邸變連,趙 園,魏曉英
(國網(wǎng)山西省電力公司計(jì)量中心,山西 太原 030001)
直流高壓高阻檢定儀測量結(jié)果的不確定度評定
邸變連,趙 園,魏曉英
(國網(wǎng)山西省電力公司計(jì)量中心,山西 太原 030001)
使用TY9801數(shù)字式直流高壓高阻檢定儀對直流高壓高阻箱100Ω盤基本誤差進(jìn)行測量,通過直接測量的方法,分析了各項(xiàng)誤差的來源,對直流高壓高阻箱100Ω盤的基本誤差測量不確定度進(jìn)行評定。
高阻箱;不確定度;合成計(jì)算
直流高壓高阻箱主要是用于絕緣電阻表(兆歐表)檢定的標(biāo)準(zhǔn)電阻器,它一般由若干個十進(jìn)盤構(gòu)成,每個十進(jìn)盤由等值的單值電阻器和步進(jìn)開關(guān)組成,一般最小步進(jìn)電阻為100Ω,最大步進(jìn)電阻為10GΩ。在參考條件下,高阻箱每個十進(jìn)盤有各自相應(yīng)的準(zhǔn)確度等級。在實(shí)際檢定、校準(zhǔn)工作以及標(biāo)準(zhǔn)裝置建標(biāo)考核中,科學(xué)、準(zhǔn)確地對高阻檢定儀的測量結(jié)果進(jìn)行不確定度評定十分重要。
a)測量依據(jù):JJG166—1993《直流電阻器檢定規(guī)程》;JJG1072—2011《直流高壓高值電阻器檢定規(guī)程》。
b)測量環(huán)境條件:溫度(20±3)℃,相對濕度為(30~70) %。
c)測量標(biāo)準(zhǔn):數(shù)字式高阻檢定儀,測量范圍為(100Ω~10GΩ),最大允許誤差為±0.05%。
d)被測對象:高壓高阻箱,最大允許誤差為±0.2%。
e)測量過程:基本誤差的測量在參考條件下進(jìn)行,根據(jù)被檢高阻箱的準(zhǔn)確度等級,采用數(shù)字式高阻檢定儀進(jìn)行直接測量。檢定時施加于被檢高阻箱的電壓應(yīng)為標(biāo)稱使用電壓;當(dāng)檢定以額定電流給出的小阻值測量盤時,所施加的電壓應(yīng)為檢定第1點(diǎn)通過額定電流時所對應(yīng)的電壓。由數(shù)字式高阻檢定儀直接測量高阻箱讀得相應(yīng)讀數(shù),將被測示值與高阻箱實(shí)際阻值相減,其差值即為被測高阻箱的示值誤差。由測量方法可知,其示值誤差的不確定度主要來源于被測高阻箱和測量用的數(shù)字式高阻檢定儀。
f)評定結(jié)果的使用:符合上述條件的測量結(jié)果,一般可直接使用高阻檢定儀測量結(jié)果的不確定度的評定方法。
高阻箱檢定過程的數(shù)學(xué)模型為
式中:y——高阻箱的電阻值;
x——數(shù)字式高阻檢定儀的讀數(shù)。
高阻箱檢定測量不確定度的靈敏系數(shù)為
式中:c——靈敏系數(shù)。
a)檢定方法:考慮到檢定條件和使用條件應(yīng)保持一致,檢定時應(yīng)采用整體檢定法。
b)屏蔽連接方法:檢定時高阻箱的屏蔽端鈕應(yīng)與高阻檢定儀的屏蔽端鈕連接。
c)穩(wěn)定狀態(tài):檢定時電流對高阻箱要有足夠的作用時間,使電阻值達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),其阻值的變化每分鐘應(yīng)小于被測阻值允許誤差的1/20。
a)殘余電阻的處理:考慮到最小十進(jìn)盤的步進(jìn)值較大且殘余電阻值相對較小,為減小數(shù)據(jù)處理的工作量,各十進(jìn)盤的檢定結(jié)果中可不扣除殘余電阻。
b)殘余電阻及開關(guān)接觸電阻變差的化整間隔:考慮到最小十進(jìn)盤的步進(jìn)值較大,殘余電阻及開關(guān)接觸電阻的變差可按0.01Ω的間隔化整。
c)給出的測量不確定度:由于各測量盤的準(zhǔn)確度不同,因此應(yīng)分別給出其測量不確定度。
由被測高阻箱和數(shù)字式高阻檢定儀的示值重復(fù)性等引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度一般采用A類評定方法;通過大量實(shí)驗(yàn)證明,由被測高阻箱和數(shù)字式高阻檢定儀的示值重復(fù)性等引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,均小于被檢高阻箱最大允許誤差絕對值的1/15時,可以從簡單、實(shí)用的角度考慮,采用B類方法進(jìn)行評定,其他不確定度來源也采用B類方法進(jìn)行評定,并采用相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度,各分量的來源認(rèn)為十分可靠,自由度取∝,評定擴(kuò)展不確定度的包含因子k取2。下面對主要標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量進(jìn)行評定[4]。
在重復(fù)性條件下,用該計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)測量一個穩(wěn)定的被測對象得到測量結(jié)果的重復(fù)性。以測量100Ω為例,在試驗(yàn)條件為溫度:20~21℃;濕度:45%~55%,對輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度進(jìn)行評定,見表1。
根據(jù)規(guī)程要求:檢定裝置重復(fù)測量的標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)不大于被檢高阻箱相應(yīng)最大允許誤差的1/15。
被檢高阻箱100Ω的最大允許誤差為0.2%。
由于被測高阻箱和高阻檢定儀的示值重復(fù)性等引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,取被檢高阻箱最大允許誤差絕對值的1/15,則其相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度
表1 2010年5月—2013年5月對1臺穩(wěn)定的被測對象進(jìn)行重復(fù)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果 Ω
式中:urel——相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度,%。
高阻檢定儀測量100Ω的最大允許誤差為±0.05%,即半寬值為0.05%,在此區(qū)間可認(rèn)為服從均勻分布(k=),則相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel2=0.05%/。
按JJG1072—2011《直流高壓高值電阻器檢定規(guī)程》的規(guī)定,檢定裝置中由靈敏度引起的誤差限應(yīng)不大于被檢高阻箱最大允許誤差的1/10,即分散區(qū)間的半寬為0.2%/10=0.02%,在此區(qū)間可認(rèn)為服從均勻分布(k=),則相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel3=0.02%/。
出具證書按JJG1072—2011《直流高壓高值電阻器檢定規(guī)程》6.4.1.1確定的修約間隔修約時將產(chǎn)生不確定度,修約間隔為測量盤第1點(diǎn)允許誤差的1/10,則測量盤各點(diǎn)由修約帶來的相對不確定度分量半寬值為 0.2%/20n=0.01%/n(n值分別為1,2,3,…,10),屬均勻分布(k=,實(shí)際計(jì)算證明,由于n值不同使得相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度也有差異,第1點(diǎn)最大,第10點(diǎn)最小,因此,可取大者作為該盤的相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。則由修約帶來的相對不確定度分量半寬值取為0.5%/20,其相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel4=0.01%/
對上述各不確定度分量的評定結(jié)果見表2。計(jì)算各點(diǎn)的相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度,%。
表2 各相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量及相對擴(kuò)展不確定度計(jì)算
本評定方法從簡單、實(shí)用的角度考慮,各分量的來源認(rèn)為十分可靠,評定擴(kuò)展不確定度的包含因子k取。則100Ω測量盤的相對擴(kuò)展不確定度,%。
100 Ω測量盤第1點(diǎn)至第10點(diǎn)的相對擴(kuò)展不確定度
進(jìn)行測量不確定度評定時,各分量全部采用B類方法進(jìn)行評定,并利用Excel來完成不確定度分量的匯總及合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度的計(jì)算,從而可方便地給出任一測量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度。通過對高阻箱100Ω擴(kuò)展不確定度的評定,使檢測人員能充分理解在評定中如何分析各項(xiàng)誤差的來源及對不確定度的影響,用同樣的方法對高阻箱各個測量盤的每一個點(diǎn)進(jìn)行不確定度的評定,計(jì)算出每個測量盤的測量結(jié)果的相對擴(kuò)展不確定度。對今后檢測工作和建標(biāo)、復(fù)查中擴(kuò)展不確定度的評定提供了參考。
[1] 蔣和平.常用測量不確定度評定方法及應(yīng)用實(shí)例[M].北京:中國計(jì)量出版社,2005:462-464.
[2] 倪育才.實(shí)用測量不確定度評定[M].北京:中國計(jì)量出版社,2007:53-68.
[3] 施昌彥.測量不確定度評定與表示指南[M].北京:中國計(jì)量出版社,2000:56-58.
[4] 國家技術(shù)監(jiān)督局.JJG166—1993 直流電阻器檢定規(guī)程[S].北京:中國計(jì)量出版社,1994:6-9.
[5] 國家技術(shù)監(jiān)督局.JJG1072—2011 直流高壓高值電阻器檢定規(guī)程[S].北京:中國計(jì)量出版社,2012:9-10.
Measurement Uncertainty Assessment of DC High Voltage High Resistance Calibrater
DIBian-lian,ZHAO Yuan,WEIXiao-ying
(State Grid Metering Center of SEPC,Taiyuan,Shanxi 030001,China)
Intrinsic error of 100Ωdial scale of DC high voltage high resistance box wasmeasured by TY 9801 digital DC high voltage high resistance calibrater.Each type of error was analysed through directmeasuring,and the measurement uncertainty was assessed.
high resistancebox;measurementuncertainty;synthetic calculation
TM934.1
A
1671-0320(2014)03-0046-03
2014-02-28,
2014-04-21
邸變連(1979-),女,山西呂梁人,2010年畢業(yè)于華北電力大學(xué)電力系統(tǒng)自動化專業(yè),碩士,工程師,從事電能計(jì)量工作;
趙 園(1965-),男,天津市人,1993年畢業(yè)于華北電力學(xué)院電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè),高級工程師,從事電能計(jì)量工作;
魏曉英(1967-),女,陜西咸陽人,2008年畢業(yè)于太原理工大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè),工程師,從事電能計(jì)量工作。