劉　罡，姜春陽，曾　輝

(1. 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧　沈陽　110006；2. 中國電力科學(xué)研究院，湖北　武漢　430074)

互感器校驗(yàn)儀是測(cè)量電流互感器或電壓互感器誤差的儀器。當(dāng)校驗(yàn)儀的供電回路施加試驗(yàn)電流(或電壓)，測(cè)差回路施加誤差電流(或電壓)時(shí)，互感器校驗(yàn)儀可以通過電橋線路、電子線路或數(shù)字電路測(cè)量得到差流(或差壓)向量相對(duì)于工作電流(或電壓)向量的同向分量或正交分量，通過計(jì)算即可得到被比較的電流(或電壓)向量與工作電流(或電壓)的同向分量和正交分量。根據(jù)測(cè)量原理，互感器校驗(yàn)儀可以分為電工式互感器校驗(yàn)儀與電子式互感器校驗(yàn)儀[1]。電工式互感器校驗(yàn)儀穩(wěn)定性好但效率低，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子式互感器校驗(yàn)儀越來越被廣泛采用。本文對(duì)目前常用的HEF-H型電子式互感器校驗(yàn)儀進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)其測(cè)量結(jié)果不確定度進(jìn)行評(píng)定。

1　測(cè)量條件及測(cè)量模型

1.1　測(cè)量條件

依據(jù)JJG 169—2010 《互感器校驗(yàn)儀》檢定規(guī)程和JJG 441—2008《交流電橋》檢定規(guī)程[2-3]，采用校驗(yàn)儀整體檢定裝置作為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，對(duì)被檢設(shè)備互感器校驗(yàn)儀進(jìn)行測(cè)量，技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1　標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備及被檢設(shè)備的技術(shù)參數(shù)

1.2　測(cè)量模型

ΔfX=fX-fN

ΔδX=δX-δN

式中：fX為被檢校驗(yàn)儀的同相分量值；fN為標(biāo)準(zhǔn)裝置的正交分量值；δX為被檢校驗(yàn)儀的同相分量值；δN為標(biāo)準(zhǔn)裝置的正交分量值。

2　標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

對(duì)示值誤差的不確定度進(jìn)行評(píng)定，輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(xi)的主要來源有以下幾個(gè)方面[4]：測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量u(x1)(A類)、互感器校驗(yàn)儀整體檢定裝置的誤差引入的不確定度分量u(x2)(B類)、互感器校驗(yàn)儀負(fù)荷引入的不確定度分量u(x3)(B類)。

2.1　測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量

在環(huán)境溫度為22 ℃，相對(duì)濕度小于80%的測(cè)量條件下，對(duì)二次電流為5 A、100%額定電流，參考同向分量為0.01%、參考正交分量為1′時(shí)進(jìn)行10次重復(fù)性測(cè)量，得到同相分量、正交分量的測(cè)量結(jié)果如表2所示。

表2　重復(fù)性測(cè)量數(shù)據(jù)

互感器校驗(yàn)儀進(jìn)行10次測(cè)量，得到試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差為

同相分量：

正交分量：

A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

同相分量：

正交分量：

2.2　互感器校驗(yàn)儀整體檢定裝置引入的不確定度分量

依據(jù)JJG 169—2010 《互感器校驗(yàn)儀》檢定規(guī)程，手動(dòng)變換量程的校驗(yàn)儀各量程的同相分量不得超出式(1)給出的限值范圍，正交分量不得超出式(2)給出的限值范圍。

ΔX=+K(X·a%+Y·a%+Dx)

(1)

ΔY=+K(X·a%+Y·a%+Dy)

(2)

式中：ΔX為同相分量基本誤差允許值；ΔY為正交分量基本誤差允許值；K為儀器常數(shù)，取值為量程的倍數(shù)，本次測(cè)量取K=1；X為同相測(cè)量盤示值的絕對(duì)值；Y為正交測(cè)量盤示值的絕對(duì)值；Dx、Dy為測(cè)量盤最小分度值或量化值;a為校驗(yàn)儀準(zhǔn)確度等級(jí)。

經(jīng)計(jì)算ΔX=0.021%，ΔY=0.22′。

(3)

估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差值為

2.3　互感器校驗(yàn)儀負(fù)荷引入的不確定度分量

(4)

由式(1)、(2)求得基本誤差限ΔX=0.021%，ΔY=0.22′。

則估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差值為

2.4　靈敏系數(shù)

靈敏系數(shù)按照式(5)計(jì)算：

(5)

式中：cif、ciδ分別為同向分量和正交分量的靈敏系數(shù)。

由測(cè)量模型ΔfX=fX-fN，ΔδX=δX-δN可得cif=ciδ=1。

2.5　測(cè)量不確定度分量匯總表

互感器校驗(yàn)儀在二次電流為5 A、參考同向分量為0.01%、參考正交分量為1′時(shí)測(cè)量不確定度分量匯總表[5]如表3所示。

表3　測(cè)量不確定度匯總表

2.6　合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

由于靈敏系數(shù)均為1，且全部輸入量是彼此獨(dú)立或不相關(guān)的，故合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc按式(6)計(jì)算：

(6)

由式(6)算得同向分量uc為3.85×10-5，正交分量uc為0.041′。

3　擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

擴(kuò)展不確定度由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度乘以包含因子計(jì)算得到，即U=kuc,其中取包含因子k=2,包含概率p=95.45%，uc為合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。經(jīng)計(jì)算得到互感器校驗(yàn)儀同向分量和正交分量擴(kuò)展不確定度如表4所示(保留兩位有效數(shù)字，最后一位進(jìn)位)。

表4　互感器校驗(yàn)儀的擴(kuò)展不確定度

4　測(cè)量結(jié)果的驗(yàn)證

為驗(yàn)證互感器校驗(yàn)儀的測(cè)量結(jié)果不確定度，采用傳遞比較法將本單位計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和上級(jí)單位計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比[6-7]，對(duì)比結(jié)果見表5所示。

表5　本單位計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和上級(jí)單位計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比結(jié)果

通過傳遞比較法的驗(yàn)證表明：電子式互感器校驗(yàn)儀的測(cè)量不確定度評(píng)定符合要求[8]。

5　結(jié)束語

本文對(duì)電子式互感器校驗(yàn)儀的測(cè)量結(jié)果不確定度進(jìn)行了評(píng)定，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度分別進(jìn)行了計(jì)算。其中，標(biāo)準(zhǔn)不確定度可用于其校準(zhǔn)的電流互感器或者電壓互感器不確定度評(píng)定的一個(gè)分量，即后續(xù)進(jìn)行互感器的不確定度評(píng)定時(shí)，可以將該校驗(yàn)儀引入的不確定度考慮在內(nèi)；擴(kuò)展不確定度可用于出具的校準(zhǔn)證書或不確定度報(bào)告時(shí)確定合理包含區(qū)間。

本次互感器校驗(yàn)儀的準(zhǔn)確度等級(jí)為2級(jí)，故最大允許誤差為2%。由于本次評(píng)定的擴(kuò)展不確定度數(shù)值與該互感器校驗(yàn)儀的最大允許誤差之比小于1/3，按照測(cè)量結(jié)果的符合性評(píng)定要求，對(duì)該校驗(yàn)儀進(jìn)行合格與否的判別時(shí)無需再考慮不確定度的影響因素，簡化了工作流程，提高了工作效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]嚴(yán)潔. 互感器校驗(yàn)儀不確定度的評(píng)定[J]. 青海電力.2013,32(2):25-28.

[2]互感器校驗(yàn)儀：JJG 169—2010 [S].

[3]交流電橋：JJG 441—2008 [S].

[4]劉罡，王江波，房琛，等. 換流站用OCT基本原理分析和現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)方法的研究[J]. 東北電力技術(shù)，2015,36(3):19-21.

[5]測(cè)量不確定度評(píng)定與表示：JJF 1059.1—2012 [S].

[6]劉罡，曾輝明，程力，等. 590系列互感器校驗(yàn)儀對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢定的局限性[J]. 東北電力技術(shù)，2014，35(5)：52-55.

[7]劉罡，于洋，韓佳妤，等. 電容式電壓互感器二次端子箱接地點(diǎn)虛接對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢定的影響[J]. 東北電力技術(shù)，2015,36(6):17-19.

[8]陳福勝，歐朝龍，韓萬全，等.電子式互感器校驗(yàn)儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 電測(cè)與儀表，2011,48(1):55-58.