % и могут применяться для повер-, ки (калибровки) однофазных и трехфазных 'ГН как в лабораторных условиях, так и в рабочих условиях эксплуатации ТН.

Методы поверки ТТ являются частными случаями реализации разработанного метода измерения коэффициентов преобразования МП (тестовый метод измерения), В основу разработанных методов измерения коэффициентов трансформации ТТ положен принцип сравнения падений напряжения на коаксиальных измерительных частото-независимых шунтах или имитаторах шушов, включенных в первичную и вторичную цепи поверяемого ТТ. В случае идеального ТТ эти напряжения равны по модулю, совпадают по фазе и их разность

равна нулю. Применение в схеме поверки коаксиальных измерительных шунтов позволяет производить определение коэффициентов трансформации ТТ в расширенном диапазоне частот (до 2 ООО Гц).

Схема поверки ТТ на основе предложенного метода (рис. 11) содержит коаксиальные частотонезависимые шунты в цепи первичной и вторичной обмоток ТТ, при этом шунт в цепи первичной обмотки поверяемого ТТ выполнен в виде трех параллельно соединенных шунтов с ненормируемой погрешностью с возможностью их отключения из цепи первичной обмотки ТТ. Единственным требованием к шунтам является независимость их сопротивлений от частоты и изменения тока в широком диапазоне, что обеспечивается коаксиальным исполнением указанных шунтов и выбором соответствующего материала. Измерительная цепь для определения токовой и угловой погрешностей поверяемого ТТ реализована в виде многодекадного компаратора токов.

Уравнения преобразования на основном и дополнительных этапах измерений имеют вид

Рис. 11. Схема поверки ТТ с применением составно! о шунта и компаратора токов

+ ^>0-2

+ /ех

'0-3

41,

ГА,

^>0-1 + ^0-2 + ^0-3

р2

Коэффициент трансформации поверяемого значениям рь р2. рз определяется выражениями

V _ Р1Р2О-Р3) „„„ ^ _ Р1Р2О

Р1

Рз ' ТТ по

полученным

или КТА =

Рз)

Рз(Рз-Р)) ЦРз(Рз-Р|)

в случае, если при балансировке плеч компаратора токов отношение плеч рУр < I, что имеет место при поверке ТТ на большие первичные токи.

ЧlШШШЛJЦJlШШlJUы иТ

Угловая погрешность ТТ отсчитывается по положению переключателей квадратурной цепи компаратора токов.

Развитием предложенного метода измерения коэффициентов трансформации ТТ является1 применение в схеме поверки имитаторов шунтов, которые представляют собой делители тока, первичные обмотки которых подключены последовательно с первичной обмоткой ТТ, а вторичные обмотки -к зажимам шугов (рис. 12).

.Процедура измерения коэффициентов трансформации ТТ и аналитические выражения в данном случае аналогичны приведенным выше.

Предложенные методы обеспечивают*, возможность измерения коэффициентов , трансформации с . высокой .точностью (погрешность измерения менее 0,01 %) без использования высокостабильных; источников тока и могут применяться для поверки (калибровки) ТТ на номинальные первичные токи до 20 000 А соответственно в рабочих условиях эксплуатации.

Пятая глава посвящена практической реализации средств поверки (калибровки) МП и их экспериментальному исследованию.

Разработанные принципы построения средств измерений коэффициентов преобразования МП положены в основу создания мобильных эталонных средств поверки (калибровки) МП постоянных, и переменных высоких напряжений и больших токов на местах их эксплуатации в рабочих условиях.

На основании теоретических исследований, приведенных в четвертой главе, разработана. и внедрена в производство в научио-

ИГ7 ПГТПШТГгТГГГГПТП-^ „О_

Рис. 12. Схема поверки 'ГТ с применением имитаторов шунтов и компаратора токов

производственной фирме «ИНТ» передвижная установка для поверки измерительных трансформаторов напряжения УПТН-1, предназначенная для поверки ТН классов напряжения 3, 6, 10и15кВ на месте их эксплуатации с погрешностью 0,1 % по напряжению и 2,5 мин по угловой погрешности. Установка зарегистрирована в Государственном реестре средств измерений (сертификат об утверждении типа средств измерений RU.E-34.004A № 14258, сертификат соответствия № РОСС ГШ МЕ В 00546). Установка'УПТН-1 внедрена в метрологическую практику в ОАО «ПЕНЗАЭНЕРГО» (г. Пенза), ЗАО «КАЛИБР» (г. Самара), ООО НПФ «ИНТ» (г. Заречный Пензенской обл.).

Разработана и внедрена в метрологическую практику в ФГУ «Астраханский ЦСМ» (г. Астрахань), ООО «Электротехник» (г. Воронеж) и ООО НПФ «ИНТ» (г. Заречный Пензенской обл.) передвижная установка для поверки высоковольтных измерительных трансформаторов напряжения УПТН-35, предназначенная для поверки ТН классов напряжения 6, 10 и 35 кВ с погрешностью 0,1 % по напряжению и 2,5 мин по угловой погрешности. Установка зарегистрирована в Государственном реестре средств измерений (сертификат об утверждении типа средств измерений 1Ш.С.34.001А № 18616).

В соответствии с техническим заданием, утвержденным в РАО «ЕЭС России», разработана передвижная установка для поверки измерительных трансформаторов напряжения (шифр УПТН-2) классов напряжения 35, 110 и 220 кВ на месте их эксплуатации с погрешностью 0,1 % по напряжению и 2,5 мин по угловой погрешности. Опытный образец установки УПТН-2 внедрен в метрологическую практику в ООО НПФ «ИНТ» (г. Заречный Пензенской обл.).

Разработан макетный образец установки УПТН-10-3, предназначенной для поверки трехфазных ТН классов напряжения 6-10 кВ на месте их эксплуатации с погрешностью 0,1 % по напряжению и 2,5 мин по угловой погрешности.

Разработан макетный образец установки УПТН-1 ОД, предназначенной для калибровки ТН классов напряжения 6-10 кВ в диапазоне 50-2000 Гц с погрешностью 0,1 % по напряжению и 2,5 мин по угловой погрешности.

В соответствии с техническим заданием, утвержденным Советом по грантам Президента РФ (шифр МК-2715.2005.8), разработан ма-

кетный образец ¿установки УПТТ-20, предназначенной для , поверки ТТ на; номинальные первичные токи до 20 000 А на местах их эксплуатации с погрешностью 0,1 % по току и 2,0 мин по угловой погрешности;

На основании теоретических исследований, приведенных в третьей главе, разработан опытный образец установки для калибровки высоковольтных делителей постоянного напряжения УКДН-30, предназначенной для .калибровки ДН на напряжения до 30 кВ с погрешностью 0,01 %. Опытный образец установки УКДН-30 внедрен в метрологическую практику в ФГУП «НИИЭМП» (г. Пенза), филиале ОАО «РЖД» «Юго-Восточная железная дорога», ООО НПФ «ИНТ» (г. Заречный Пензенской обл.).

Основные характеристики разработанных средств измерения приведены в таблице.

Тип средства измерения • Номинальные значения параметров Предел допускаемой погрешности измерения

Первичные Вторичные по модулю ! по фазе

УПТН-1 3-15 кВ 100/^3:100 В 0,1 % 2,5 мин

УПТН-35 6-35 кВ . 100/УЗ;100 В 0,1 % 2,5 мин

УПТН-2 (опытный образец) 35-220 кВ 100/^3:100 в 0,1 % 2,5 мин

УПТН-10-3 (макетный образец) 6-10 кВ Ю0/^з;100 в 0.1 % 2,5 мин

УКТН-ЮД (макетный образец) 6-10 кВ 100/^3:100 в 0,1 % 2,5 мин

УПТТ-20 (макетный образец) 0,5-20 кА 1:5 А 0.1 % 2,0 мин

УКДН-30 (опытный образец) 1-30 кВ шов 0,01 % _

В приложениях приведены методика поверки высоковольтных измерительных трансформаторов напряжения на месте эксплуатации с применением установок УПТН-1, УПТИ-35, УПТН-2 и данные о внедрении разработанных средств измерения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Произведен анализ существующих методов измерения коэффициентов преобразования МП постоянных и переменных, высоких напряжений и больших токов, предназначенных для коммерческого и технического учета электроэнергии. Показано, что с точки зрения

развития системы децентрализованного воспроизведения и передачи размеров относительных единиц — коэффициентов преобразования МП постоянных и переменных высоких напряжений и больших токов -возможности совершенствования традиционных методов измерения во многом исчерпаны.

2. Предложен новый подход к решению задачи получения тестового алгоритма повышения точности результатов измерений, разработан и теоретически исследован комбинированный метод измерения коэффициентов преобразования МП, отличительной особенностью которого является комбинация тестового метода измерений и метода независимой поверки. Предложенный метод позволяет достичь высокой точности измерения коэффициентов преобразования МП за счет наличия в измерительной системе избыточности измерений. Получены основные уравнения измерения для определения коэффициентов преобразования МП и общие уравнения погрешности.

3. Предложены, разработаны и исследованы методы измерения коэффициентов преобразования (деления) ДН на основе комбинации тестового метода измерения и метода независимой поверки. Анализ методов позволил установить, что разработанные методы обеспечивают возможность децентрализованного воспроизведения и передачи размеров относительных единиц - коэффициентов деления в широком диапазоне измеряемых величин с высокой точностью (погрешность измерения менее 0,01 %) - и могут применяться для калибровки ДН как в лабораторных, так и в рабочих условиях эксплуатации.

4. Разработаны и теоретически исследованы методы измерения коэффициентов преобразования ШПТ на основе тестового метода измерения. В результате проведенного теоретического анализа установлено, что разработанные методы обеспечивают возможность измерения действительных значений сопротивления ШПТ в широком диапазоне измеряемых величин с погрешностью менее 0,01 % и могут применяться для калибровки ШПТ как в лабораторных, так и в рабочих условиях эксплуатации.

5. Разработаны и исследованы методы измерения коэффициентов трансформации ТН на основе предложенного комбинированного метода измерения коэффициентов преобразования МП. Проведенное исследование показало, что разработанные методы обеспечивают возможность децентрализованного воспроизведения и передачи размеров от-

носительных единиц - коэффициентов трансформации в широком диапазоне измеряемых величин (до 220 кВ) с погрешностью 0,05...0,1 % без использования высокостабильных источников высокого напряжения - и могут применяться для поверки (калибровки) однофазных и трехфазных ТН, предназначенных для коммерческого и техниче-ского.учета электроэнергии в рабочих условиях эксплуатации.,

6. Разработаны и теоретически обоснованы методы измерения коэффициентов трансформации ТТ на основе тестового метода измерения.. Произведенный анализ ¡ погрешностей измерения коэффициентов трансформации ТТ: показал, что разработанные методы обеспечивают возможность измерения коэффициентов трансформации ТТ с погрешностью менее - 0,01i % ¡ без использования высокостабильиых. источников тока и могут применяться для поверки (калибровки) ТТ в условиях эксплуатации.

7. Теория, разработанные методы и основы инженерного проектирования послужили базой для создания;ряда эталонных средств измерений. Результаты разработки, испытаний и внедрения средств измерений подтвердили полученные теоретические выводы. Установки; для- поверки измерительных трансформаторов- напряжения УПТН-Ь и УП'ГН-35 зарегистрированы; в Государственном реестре средств измерений.. Разработанные средства измерений защищены патентами РФ на изобретения, что подтверждает оригинальность и новизну проведенных исследований. Результаты разработок внедрены в учебный процесс, преподавания ряда дисциплин в Пензенском государственном университете.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Нефедьсв Д. И. Методы и средства измерения коэффициентов преобразования измерительных трансформаторов: Монография, - Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2006.

2. Нефедьев Д, И,. Новый принцип построения установки для поверки высоковольтных трансформаторов напряжения // Новые промышленные технологии. - 1999. - Na 4-5.

3. Нефедьев Д; Й? Методы повышения точности средств поверки высоковольтных измерительных трансформаторов напряжения / Д; И. Нефедьсв, Ю. М. Крысин // Новые промышленные технологии. - 2000. 5,

4. Нефедьев Д. И. Трансформаторный делитель напряжения // Новые промышленные технологии, - 2001. - № 3.

5. Нефедьев Д. И. Автономноповеряемый высоковольтный емкостной делитель напряжения // Новые промышленные технологии. - 2003. - № 3.

6. Нефедьев Д. И. Точность учета электроэнергии искажают неповеренные измерительные трансформаторы // Новости электротехники. - 2003. - № 3.

7. Нефедьев Д. И. Экономические проблемы повышения точности коммерческого учета электроэнергии // Датчики и системы. -2003. -№ 8.

8. Нефедьев Д. И. Метод поверки (калибровки) высоковольтных делителей постоянного напряжения // Измерительная техника. — 2004. — № 2.

9. Нефедьев Д. И. Метрологическое обеспечение высоковольтных делителей постоянного напряжения // Датчики и системы. — 2004. — № 7.

10. Нефедьев Д. И. Метрологическое обеспечение средств измерений относительных величин // Датчики и системы. - 2005. - № 1.

11. Нефедьев Д. И. Метод поверки (калибровки) масштабных преобразователей с автономным поддержанием единства измерений // Датчики и системы. - 2005. - № б.

12. Нефедьев Д. И. Метод поверки (калибровки) измерительных трансформаторов тока в расширенном диапазоне частот // Измерительная техника. -2005. -Ла 6.

13. Нефедьев Д. И. Установка для проверки высоковольтных измерительных трансформаторов напряжения // Измерительная техника. - 2005. - № 8.

14. Нефедьев Д. И. Метрологическое обеспечение измерительных трансформаторов тока в расширенном диапазоне токов // Информационно-измерительная техника: Межвуз. сб. науч. тр. — Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2005. — Вып. 29.

15. Нефедьев Д. И. Методы поверки высоковольтных измерительных масштабных преобразователей, реализующие возможность автономного поддержания единства измерений // Изв. высш. учеб. заведений. Поволж. регион. -2005. -№ 5.

16. Нефедьев Д. И. Способ калибровки измерительных трансформаторов напряжения в расширенном диапазоне частот // Измерительная техника. -2006.-№2.

17. Нефедьев Д. И. Метод расширения диапазона поверки измерительных трансформаторов тока // Измерительная техника. - 2006. - № 4.

18. Нефедьев Д. И. О необходимости диагностики частотных характеристик измерительных трансформаторов // Датчики и системы. - 2006. - № 4.

19. Нефедьев Д. И. Метод поверки (калибровки) резистивных преобразователей больших постоянных токов // Датчики и системы. - 2006. - № 5.

20. Нефедьев Д. И. Новый принцип построения передвижной самоповеряемой установки для поверки высоковольтных трансформаторов напря-

жеиия // Метрологическое обеспечение электрических измерений в электроэнергетике: Инф, материалы 4-го науч.-техн. семинара. - М., 2000,

21. Нсфедьев Д. И. Передвижная самоповеряемая установка для поверки высоковольтных трансформаторов напряжения // Надежность и качество 2000: Тр. Между нар. симп. - Пенза, 2000.

22. Нефедьев. Д, И, Метод калибровки высоковольтных делителей постоянного напряжения // Инженерно-физические проблемы новой техники: Инф. материалы 7-го Всерос. семинара-совещания. - М,, 2003,

23. Нефедьев Д. И,. Проблемы метрологического обеспечения средств измерений относительных величин // Континуальные алгебраические логики, исчисления и нейроинформатика в науке, .технике и экономике: Тр. Меж-дунар. конф, - Ульяновск, 2003, - Т. 3.

24. Нефедьев Д. И. Новый принцип построения средств поверки измерительных трансформаторов токов // Метрологическое обеспечение, электрических измерений в электроэнергетике: Инф. материалы 4-й науч.-практ. конф. - М., 2004.

25. Нефедьев Д. И. Общий принцип построения средств поверки масштабных преобразователей на основе тестовых методов измерений // Континуальные алгебраические логики, исчисления и нейроинформатика в науке, технике и экономике: Тр. Междунар. конф. - Ульяновск, 2004..-Т. 3.

26. Нефедьев Д. И, Метод поверки высоковольтных измерительных масштабных преобразователей // Методы и средства измерений физических величин: Материалы 9-й Всерос. науч.-техн. конф. - Н. Новгород, 2004.

27. Нефедьев Д. И. Метод поверки измерительных трансформаторов напряжения в расширенном диапазоне частот // Измерения-2004: Материалы Междунар. науч.-техн. конф. - Пенза, 2004.

28. Нефедьев Д. И. Проблемы метрологического обеспечения измерений в электроэнергетике //'Континуальные алгебраические логики, исчисления и нейроинформатика в науке, технике и экономике: Тр. Междунар. конф. - Ульяновск, 2003.

29. Пат. 2086996 Российская Федерация, МПК 001Я 35/02. Устройство для поверки высоковольтных измерительных трансформаторов напряжения / Д. И. Нефедьев. - Опубл. в Б. И, - 1997. - № 22.

30. Пат, 2119676 Российская Федерация, МПК 0011135/02/ бОЖ 17/12. Устройство для поверки измерительных трансформаторов тока / И, А; Нефедьев, А. И. Нефедьев, Д. И: Нсфедьев. - Опубл. в Б. И. - 1998, 27.

31. Пат. 2192020 Российская Федерация, МПК СО 1Я 35/02: Устройство для поверки измерительных ¡трансформаторов тока / Д. И. Нефедьев, -Опубл. в Б. И. - 2002. - № 30.

32. Пат. 2233573 Российская Федерация, МПК СО Ж 35/00. Устройство для калибровки высоковольтных делителей постоянного напряжения / Е. А. Ломтев, Д. И. Нефедьев. - Опубл. в Б. И. - 2004. - № 29.

33. Пат. 2241238 Российская Федерация, МПК вОЖ 35/00. Устройство для поверки шунтов постоянного тока / Е. А. Ломтев, Д. И. Нефедьев. -Опубл. в Б. И. - 2004. - № 33.

34. Пат. 22443 19 Российская Федерация, МПК в0 Ж 35/02. Устройство для поверки измерительных трансформаторов тока / Е. А. Ломтев, Д. И. Не-федьеп. - Опубл. в Б. И. -2005. -№ 1.

35. Пат. 2248003 Российская Федерация, МПК 001Я 35/02. Устройство для поверки измерительных трансформаторов тока / Е. А. Ломтев, Д И. Нефедьев. - Опубл. в Б. И. - 2005. - № 7.

36. Пат. 2248002 Российская Федерация, МПК С0Ж 35/02. Устройство для поверки измерительных трансформаторов напряжения / Е. А. Ломтев, Д. И. Нефедьев. - Опубл в Б. И. -2005. - № 7.

37. Пат. 2274871 Российская Федерация, МПК вОЖ 35/02. Устройство для поверки измерительных трансформаторов напряжения / Д. И. Нефедьев. -Опубл. в Б. И. - 2006. -№ 11.

38. Пат. 2277249 Российская Федерация, МПК С01Я 35/00. Устройство для поверки трехфазных измерительных трансформаторов напряжения / Д. И. Нефедьев. - Опубл. в Б. И. - 2006. -№ 15.

39. Паг. 2278393 Российская Федерация, МПК СО Ж 35/02. Устройство для калибровки высоковольтных делителей постоянного напряжения / Д. И. Нефедьев. - Опубл. и Б. И. - 2006. - № 17.

40. Пат. 2282208 Российская Федерация, МПК СО Ж 35/02. Устройство для поверки гамерительных трансформаторов напряжения / Д. И. Нефедьев. -Опубл. в Б. И - 2006. -№ 23.

Нефедъев Дмитрий Иванович

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ МАСШТАБНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ

Специальность 05.11.01 - Приборы и методы измерения (электрические и магнитные величины)

Редактор О. Ю. Ещина Технический редактор Н, А. Вьялкава

Корректор //, А. Сидельникова Компьютерная верстка С, П. Черновой

ИД № 06494 от 26.12.01 Сдано в производство 20,09.06, Формат 60x84^/16« Бумага писчая. Печать офсетная. Усл. печ, л, 1,86. Заказ N9 533, Тираж 100,

Издательство Пензенского государственного университета, 440026, Пенза, Красная, 40-

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса измерений относительных величин в электроэнергетике.

1.1. Области применения измерительных масштабных преобразователей в электроэнергетике.

1.2. Методы измерения коэффициентов преобразования высоковольтных делителей постоянного напряжения.

1.3. Методы измерения коэффициентов преобразования измерительных шунтов постоянного тока.

1.4. Методы измерения коэффициентов преобразования (трансформации) измерительных трансформаторов напряжения.

1.5. Методы измерения коэффициентов преобразования трансформации) измерительных трансформаторов тока.

Проблемы обеспечения единства измерений в области измерительной техники, предназначенной для коммерческого и технического учёта электроэнергии в электроэнергетической отрасли России, продолжительное время считались второстепенными и малозначащими. На протяжении десятков лет этой проблеме не уделялось достаточного внимания [13, 53], что объяснялось якобы стабильными метрологическими характеристиками измерительных масштабных преобразователей (трансформаторов напряжения и тока), низкой стоимостью электроэнергии и сложностью решения проблемы.

В электроэнергерике в настоящее время периодической поверкой (калибровкой) на местах эксплуатации охвачены только счётчики электроэнергии. Измерительные трансформаторы тока и напряжения, высоковольтные делители напряжения работают на энергообъектах по 1530 и более лет без периодической поверки. Источники возникновения погрешностей высоковольтных измерительных трансформаторов при их эксплуатации известны: из-за старения материалов, нарушения условий и электрических режимов работы погрешности трансформаторов могут превышать допускаемые пределы в несколько раз. Стоящая последние 1520 лет задача обеспечения периодической поверкой измерительных масштабных преобразователей на местах их эксплуатации не решается [13, 53,63,67,97,99,104].

Однако развитие энергетики в рыночных условиях и связанное с этим повышение точности и достоверности коммерческого учёта электрической энергии приводит к необходимости совершенствования метрологической базы в области высоковольтной измерительной техники на постоянном и переменном токе.

В соответствии с законами РФ «Об обеспечении единства измерений», «Об энергоснабжении», рядом других нормативных документов средства измерений, используемые для коммерческого учёта электрической энергии и обеспечения безопасности, подлежат обязательному государственному контролю и надзору.

Однако необходимо сказать, что потребность в поверке средств измерений в электроэнергетике диктуется сегодня не только (и не столько) буквой закона [54], но, прежде всего, технической и экономической целесообразностью [28].

До конца 80-х годов прошлого века доля электроэнергии в себестоимости промышленной продукции составляла несколько процентов и не превышала 16-28 % даже в энергоёмких производствах, таких как электролиз алюминия. При этом объёмы электроэнергии, относимые к потерям, составляли порядка 9-14%, что не создавало экономической заинтересованности в повышении точности и достоверности учёта. В настоящее время доля энергоресурсов в себестоимости машиностроительной продукции возросла до 20 % и выше, а в энергоёмких отраслях (электролиз алюминия) - до 60 %. Увеличились до 25-30 % и объёмы электроэнергии, относимые к потерям в энергосистемах, что создаёт экономическую необходимость сделать «прозрачными» составляющие прямых экономических потерь, как у потребителей, так и у поставщиков и производителей электроэнергии [87].

Как показывают результаты проведённых за рубежом исследований (Словакия, США, Швеция, Украина), до 30-40 % находящихся в эксплуатации измерительных трансформаторов обладают погрешностями, превышающими установленные пределы, нередко - в несколько раз [87]. Аналогичные исследования проводились и в нашей стране [52, 68, 69, 85, 139]. Это свидетельствует о низкой точности измерения и недостоверности коммерческого учёта огромного потока электрической энергии, а так же об актуальности проблемы.

Существенно заметить, что электроэнергия постоянного тока составляет значительную долю в объеме всей электроэнергии, вырабатываемой в России (около 40 %). Её довольно широко используют в энергетике и в современной промышленной технологии, например, в электрометаллургии, при получении цветных металлов и некоторых химических продуктов методом электролиза из расплавов или растворов, нанесении покрытий методами гальваники, на электрифицированном железнодорожном, шахтном и городском транспорте и т.д. Как правило, названные технологические процессы основаны на использовании тока силой в сотни, тысячи, а также десятки и сотни тысяч ампер [148]. При этом вопросам поверки (калибровки) измерительных масштабных преобразователей постоянных высоких напряжений и больших токов также не уделяется должного внимания.

Необходимо отметить еще один аспект данной проблемы. Поскольку измерительная техника, применяемая в электроэнергетике, в основном является нетранспортабельной [87], то поверку (калибровку) средств измерений (в частности, высоковольтных) целесообразно проводить на местах их эксплуатации с применением передвижных средств поверки (калибровки) без демонтажа и при минимальном времени вывода указанных средств из эксплуатации.

По этому пути идёт развитие программы метрологического обеспечения высоковольтной измерительной техники в ведущих метрологических организациях мирового сообщества. Ведущие приборостроительные фирмы мира, такие как Guildline Instruments (Канада), Landis&Gyr (Швейцария), Tettex AG (Швейцария), Siemens (Германия), Messwandler-Bau (Германия) и др. ведут поиск путей совершенствования методов и средств калибровки высоковольтной измерительной техники именно в этом направлении [51].

Из всех задач, связанных с повышением точности коммерческого учёта электроэнергии, задача обеспечения поверки (калибровки) высоковольтных измерительных трансформаторов напряжения и тока непосредственно на местах их эксплуатации, а также задача обеспечения калибровки высоковольтных делителей постоянного тока и шунтов постоянного тока носят первостепенный характер.

Успешное решение проблемы повышения точности коммерческого учёта электрической энергии требует, с одной стороны, дальнейшего повышения точности средств измерений электрической энергии -счётчиков электрической энергии, измерительных трансформаторов напряжения и тока, высоковольтных делителей напряжения, с другой стороны, приводит к необходимости совершенствования метрологических характеристик средств поверки и калибровки указанных средств измерений на месте их эксплуатации.

Поэтому первоочередной задачей в деле метрологического обеспечения коммерческого учёта электроэнергии является разработка мобильных средств поверки (калибровки) измерительных масштабных преобразователей, позволяющих проводить поверку измерительных масштабных преобразователей на месте их эксплуатации в нормальных для них рабочих условиях и обладающих по сравнению с известными улучшенными метрологическими и эксплуатационными характеристиками.

Создание средств поверки (калибровки) такого типа обеспечивает возможность повышения точности учёта электрической энергии без замены эксплуатирующихся трансформаторов тока и напряжения на более точные, что может быть обеспечено путём использования действительного значения коэффициента трансформации измерительных трансформаторов при расчётах электроэнергии. При этом коэффициент трансформации измерительных трансформаторов определяется в конкретных условиях эксплуатации с реальной нагрузкой во вторичной цепи трансформатора [97, П9].

Решение проблемы создания мобильных средств поверки (калибровки) измерительных масштабных преобразователей на местах их эксплуатации связано с поиском путей совершенствования существующих методов поверки и разработкой новых методов и принципов построения средств поверки (калибровки), которые обеспечивают возможность экспериментального определения погрешностей указанных средств в рабочих условиях эксплуатации, так как известные средства поверки высоковольтных масштабных преобразователей имеют общий недостаток - невозможность экспериментального определения их погрешностей независимым методом. Погрешности указанных средств могут быть оценены только на основе теоретического анализа и поэлементного экспериментального исследования.

Кроме этого, в такой стране как Россия целесообразно децентрализованное воспроизведение безразмерной единицы -коэффициента преобразования и её передача поверяемым (калибруемым) измерительным масштабным преобразователям.

Актуальной проблемой научных исследований является разработка децентрализованной системы воспроизведения и передачи размеров единиц на основе более активного использования автономных средств поверки и самоповерки [81, 151]. Несмотря на то, что самоповерка (независимая поверка) средств измерений изучена, казалось бы, детально, выявилось, что многие вопросы независимой поверки разработаны недостаточно. В частности, наибольшие трудности представляют вопросы независимой поверки масштабных преобразователей переменных высоких напряжений и больших токов [64].

Существует еще ряд теоретических и практических аспектов, которые ограничивают точность средств поверки измерительных масштабных преобразователей. Один из них - это оценка погрешностей средств поверки измерительных масштабных преобразователей на основе теоретического анализа составляющих погрешности. Как показывает практика, теоретическая оценка погрешности высоковольтных средств измерений, основанная на анализе уравнения измерения и поэлементном экспериментальном исследовании, является необходимой, но совершенно недостаточной.

Анализ источников [21,29, 60-62, 84, 135, 152,153, 161] показал, что наиболее перспективным с точки зрения создания наиболее эффективных средств поверки (калибровки) измерительных масштабных преобразователей является разработка новых методов и принципов построения средств измерений, которые реализуют возможность проверки метрологической исправности средств поверки в процессе их эксплуатации и обеспечивают возможность децентрализованного воспроизведения единиц относительной величины - коэффициентов преобразования. В связи с этим вполне понятно, что разработка методов и создание средств поверки (калибровки) измерительных масштабных преобразователей (измерительных трансформаторов тока и напряжения, высоковольтных делителей напряжения, измерительных шунтов) в широком диапазоне напряжений и токов, в особенности передвижных, которые должны иметь устойчивость к вибрации, сравнительно небольшую массу при высокой точности и возможности их независимой поверки, связана с преодолением ряда теоретических и практических трудностей.

Значительный вклад в развитие теории и практики поверки средств измерений в разное время внесли такие зарубежные и отечественные учёные и специалисты как Küsters N. L., Peterson О., Lewis R. N., Hill D.,

Карандеев К. Б., Волгин Л. И., Тарбеев Ю. В., Рождественская Т. Б., Байков В. М., Спектор С. А., Векслер М. С., Загорский Я. Т., Копшин В. В., Мчедлидзе Г. В., Тавдгиридзе Л. Н., Дудкевич Б. Н., Хахамов И. В. и др.

Существует большое количество частных решений задач метрологического обеспечения измерительных масштабных преобразователей, которые анализируются в соответствующих разделах. Однако они не систематизированы. Отсутствует единый подход к реализации процедур поверки (калибровки). Выбор средств измерений часто произволен, что снижает достоверность получаемых результатов. В то же время число фундаментальных исследований, посвященных решению задач метрологического обеспечения измерительных масштабных преобразователей невелико и они не отражают последние достижения в этой области.

Цель работы состоит в развитии методологической и теоретической основ проектирования эталонных средств измерений, обеспечивающих децентрализованное воспроизведение и передачу размеров относительных единиц измерительным масштабным преобразователям и реализующих возможность автономного поддержания единства измерений в процессе эксплуатации.

Поставленная цель потребовала решения следующих задач: анализ методов измерения коэффициентов преобразования измерительных масштабных преобразователей для обоснования основного направления работ;

- развитие теории измерения коэффициентов преобразования измерительных масштабных преобразователей на основе избыточности измерений;

- разработка, теоретическое и экспериментальное исследование методов измерения коэффициентов преобразования высоковольтных делителей постоянного напряжения, измерительных шунтов постоянного тока, измерительных трансформаторов тока и напряжения;

- разработка основных технических решений для создания мобильных эталонных средств поверки (калибровки) измерительных масштабных преобразователей на постоянном и переменном токе.

Методы исследований. Результаты исследований, включенные в диссертацию, базируются на теории тестовых методов повышения точности измерений с использованием положений теоретической метрологии, элементов математической статистики, дифференциального исчисления и математического моделирования, а также экспериментальном исследовании всех предложенных в работе методов измерений и последующих испытаниях аппаратуры, реализующей эти методы. Теоретические и экспериментальные исследования проводились с использованием пакетов программ МаШСАБ и МаШЬАВ. В работе также использован опыт, накопленный в результате разработки, изготовления и внедрения средств поверки (калибровки) измерительных масштабных преобразователей при выполнении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в Пензенском государственном университете и Научно-производственной фирме «ИНТ» (г. Заречный Пензенской обл.).

Научная новизна работы состоит в следующем.

1. Предложен, разработан и теоретически исследован комбинированный метод измерения коэффициентов преобразования измерительных масштабных преобразователей на основе избыточности измерений, получены общие уравнения измерения коэффициентов преобразования и уравнения погрешности. Показана возможность реализации на основе предложенного метода всех типов средств измерения коэффициентов преобразования измерительных масштабных преобразователей.

2. Разработаны и теоретически обоснованы методы измерения коэффициентов деления высоковольтных, реализующие в своей основе комбинированный метод измерения коэффициентов преобразования измерительных масштабных преобразователей, основанные на применении в качестве эталонных средств измерений резистивных высоковольтных делителей постоянного напряжения с распределенными параметрами, высоковольтных делителей постоянного напряжения на основе стабилитронов, батарей сухих элементов с устройствами сравнения в виде прецизионных компараторов напряжений или прецизионных компараторов токов совместно с преобразователями напряжений.

3. Предложены, разработаны и теоретически исследованы методы измерения коэффициентов шунтирования шунтов постоянного тока на основе тестового метода измерения коэффициентов преобразования измерительных масштабных преобразователей, с применением в качестве эталонных средств измерений составных мер сопротивления с ненормируемой погрешностью и устройств сравнения в виде компараторов напряжений или компараторов токов.

4. На основе комбинированного метода измерения коэффициентов преобразования измерительных масштабных преобразователей разработаны и теоретически обоснованы методы измерения коэффициентов трансформации однофазных и трехфазных измерительных трансформаторов напряжения, основанные на применении в качестве эталонных средств измерений емкостных или индуктивных делителей напряжения с распределенными параметрами и компараторов токов.

5. Предложены, разработаны и теоретически исследованы методы измерения коэффициентов трансформации измерительных трансформаторов тока на основе тестового метода измерения коэффициентов преобразования измерительных масштабных преобразователей, основанные на применении в качестве эталонных средств измерений составных мер сопротивления с ненормируемой погрешностью и компараторов тока.

6. Предложенные методы измерения коэффициентов преобразования измерительных масштабных преобразователей доведены до практических рекомендаций по применению.

7. Разработаны принципы построения средств поверки (калибровки) измерительных масштабных преобразователей постоянных и переменных высоких напряжений и больших токов.

Практическое значение и реализация результатов работы.

1. Теория, разработанные методы и принципы построения средств измерений положены в основу создания мобильных эталонных средств измерений для поверки (калибровки) измерительных масштабных преобразователей постоянных и переменных высоких напряжений и больших токов на местах их эксплуатации в рабочих условиях.

2. В период с 2000 по 2005 г. разработаны и внедрены в производство в научно-производственной фирме «ИНТ» передвижные установки для поверки измерительных трансформаторов напряжения УПТН-1 (сертификат об утверждении типа средств измерений 1Ш.Е.34.004.А №14258), УПТН-35 (сертификат об утверждении типа средств измерений RU.C34.001 А №18616), УПТН-2.

3. Установка УПТН-1 внедрена в метрологическую практику в ОАО «ПЕНЗАЭНЕРГО» (г. Пенза), ЗАО «КАЛИБР» (г. Самара), ООО НПФ «ИНТ» (г. Заречный Пензенской обл.), установка УПТН-35 - в ФГУ «Астраханский ЦСМ» (г. Астрахань), ООО «Электротехник» (г. Воронеж) и ООО НПФ «ИНТ», установка УПТН-2 - в ООО НПФ «ИНТ».

4. В результате проведенных теоретических и практических исследований также разработаны следующие средства измерений: макетный образец установки для поверки трехфазных измерительных трансформаторов напряжения УПТН-10-3;

- макетный образец установки для калибровки измерительных трансформаторов напряжения частот 50-2000 Гц УКТН-ЮД;

- макетный образец установки для поверки измерительных трансформаторов тока УПТТ-20;

- установка для калибровки высоковольтных делителей постоянного напряжения УКДН-30.

Установка УКДН-30 внедрена в метрологическую практику в ФГУП «НИИЭМП» (г. Пенза), «Юго-Восточная железная дорога» - филиал ОАО «РЖД», ООО НПФ «ИНТ».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на отечественных международных конференциях, совещаниях, симпозиумах и семинарах, а также на ежегодных научно-технических конференциях Пензенского государственного университета.

Публикации. По теме диссертации опубликовано лично и в соавторстве 51 печатных работ, в том числе 1 монография, 16 статей в журналах по списку ВАК, 12 патентов РФ на изобретение и 3 свидетельства РФ на полезные модели.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных результатов и выводов по работе, библиографического списка из 172 наименования и приложений. Общий объем работы - 405

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5

Теория, разработанные методы измерения коэффициентов преобразования измерительных масштабных преобразователей и принципы построения средств измерений послужили базой для создания ряда эталонных средств измерений.

1. На основании теоретических исследований, приведенных в параграфе 4.1, разработана установка для поверки измерительных трансформаторов напряжения УПТН-1, предназначенная для поверки ТН классов напряжения 3, 6, 10 и 15 кВ на месте их эксплуатации с погрешностью 0,1 % по напряжению и 2,5 мин по угловой погрешности (сертификат об утверждении типа средств измерений Яи.Е.34.004.А №14258, сертификат соответствия № РОСС 1Ш МЕ В 00546). Установка УПТН-1 внедрена в метрологическую практику в ОАО «ПЕНЗАЭНЕРГО» (г. Пенза), ЗАО «КАЛИБР» (г. Самара), ООО НПФ «ИНТ» (г. Заречный Пензенской обл.).

2. Разработана и внедрена в метрологическую практику в ФГУ «Астраханский ЦСМ» (г. Астрахань), ООО «Электротехник» (г. Воронеж) и ООО НПФ «ИНТ» (г. Заречный Пензенской обл.) передвижная установка для поверки высоковольтных измерительных трансформаторов напряжения УПТН-35, предназначенная для поверки измерительных трансформаторов напряжения классов напряжения 6, 10 и 35 кВ с погрешностью 0,1 % по напряжению и 2,5 мин по угловой погрешности (сертификат об утверждении типа средств измерений 1Ш.С.34.001А №18616).

3. В соответствии с техническим заданием, утвержденным в РАО «ЕЭС России», разработан опытный образец передвижной установки для поверки высоковольтных измерительных трансформаторов напряжения УПТН-2, предназначенной для поверки ТН классов напряжения 35, 110 и

220 кВ на месте их эксплуатации с погрешностью 0,1 % по напряжению и 2,5 мин по угловой погрешности. Опытный образец установки УПТН-2 внедрен в метрологическую практику в ООО НПФ «ИНТ» (г. Заречный Пензенской обл.).

4. Разработаны макетные образцы установок:

- УПТН-10-3, предназначенная для поверки трехфазных ТН классов напряжения 6-10 кВ на месте их эксплуатации с погрешностью 0,1 % по напряжению и 2,5 мин по угловой погрешности;

- УПТН-ЮД, предназначенной для калибровки ТН классов напряжения 6-10 кВ в диапазоне 50-2000 Гц с погрешностью 0,1 % по напряжению и 2,5 мин по угловой погрешности;

- УПТТ-20, предназначенный для поверки ТТ на номинальные первичные токи до 20000 А на местах их эксплуатации с погрешностью 0,1 % по току и 2,0 мин по угловой погрешности (в соответствии с техническим заданием, утвержденным Советом по грантам Президента РФ (шифр МК-2715.2005.8)).

5. На основании теоретических исследований, приведенных в параграфе 3.1, разработан опытный образец установки для калибровки высоковольтных делителей постоянного напряжения УКДН-30, предназначенной для калибровки ДН на напряжения до 30 кВ с погрешностью 0,01 %. Опытный образец установки УКДН-30 внедрен в метрологическую практику в ФГУП «НИИЭМП» (г. Пенза), «Юго-Восточная железная дорога» - филиал ОАО «РЖД» (г. Ртищево Саратовской обл.) и ООО НПФ «ИНТ» (г. Заречный Пензенской обл.).

Результаты разработки, испытаний и внедрения средств измерений подтвердили полученные теоретические выводы. Разработанные средства измерений защищены патентами РФ на изобретения, что подтверждает оригинальность и новизну проведенных исследований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Произведен анализ существующих методов измерения коэффициентов преобразования МП постоянных и переменных высоких напряжений и больших токов, предназначенных для коммерческого и технического учета электроэнергии. Показано, что с точки зрения развития системы децентрализованного воспроизведения и передачи размеров относительных единиц - коэффициентов преобразования МП постоянных и переменных высоких напряжений и больших токов, возможности совершенствования традиционных методов измерения во многом исчерпаны.

2. Предложен новый подход в решении задачи получения тестового алгоритма повышения точности результатов измерений, разработан и теоретически исследован комбинированный метод измерения коэффициентов преобразования МП, отличительной особенностью которого является комбинация тестового метода измерений и метода независимой поверки. Предложенный метод позволяет достичь высокой точности измерения коэффициентов преобразования МП за счет наличия в измерительной системе избыточности измерений. Получены основные уравнения измерения для определения коэффициентов преобразования МП и общие уравнения погрешности.

3. Предложены, разработаны и исследованы методы измерения коэффициентов преобразования (деления) высоковольтных делителей постоянного напряжения на основе комбинации тестового метода измерения и метода независимой поверки с применением в качестве эталонных средств измерений резистивных высоковольтных делителей постоянного напряжения, батарей сухих элементов, высоковольтных измерительных блоков на основе стабилитронов и устройств сравнения в виде компараторов напряжений или компараторов тока совместно с преобразователями напряжений. Произведенный анализ методов измерения коэффициентов преобразования высоковольтных делителей постоянного напряжения позволил установить, что разработанные методы обеспечивают возможность децентрализованного воспроизведения и передачи размеров относительных единиц - коэффициентов деления в широком диапазоне измеряемых величин (до 100 кВ) с высокой точностью (погрешность измерения менее 0,01%), и могут применяться для калибровки высоковольтных делителей постоянного напряжения как в лабораторных условиях, так и в рабочих условиях эксплуатации

4. Разработаны и теоретически исследованы методы измерения коэффициентов преобразования (шунтирования) измерительных шунтов постоянного тока на основе тестового метода измерений с применением в качестве эталонных средств измерений составных шунтов постоянного тока и устройств сравнения в виде компаратора напряжений или компаратора тока совместно с преобразователями напряжений. В результате произведенного теоретического анализа методов измерения коэффициентов преобразования измерительных шунтов постоянного тока установлено, что разработанные методы обеспечивает возможность воспроизведения и передачи размеров относительных единиц - коэффициентов преобразования (шунтирования) в широком диапазоне измеряемых величин (до 5000 А и выше) с высокой точностью (погрешность измерения менее 0,01 %), и могут применяться для калибровки измерительных шунтов постоянного тока как в лабораторных условиях, так и в рабочих условиях эксплуатации

5. Предложены, разработаны и исследованы методы измерения коэффициентов трансформации измерительных трансформаторов напряжения на основе предложенного комбинированного метода измерения коэффициентов преобразования с применением в качестве эталонных средств измерений: составного емкостного делителя напряжения, индуктивного делителя напряжения и компаратора тока; составного емкостного делителя напряжения и многодекадного компаратора тока; составного индуктивного делителя напряжения и многодекадного компаратора тока; симметричных составных емкостных делителей напряжения и многодекадного компаратора тока; составного емкостного делителя напряжения с ненормированной погрешностью, многодекадного компаратора тока, высоковольтного и низковольтного компенсационных блоков и потенциометра постоянного тока. Проведенное теоретическое исследование методов измерения коэффициентов трансформации измерительных трансформаторов напряжения показало, что разработанные методы обеспечивают возможность децентрализованного воспроизведения и передачи размеров относительных единиц - коэффициентов трансформации в широком диапазоне измеряемых величин (3-6-10-35-110-220 кВ) с погрешностью измерения 0,05.0,1% без использования высокостабильных источников высокого напряжения и могут применяться для поверки (калибровки) однофазных и трехфазных высоковольтных измерительных трансформаторов напряжения, предназначенных для коммерческого и технического учета электроэнергии в рабочих условиях эксплуатации.

6. Разработаны и теоретически обоснованы методы измерения коэффициентов трансформации измерительных трансформаторов тока на основе тестового метода измерений с применением в качестве эталонных средств измерений составных коаксиальных частотонезависимых шунтов или имитаторов шунтов с ненормированной погрешностью и многодекадного компаратора тока в качестве устройства сравнения. Произведенный анализ погрешностей измерения коэффициентов трансформации измерительных трансформаторов тока показал, что разработанные методы обеспечивают возможность воспроизведения и передачи размеров относительных единиц -коэффициентов трансформации с высокой точностью (погрешность измерения менее 0,01 %) без использования высокостабильных источников тока и могут применяться для поверки (калибровки) измерительных трансформаторов тока на номинальные первичные токи до 20000 А, предназначенных для коммерческого и технического учета электроэнергии в рабочих условиях эксплуатации.

7. Теория, разработанные методы и основы инженерного проектирования послужили базой для создания ряда эталонных средств измерений. Результаты разработки, испытаний и внедрения средств измерений подтвердили полученные теоретические выводы. Установки для поверки измерительных трансформаторов напряжения УПТН-1 и УПТН-35 зарегистрированы в Государственном реестре средств измерений. Разработанные средства измерений защищены патентами РФ на изобретения, что подтверждает оригинальность и новизну проведенных исследований. Результаты разработок внедрены в учебный процесс преподавания ряда дисциплин в Пензенском государственном университете.

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

ДН - высоковольтный делитель постоянного напряжения МП - измерительный масштабный преобразователь ТН - измерительный трансформатор напряжения ТТ - измерительный трансформатор тока ШПТ - измерительный шунт постоянного тока Кта - коэффициент трансформации измерительного трансформатора тока

Кту - коэффициент трансформации измерительного трансформатора напряжения

Кю - коэффициент преобразования (шунтирования) измерительного шунта

Куя - коэффициент деления высоковольтного делителя постоянного напряжения

РЫ- компаратор тока

РУА - компаратор напряжений

РН- нулевой индикатор измерительный шунт ТА - измерительный трансформатор тока ТУ— измерительный трансформатор напряжения иС - высоковольтный емкостной делитель напряжения ия - высоковольтный резистивный делитель постоянного напряжения

1. Афанасьев В. В. Трансформаторы тока. Л.: Энергия, 1980.

2. Ахмадов А. А-Б., Бутенко О. Г. Индуктивный делитель напряжения. АС №1386917 (СССР). Опубл. в Б. И., 1988, №13.

3. Бабенко К. И. Основы численного анализа. М.: Наука, 1986.

4. Байков В. М. Методика расчета погрешностей трансформаторных делителей напряжения от токов утечки между секциями // Исследования в области электрических измерений (Труды метрологических институтов СССР). М.: Издательство стандартов, 1972. - Вып. 138.

5. Байков В. М. Трансформаторный делитель напряжения высокой точности // Исследования в области электрических измерений (Труды метрологических институтов СССР). М.: Издательство стандартов, 1971. -Вып. 115.

6. Байков В.М. Трансформаторный делитель напряжения с малым входным сопротивлением // Исследования в области электрическихизмерений (Труды метрологических институтов СССР). М.: Издательство стандартов, 1976.-Вып. 154.

7. Байков В.П. Трансформаторные делители напряжения. М.: Энергия, 1978.11 .Бахвалов Н. С. Численные методы. М.: Наука, 1975.

8. Бачурин Н. И. Трансформаторы тока. Л.: Энергия, 1964.

9. Берсенев А. П. Состояние и проблемы метрологического обеспечения учета электроэнергии в электроэнергетической отрасли России /

10. A. П. Берсенев, Я. Т. Загорский // 3-я школа-семинар «Метрологическое обеспечение электрических измерений в электроэнергетике»: Информационные материалы / Москва, 1999.

11. Болбочан В. Ф. Высоковольтный омическо-емкостной делитель напряжения / В. Ф. Болбочан, И. Ф. Драбенко // Микропровод и приборы сопротивления, 1970, №7.

12. Болбочан В. Ф. Конструктивные и технологические особенности высоковольтных делителей / В. Ф. Болбочан, И. Ф. Драбенко // Микропровод и приборы сопротивления, 1967, №5.

13. Болбочан В. Ф. Прецизионные делители из литого микропровода в стеклянной изоляции для измерения высоких напряжений постоянного тока /

14. B. Ф. Болбочан, И. Ф. Драбенко // Микропровод и приборы сопротивления, 1967, №5.

15. Болбочан В. Ф. Об одном методе поверки высоковольтных делителей переменного тока в широком диапазоне частот и напряжений / В. Ф. Болбочан, И. А. Диордица // Микропровод и приборы сопротивления, 1971, №9.

16. Болотин И. Б. Измерения в переходных режимах короткого замыкания / И. Б. Болотин, Л. 3. Эйдель. Л.: Энергия, 1981.

17. Бржезитский В.А., Кикало В. Н., Килевой В. К. Устройство для измерения погрешности масштабного преобразователя высокого напряжения. АС №1334099 (СССР). Опубликовано в Б.И, 1988, №32.

18. Бржезицкий В. А. Результаты исследования характеристик высоковольтных газонаполненных конденсаторов / В. А. Бржезицкий, В. Н. Кикало // 2-е всесоюзное совещание «Точные измерения электрических величин»: Тезисы докладов. Л., 1985.

19. Бромберг Э. М. Тестовые методы повышения точности измерений / Э. М. Бромберг, К. Л. Куликовский. М.: Энергия, 1978.

20. Булычев А. В. Частотные характеристики трансформаторов напряжения для защиты генераторов / А. В. Булычев, В. К. Ванин // Энергетика, 1987, №11.

21. Векслер М. С. Индуктивные делители тока / М. С. Векслер, М. И. Кофман//Измерение, контроль, автоматизация, 1982, № 1 (41).

22. Векслер М. С. Установка для поверки трансформаторов тока в расширенном диапазоне частот // Измерительная техника, 1982, №1.

23. Векслер М.С. Шунты переменного тока / М.С.Векслер, А.М.Теплинский. Л.: Энергоатомиздат, 1987.

24. Волохова В. А. Высоковольтная установка для поверки образцовых трансформаторов напряжения / В. А. Волохова, В. П. Пичков. М.: Издательство ИТЭИ, 1956.

25. Гельман М. М. Автоматическая коррекция систематических погрешностей в преобразователях напржение-код / М. М. Гельман, Г. Г. Шаповал. М.: Энергия, 1974.

26. Гельфонд А. О. Исчисление конечных разностей. М.: Наука, 1967.

27. Гончаров В. Л. Теория интерполирования и приближения функций. -М.-Л.: ГТТИ, 1934.

28. ГОСТ 11282-93 Резистивные делители напряжения постоянного тока измерительные. Общие технические условия.

29. ГОСТ 13109-97 Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.

30. ГОСТ 1983-89Е Трансформаторы напряжения. Общие технические условия.

31. ГОСТ 222261-94 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия.

32. ГОСТ 7746-89 Трансформаторы тока. Общие технические условия.

33. ГОСТ 8.207-76. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методика обработки результатов наблюдений. Основные положения.

34. ГОСТ 8.216-88 ГСИ. Трансформаторы напряжения. Методика поверки.

35. ГОСТ 8.217-2003 ГСИ. Трансформаторы тока. Методика поверки.

36. ГОСТ 8.278-78 ГСИ. Делители напряжения постоянного тока измерительные. Методы и средства поверки.

37. ГОСТ 8042-93 Приборы аналоговые показывающие электроизмерительные прямого действия и вспомогательные части к ним. Часть 8. Особые требования к вспомогательным частям.

38. Гриневич Ф. Б. Трансформаторные измерительные мосты / Ф. Б. Гриневич, А. Л. Грохольский, К. М. Соболевский. М.: Энергия, 1970. - С. 280.

39. Данилюк И. Я. Поверка высоковольтных делителей при рабочем напряжении по методу отношения ЭДС / И. Я. Данилюк, И. Ф. Драбенко // Микропровод и приборы сопротивления, 1970, №7.

40. Дегтярь JL Э. Прецизионные высокочастотные делители напряжения из микропровода / Л. Э. Дегтярь, В. Н. Тарасов // Микропровод и приборы сопротивления, 1971, №9.

41. Долинский Е.Ф. Обработка результатов измерений. М.: Издательство стандартов, 1973.

42. Драбенко И. Ф. Высоковольтные измерительные делители напряжения / И. Ф. Драбенко, 3. И. Зеликовский // Измерительная техника, 1971, №8.

43. Драбенко И. Ф. Методы и аппаратура для поверки высоковольтных делителей / И. Ф. Драбенко, 3. И. Зеликовский // Микропровод и приборы сопротивления, 1967, №5.

44. Дудкевич Б.Н. Измерение коэффициента трансформации и угловой погрешности высоковольтных трансформаторов напряжения / Б.Н. Дудкевич, A.C. Литвиненко, А.Я. Погодаев // Измерительная техника, 1975, №10.

45. Дымков А. М. Трансформаторы напряжения. Л.: Госэнергоиздат,1963.

46. Журавлев Э. Н. Методы и средства измерений высоких напряжений постоянного тока и их метрологическое обеспечение. М.: Машиностроение, 1982.

47. Закон РФ «Об обеспечении единства измерений», 1993.

48. Захаров Б. В. Аттестация образцовых многоамперных трансформаторов путем раздвоения первичного тока // Труды метрологических институтов СССР. Свердловск: Полиграфист, 1975, Вып. 178 (338).

49. Захаров Б. В. Магнитные компараторы переменного тока до 30000 А // Труды метрологических институтов СССР. Л.: Энергия, 1971, Вып. 115 (175).

50. Захаров Б. В. Образцовый трансформатор тока до 25000 А // Труды метрологических институтов СССР. Л.: Энергия, 1972, Вып. 138 (98).

51. Захаров Б. В. Схема для сличения образцовых измерительных трансформаторов тока высокого класса точности // Труды институтов Госкомитета. -М.: Издательство стандартов, 1968, Вып. 82 (142).

52. Зеликовский 3. И. Входные делители напряжения для цифровых вольтметров и их поверка // Микропровод и приборы сопротивления, 1962, №1.

53. Земельман М. А. Автоматическая коррекция погрешностей измерительных устройств. М.: Издательство стандартов, 1972.

54. Земельман М. А. О методах нормирования метрологических характеристик измерительных устройств / М. А. Земельман, А. П. Кнюпфер, В. П. Кузнецов // Измерительная техника, 1969, №1.

55. Земельман М. А. Общие принципы повышения точности измерительных устройств // Измерительная техника, 1968, №5.

56. Зубков И. П. Проблемы поверки трансформаторов тока и напряжения в эксплуатации // 2-й научно-технический семинар «Метрологическое обеспечение электрических измерений в электроэнергетике»: Информационные материалы / Москва, 22-26 апреля 1998 г.-М„ 1998.

57. Илюкович А. М. Использование методов автономной поверки в метрологической практике / А. М. Илюкович, А. Т. Дюжин // Измерительная техника, 1985, №9.

58. Илюкович A.M. Техника электрометрии. М.: Энергия, 1976.

59. Киселев В. В. Проблемы совершенствования контроля и учета электроэнергии // 2-я научно-практическая конференция «Метрология электрических измерений в электроэнергетике»: Информационные материалы / Москва, 2002.

60. Киселев В. В. Результаты поверки измерительных трансформаторов напряжения и тока / В. В. Киселев, Н. А. Боярин // 3-я научно-практическая конференция «Метрология электрических измерений в электроэнергетике»: Информационные материалы / Москва, 2003.

61. Конюхов В. Г. Метрологическое обеспечение в приборостроении. Аспекты управления. -М.: Издательство стандартов, 1990.

62. Копшин В. В. Поверочная установка высшей точности для аттестации масштабных преобразователей высоких напряжений и киловольтметров при частоте 50 Гц // Измерительная техника, 1978, №6.

63. Копшин В. В. Поверочная установка для трансформаторов напряжения классов 110-500 кВ / В. В. Копшин, В. А. Бржезицкий, В. К. Килевой // Измерительная техника, 1988, №8.

64. Кузнецов В. А. Метрология (теоретические, прикладные и законодательные основы): Учебное пособие / В. А. Кузнецов, Г. В. Ялунина. -М.: Издательство стандартов, 1998.

65. Лобжанидзе Н. Г., Шамшурин С. И. Использование двухступенчатых электромагнитных компараторов для повышения точности прецизионных измерительных высоковольтных мостов // Измерительная техника, 1982, №5.

66. Ломтев Е. А., Нефедьев Д. И. Устройство для калибровки высоковольтных делителей постоянного напряжения // Патент №2238573 на изобретение (Россия). Опубликовано в Б. И., 2004, № 29.

67. Ломтев Е. А., Нефедьев Д. И. Устройство для поверки измерительных трансформаторов тока. Патент №2244319 на изобретение (Россия). Опубликовано в Б. И., 2005, № 1.

68. Ломтев Е. А., Нефедьев Д. И. Устройство для поверки измерительных трансформаторов тока. Патент №2248003 на изобретение (Россия). Опубликовано в Б. И., 2005, № 7.

69. Ломтев Е. А., Нефедьев Д. И. Устройство для поверки шунтов постоянного тока. Патент №2241238 на изобретение (Россия). Опубликовано в Б.И., 2004, №33.

70. Ломтев Е. А., Нефедьев Д.И. Устройство для поверки измерительных трансформаторов напряжения. Патент №2248002 на изобретение (Россия). Опубликовано в Б.И., 2005, № 7.

71. Лукашов Е. Ю. Поверка средств измерений. В Российской метрологической энциклопедии. СПб.: Лики России, 2001.

72. Любимов Л. И. Вопросы поверки и аттестации масштабных преобразователей переменного тока / Л. И. Любимов, И. Д. Форсилова, Е. 3. Шапиро. М.: Машиностроение, 1984.

73. Любимов Л. И. Поверка средств электрических измерений: Справочная книга / ЛИ. Любимов, И.Д. Форсилова, Е.З. Шапиро. Л.: Энергоатомиздат, 1987.

74. Мартяшин А. И. Основы инвариантного преобразования параметров электрических цепей / А. И. Мартяшин, К. Л. куликовский, С. К. Куроедов, Л. В. Орлова. М.: Энергоатомиздат, 1990.

75. Материалы поверки измерительных трансформаторов тока и напряжения в УМП «Горэлектросеть» г. Анапы. М.: Издательство ООО «Энергомегасбыт», 2003.

76. МИ 1991-89 ГСИ. Преобразователи измерительные электрических величин. Шунты постоянного тока измерительные. Методика поверки.

77. Минц В. О необходимости организации периодической поверки измерительных трансформаторов / В. Минц, Г. Алексеев // Энергосбережение в Поволжье, 2001, №1.

78. Нефедьев Д. И. Методы и средства измерения коэффициентов преобразования измерительных трансформаторов: Монография. Пенза: Издательство ПТУ, 2006.

79. Нефедьев Д. И. Новый принцип построения установки для поверки высоковольтных трансформаторов напряжения // Новые промышленные технологии, 1999, № 4-5 (291-292).

80. Нефедьев Д. И. Методы повышения точности средств поверки высоковольтных измерительных трансформаторов напряжения / Д. И. Нефедьев, Ю. М. Крысин // Новые промышленные технологии, 2000, №5.

81. Нефедьев Д. И. Передвижная самоповеряемая установка для поверки высоковольтных трансформаторов напряжения // Международный симпозиум «Надежность и качество 2000»: Труды международного симпозиума, Пенза, 2000.

82. Нефедьев Д. И. Трансформаторный делитель напряжения // Новые промышленные технологии, 2001, №3.

83. Нефедьев Д. И. Новый принцип построения средств поверки измерительных трансформаторов тока // Международная научно-техническая конференция «Измерения-2002»: Материалы конференции, Пенза, 2002.

84. Нефедьев Д. И. Автономноповеряемый высоковольтный емкостной делитель напряжения // Новые промышленные технологии, 2003, №3.

85. Нефедьев Д. И. Точность учета электроэнергии искажают неповеренные измерительные трансформаторы // Новости электротехники, 2003, №3.

86. Нефедьев Д. И. Экономические проблемы повышения точности коммерческого учета электроэнергии // Датчики и системы, 2003, №8.

87. Нефедьев Д. И. Метрологическое обеспечение измерительных трансформаторов тока // Информационно-измерительная техника: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. 28. - Пенза: Издательство ПТУ, 2003.

88. Нефедьев Д. И. Высоковольтный емкостной делитель напряжения // Научно-техническая конференция «Современные информационные технологии»: Информационные материалы, Пенза, 2003.

89. Нефедьев Д. И. Метод калибровки высоковольтных делителей постоянного напряжения // 7-й Всероссийский Семинар-совещание «Инженерно-физические проблемы новой техники»: Информационные материалы, Москва, 2003.

90. Нефедьев Д. И. Особенности применения установки УПТН-1 в трехфазных сетях // 7-й Всероссийский Семинар-совещание «Инженерно-физические проблемы новой техники»: Информационные материалы, Москва, 2003.

91. Нефедьев Д. И. Новый принцип построения средств поверки резистивных преобразователей больших постоянных токов // Международный юбилейный симпозиум «Актуальные проблемы науки и образования»: Труды международного симпозиума, Пенза, 2003.

92. Нефедьев Д. И. Проблемы метрологического обеспечения электрических измерений в электроэнергетике // Международный юбилейный симпозиум «Актуальные проблемы науки и образования»: Труды международного симпозиума, Пенза, 2003.

93. Нефедьев Д. И. Метод поверки (калибровки) высоковольтных делителей постоянного напряжения // Измерительная техника, 2004, №2.

94. Нефедьев Д. И. Метрологическое обеспечение высоковольтных делителей постоянного напряжения // Датчики и системы, 2004, №7.

95. Нефедьев Д. И. Метод поверки высоковольтных измерительных масштабных преобразователей // 9-я Всероссийская научно-техническая конференция «Методы и средства измерений физических величин»: Материалы конференции, Н-Новгород, 2004.

96. Нефедьев Д. И. Метод поверки измерительных трансформаторов напряжения в расширенном диапазоне частот // Международная научно-техническая конференция «Измерения-2004»: Материалы конференции, Пенза, 2004.

97. Нефедьев Д. И. Метрологическое обеспечение средств измерений относительных величин // Датчики и системы, 2005, №1.

98. Нефедьев Д. И. Метод поверки (калибровки) масштабных преобразователей с автономным поддержанием единства измерений // Датчики и системы, 2005, №6.

99. Нефедьев Д. И. Метод поверки (калибровки) измерительных трансформаторов тока в расширенном диапазоне частот // Измерительная техника, 2005, №6.

100. Нефедьев Д. И. Установка для поверки высоковольтных измерительных трансформаторов напряжения // Измерительная техника, 2005, №8.

101. Нефедьев Д. И. Метрологическое обеспечение измерительных трансформаторов тока в расширенном диапазоне токов // Информационно-измерительная техника: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. 29. - Пенза: Издательство ПТУ, 2005.

102. Нефедьев Д. И. Методы поверки высоковольтных измерительных масштабных преобразователей, реализующие возможность автономного поддержания единства измерений // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион, 2005, №5.

103. Нефедьев Д. И. Оптимизация метода ЭДС для калибровки высоковольтных делителей постоянного напряжения // 1-я международная научно-техническая конференция «Современные проблемы оптимизации в инженерных приложениях»: Сборник трудов, Ярославль, 2005.

104. Нефедьев Д. И. Метрологическое обеспечение измерительных трансформаторов напряжения // Международная конференция «Континуальные алгебраические логики, исчисления и нейроинформатика в науке, технике и экономике»: Труды конференции, Ульяновск, 2005.

105. Нефедьев Д. И. Способ калибровки измерительных трансформаторов напряжения в расширенном диапазоне частот // Измерительная техника, 2006, №2.

106. Нефедьев Д. И. Метод расширения диапазона поверки измерительных трансформаторов тока // Измерительная техника, 2006, №4.

107. Нефедьев Д. И. О необходимости диагностики частотных характеристик измерительных трансформаторов // Датчики и системы, 2006, №4.

108. Нефедьев Д. И. Метод поверки (калибровки) резистивных преобразователей больших постоянных токов // Датчики и системы, 2006, №5.

109. Нефедьев Д. И. Проблемы метрологического обеспечения измерений в электроэнергетике // Международная конференция «Континуальные алгебраические логики, исчисления и нейроинформатика в науке, технике и экономике»: Труды конференции, Ульяновск, 2006.

110. Нефедьев Д. И. Устройство для поверки высоковольтных измерительных трансформаторов напряжения. Патент №2086996 на изобретение (Россия). Опубликовано в Б. И., 1997, №22.

111. Нефедьев И. А., Нефедьев Д. И., Нефедьев А. И. Устройство для поверки измерительных трансформаторов тока. Патент на изобретение №2119676 (Россия). Опубликовано в Б. И., 1998, №27.

112. Нефедьев Д. И. Индуктивный делитель напряжения. Свидетельство на полезную модель №14290 (Россия). Опубликовано в Б.И., 2000, №19.

113. Нефедьев Д. И. Компаратор тока. Свидетельство на полезную модель №14291 (Россия). Опубликовано в Б.И., 2000, №19.

114. Нефедьев Д. И. Устройство для поверки высоковольтных измерительных трансформаторов напряжения. Свидетельство на полезную модель №14292 (Россия). Опубликовано в Б. И., 2000, №19.

115. Нефедьев Д. И. Устройство для поверки измерительных трансформаторов тока. Патент №2192020 на изобретение (Россия). Опубликовано в Б. И., 2002, №30.

116. Нефедьев Д. И. Устройство для поверки измерительных трансформаторов напряжения. Патент №2274871 на изобретение (Россия). Опубликовано в Б. И., 2006, №11.

117. Нефедьев Д. И. Устройство для поверки трехфазных измерительных трансформаторов напряжения. Патент №2277249 на изобретение (Россия). Опубликовано в Б. И., 2006, №15.

118. Нефедьев Д. И. Устройство для калибровки высоковольтных делителей постоянного напряжения. Патент №2278393 на изобретение (Россия). Опубликовано в Б. И., 2006, №17.

119. Нефедьев Д. И. Устройство для поверки измерительных трансформаторов напряжения. Патент №2282208 на изобретение (Россия). Опубликовано в Б. И., 2006, №23.

120. Новицкий В. П. Основы информационной теории измерительных устройств.-Л.: Энергия, 1968.

121. ПР 50.2.006-94 ГСИ. Поверка средств измерений. Организация и порядок проведения.

122. Прибор для поверки образцовых трансформаторов напряжения СРР // Уникальные приборы, 1973, № 14.

123. Рабинович С. Г. Погрешности измерений. Л.: Энергия, 1978.

124. Расулов Т. М. Методика расчета погрешности измерительного трансформатора напряжения при несинусоидальном напряжении / Т. М. Расулов, Ю. С. Русин, О. Ю. Веризов // Электротехника, 1982, №11.

125. РГМ 29-99 ГСИ. Метрология. Основные термины и определения.

126. РД 153-34.0-15.501-00 Методические указания по контролю и анализу качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Часть 1.

127. РД 50-363 82. Делители напряжения постоянного тока измерительные высоковольтные. Методические указания.

128. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА. Справочник / Н. Н. Акимов, Е. П. Ващуков, В. А. Прохоренко, Ю. П. Ходоренок. Минск: Беларусь, 1994.

129. Розенсон Э. 3. Измерительные уравновешенные мосты постоянного тока / Э. 3. Розенсон, Е. И. Теняков. Л.: Энергия, 1978.

130. Розенсон Э.З. К расчету прецизионных делителей напряжения // Измерительная техника, 1971, № 6.

131. Селиванов М. Н. Качество измерений: метрологическая справочная книга / М. Н. Селиванов, А. Э. Фридман, Ж. Ф. Кудряшова. Л.: Лениздат, 1987.

132. Семенко Н. Г. Методы и средства измерений больших постоянных токов и их метрологическое обеспечение / Н. Г. Семенко, Ю. А. Гамазов. М.: Издательство стандартов, 1982.

133. Сергеев А. Г. Метрология. М.: Логос, 2005.

134. Тавдгиридзе JI.H. Передвижная лаборатория для поверки средств измерений высокого напряжения промышленной частоты до 330/7з кВ и 100 кВ постоянного тока / JÏ.H. Тавдгиридзе, Н.Г. Лобжанидзе, К.И. Мегрелидзе // Измерительная техника, 1981, №2.

135. Тарбеев Ю. В. Актуальные задачи научных метрологических исследований // Измерительная техника, 1985, №9.

136. Туз Ю. М. Автоматизация проектирования устройств измерительной техники / Ю. М. Туз, А. И. Забарный, Б. Н. Белоусов, В. В. Литвих, В. И. Губарь. К.: Высшая школа, 1988.

137. Туз Ю. М. Структурные методы повышения точности измерительных устройств. К.: Высшая школа, 1976.

138. Фогель Г. Высоковольтная измерительная техника в АСМВ // Научные приборы, 1976, №12.

139. Хахамов И. В. Исследование методов оценки погрешностей трансформаторов тока высокой точности при звуковых частотах. Автореферат диссертации. ВНИИМ им. Д. И. Менделеева, Ленинград, 1965.

140. Хахамов И. В. Применение делителей тока при поверке трансформаторов тока // Измерительная техника, 1969, № 1.

141. Чунихин А. А. Электрические аппараты. М.: Энергоатомиздат,1964.

142. Шабалин Ю. В. Синтез и анализ метрологического обеспечения технических систем. Королев, Моск. обл.: ИПК Машприбор, 2000.

143. Шваб А. Измерения на высоком напряжении. М.: Энергоатомиздат, 1983.

144. Широков К. П. Общие вопросы метрологии. М.: Машиностроение, 1967.

145. Шляндин В. М. Цифровые измерительные устройства. М.: Высшая школа, 1973.

146. Ярославский В. Н. Метод измерений частотных свойств трансформаторов напряжения, используемых для контроля ПКЭ / В. Н.

147. Ярославский, Н. А. Боярин, А. А. Алексеев, В. И. Бронников, А. П. Старцев // 4-я школа-семинар «Метрологическое обеспечение электрических измерений в электроэнергетике»: Информационные материалы / Москва, 2000.

148. Braun A., Moser Н. Rechnergesteurter Messplatz zur Kalibrierung von Normal-Spannungwandlern // PTB-Mitteilungen, 1989, 99, №5. Нем.

149. Dummer G. W. A., Nordenberg H. M. Fixed and Variable Capacitors. McGraw-Hill Book Company, inc., New York, Toronto, London, 1960.-Англ.

150. Guanggan G., Baowang Z. The establishment of 10- 500/л/3 kV power frequency voltage ratio standard apparatus and study of the calibration method // IEEE Trans. Instrum. And Means., 1994, V.43, №4. Англ.

151. Kusters N. L., Peterson O. The voltage coefficients of precision capacitors. Trans. IEEE on CE, 1963, V.69, №4. Англ.

152. Leren W. A series summation method for the determination of voltage ration at power frequency with high accuracy // CPEM'90. Dig.: Conf. Precis. Electromagn. Meas., Ottawa, 1990. Англ.

153. Lewis R. N. Method for Rapid Calibration of Precision Potential Dividers While Being Operated Under Normal Condition of Voltage, Current and Enviroment // RSI, 36, №4. Англ.

154. Park J. H Special Shielded Resistor for High-Voltage D-C. Measurements // J. of Research., NBC, 66,19,1962. Англ.

155. Petersons O., Anderson W. E. A wide-range high-voltage capacitance bridge with one ppm accuracy // IEEE Trans. Instrum. And Means., 1975, V.24, №4. Англ.

156. Rymer Т. B. Potentiometer circuit for measurement of high potential / Т. B. Rymer, К. H. R. Wright // J. Scient. Instr., 29, 139, 1952. -Англ.

157. Scharle Carl R. A compact high-precision guarded volt box // IEEE Trans. Instrum. And Means., 1971, V.20, №4. Англ.