随着工业经济的发展,越来越多的非线性、大功率负荷接入电力系统。其中以大功率整流器件、冶金电弧炉工作时给系统带来的谐波影响最大,而近年来发展迅速的分布式能源,也由于大量使用整流器件,其上网电信号中也存在一定的谐波特性的分量。按照相关规程规定,高压电能计量设备如电压互感器是在50Hz条件下进行的量值溯源,其在谐波条件下的计量特性目前尚未正式纳入相关的考核。而现场实际测量发现,上述典型负荷现场电压波形中长期含有大量谐波分量,若按照国标GB/T 14549-1993《电能质量公用电网谐波》中的规定,对谐波的计量互感器只需满足5%的计量准确度即可,长期运行后,会造成极大的电能计量的误差,给供用电双方带来较大的经济损失。我国目前尚未建立电压互感器谐波条件下的计量标准,对互感器谐波计量特性的考核尚属空白。建立谐波电压互感器比例标准的最大困难是如何完成互感器的量值溯源,设计一套完善的谐波频率下的互感器溯源方法,从低电压开始逐渐完成到最高电压的电压比例确定。本文结合谐波条件下电压互感器量值溯源的需求,提出了谐波电压下互感器溯源方法,并研制了相应的标准设备,完成了 10kV,35kV电力电压互感器的谐波计量特性测试。具体工作介绍如下:1)提出了“递进式”谐波电压比例装置溯源方法,基于气体电容器构成的电容分压器设计了分压器与电磁式标准间相互标定,利用电容器电压系数进行过渡,逐渐将溯源电压提高的谐波电压互感器的量值溯源方法,完成最高至工频110kV/(?)电压下的谐波电压比例标准溯源。2)将工频下的电压加法溯源方法推广至谐波条件下的互感器量值溯源中,并完成了 10kV电磁式电压互感器的量值溯源,应用该方法完成“递进式”溯源方法的验证。3)提出了双通道数据切换方法,实现双通道采集过程中不同通道数据的相互切换采集,大大减小采集通道由于元器件、集成电路自身误差及偏移带来的测量误差,并进行了不同频率下的误差测量试验,结果表明应用了该技术的采集设备,测量误差优于 1×10-7。4)设计了基于基本反相器原理的有源电子式分压器,该分压器高压臂采用压缩气体电容器,低压臂采用双层陶瓷电容,基于基本反相器原理构成分压器,完成了电路的放大回路以及环路稳定性和误差计算等,并制作了 10kV和110kV/(?)有源电容式分压器。5)运用“递进式”法,完成了电磁式谐波电压比例标准和电容式有源电子分压器的量值溯源,电磁式谐波电压比例标准的测量准确度等级可达0.01级。6)完成了“递进式”法测量不确定度的评定,详细列举了溯源各环节不确定分量。在50Hz到2500Hz范围内,10kV电容分压器的测量不确定度分别在比差:5.6×10-6～84.2×10-6,角差:6μrad-55.2μrad,110kV/(?)电容分压器测量不确定度分别在比差:19×10-6～96.4×10-6,角差:20.2μrad-67.6μrad。7)基于所开发的谐波电压比例标准和误差校验设备,完成了 10kV、35kV电磁式电力电压互感器和35kV电力CVT的测量误差频率特性的测试,测试结果表明,电力系统用10kV电磁式电压互感器在对20次谐波以下的测量误差小于0.2%。最高50次谐波条件下,测量误差不大于5%。35kV电磁式互感器略差,10次谐波以下测量误差小于0.2%,50次谐波测量误差大于5%。而CVT则在偏离工作频率50Hz后,误差出现急剧变化,比差最大达到54.4%,而角差最大则达到了 5246.15’,并存在谐振现象,不能用于谐波的测量。