國(guó)網(wǎng)湖北省電力有限公司 劉莉

0 引言

按照《中華人民共和國(guó)計(jì)量法》、JJF1033-2016《計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》規(guī)定，電力企業(yè)根據(jù)需要，建立的本單位使用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具，其各項(xiàng)最高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)有關(guān)人民政府計(jì)量行政部門(mén)主持考核合格，取得《計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核證書(shū)》后使用。計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核是對(duì)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量能力的評(píng)定和利用該標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展量值傳遞資格的確認(rèn)。

0.01 級(jí)三相電能表標(biāo)準(zhǔn)裝置作為省級(jí)電力系統(tǒng)最高等級(jí)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，在標(biāo)準(zhǔn)建立過(guò)程中其測(cè)量方法、數(shù)學(xué)建模、各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定是否合理，檢定結(jié)果的驗(yàn)證方法是否正確以及驗(yàn)證結(jié)果是否滿意，都將涉及到對(duì)0.01級(jí)電能表檢定裝置其測(cè)量結(jié)果可靠程度的定量評(píng)定，是評(píng)定計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量能力的重要依據(jù)。

本文結(jié)合實(shí)際工作中測(cè)得真實(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)0.01級(jí)標(biāo)準(zhǔn)電能表及其配套設(shè)備組合而成的電能表標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行不確定度評(píng)定，反應(yīng)其真實(shí)的測(cè)量能力。

1 檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度評(píng)定

測(cè)量不確定度是根據(jù)所用到的信息，表征合理地賦予被測(cè)量之值的分散性，與測(cè)量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)，是對(duì)測(cè)量結(jié)果可能誤差的度量，是定量說(shuō)明測(cè)量結(jié)果質(zhì)量好壞的一個(gè)參數(shù)，也是評(píng)判實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)質(zhì)量控制水平的依據(jù)之一。

1.1 測(cè)量方法

根據(jù)JJG1085-2013《標(biāo)準(zhǔn)電能表》檢定規(guī)程，在規(guī)程規(guī)定的參比條件下，對(duì)比對(duì)樣品0.01級(jí)三相標(biāo)準(zhǔn)功率電能表RD33-434電能基本誤差進(jìn)行校準(zhǔn)。采用的“標(biāo)準(zhǔn)表法”將標(biāo)準(zhǔn)表與被檢表同時(shí)測(cè)定的電能值相比較，即能確定被檢表的相對(duì)誤差。被檢電能表的測(cè)量誤差（相對(duì)誤差）按下式計(jì)算：

式中，γ0為標(biāo)準(zhǔn)表或校準(zhǔn)/檢定裝置的已定系統(tǒng)誤差(%)，不需更正時(shí)γ0=0。m為實(shí)測(cè)脈沖數(shù)。m0為算定（或預(yù)置）的脈沖數(shù)。

測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及被試表的技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1、表2。

表1 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)參數(shù)表

表2 被試表技術(shù)參數(shù)表

表3 測(cè)量重復(fù)性原始記錄 溫度 ：20.4℃ 濕度 ：49%RH 頻率 ：50.0赫茲

表4 A 類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 溫度 ：20.4℃ 濕度 ：49%RH 頻率 ：50.0赫茲

1.2 數(shù)學(xué)模型

計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定有功電能表時(shí)測(cè)量結(jié)果的數(shù)學(xué)模型 γH=γw0+γ0+γw1+γw2+γw3，(1)

其中：γ0為標(biāo)準(zhǔn)器的相對(duì)誤差（%）。

一臺(tái)三相電能表的A、B、C相；或三臺(tái)單相電能表，如果是一臺(tái)三相電能表作為整體考慮，則可用γ0代替（γa+γb+γc）/3，其他類(lèi)推。

γw0為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量的被測(cè)電能表的相對(duì)誤差（%）；γW1為標(biāo)準(zhǔn)器的上級(jí)傳遞誤差（%）；當(dāng)用該點(diǎn)的示值誤差時(shí)，取上級(jí)給出的該點(diǎn)測(cè)量不確定度，當(dāng)用技術(shù)指標(biāo)時(shí)（均勻分布考慮），不需要上級(jí)傳遞的不確定度；γW2為裝置中導(dǎo)線壓降誤差（%）；γW3為標(biāo)準(zhǔn)器誤差化整的誤差（%）。

1.3 方差和靈敏系數(shù)

當(dāng)全部輸入量Xi是彼此獨(dú)立或不相關(guān)時(shí)，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc2（y），由下式得出：

(1)式中各量為非相關(guān)量，由(1)式得出方差為∶

則靈敏系數(shù)∶

1.4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定

測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度各分量由上述各項(xiàng)誤差（輸入量）的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定，根據(jù)各分量來(lái)源采用A類(lèi)或B類(lèi)評(píng)定。

1.4.1 A類(lèi)不確定度的評(píng)定

1.4.1.1 測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u0

根據(jù)JJG1085-2013標(biāo)準(zhǔn)電能表檢定規(guī)程，在0.01級(jí)三相電能表標(biāo)準(zhǔn)裝置上，對(duì)被檢電能表RD-33-233(0.01級(jí)，編號(hào)：300666)的個(gè)負(fù)載點(diǎn)分別進(jìn)行10次等精度的測(cè)量，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差作為每種測(cè)量范圍的A類(lèi)不確定度。測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表3、表4：

表3中測(cè)量次數(shù)n=10；誤差的平均值為：

用貝塞爾公式計(jì)算實(shí)驗(yàn)方差S（εi）也即是Sn，則：

標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值為：

式中：n—對(duì)每個(gè)負(fù)載點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)測(cè)量的次數(shù)。

εi—第i次測(cè)量得出的相對(duì)誤差（%）

—各次測(cè)量得出的相對(duì)誤差的平均值（%）

表5 B不確定度分量

表6 不確定度匯總表（k=2）

表7 檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的驗(yàn)證表

1.4.2 B類(lèi)不確定度的評(píng)定

1.4.2.1 標(biāo)準(zhǔn)器技術(shù)指標(biāo)引入的不確定度分量u1

三相電能計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置標(biāo)準(zhǔn)器的準(zhǔn)確度等級(jí)為0.01級(jí)，取區(qū)間半寬為0.01%，按均勻分布考慮，包含因子則由標(biāo)準(zhǔn)器技術(shù)指標(biāo)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

1.4.2.2 裝置中導(dǎo)線壓降誤差引入的不確定度分量u2

JJG597-2005《交流電能表檢定裝置》中要求，無(wú)接入電壓互感器的裝置，標(biāo)準(zhǔn)表和被檢表的同相兩對(duì)電壓同名端鈕間電位差之和與輸出電壓的百分比應(yīng)不超過(guò)裝置最大允許誤差的1/6，該裝置準(zhǔn)確度等級(jí)為0.01級(jí)，故由裝置中導(dǎo)線壓降可能引起的最大誤差為0.01%/6=0.002%，服從均勻分布，則由裝置中導(dǎo)線壓降誤差引入的不確定度分量

1.4.2.3 ，標(biāo)準(zhǔn)器誤差化整的誤差引入的不確定度分量u3

因給出的測(cè)量結(jié)果是經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)修約（化整后）的，因此數(shù)據(jù)修約將產(chǎn)生不確定度，0.01級(jí)標(biāo)準(zhǔn)電能表的修約間距為0.001%，分散區(qū)間半寬為讀數(shù)位數(shù)的1/2，即0.0005%，此區(qū)間服從均勻分布k=√3，則由標(biāo)準(zhǔn)器誤差化整的誤差引入的不確定度分量

1.4.2.4 ，B類(lèi)不確定度分析一覽表如表5

1.5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度及擴(kuò)展不確定度

由公式

可計(jì)算得出各負(fù)載點(diǎn)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

被測(cè)量接近正態(tài)分布，取k=2，由公式U=kui可計(jì)算得出各負(fù)載點(diǎn)擴(kuò)展不確定度。

計(jì)算結(jié)果如表6。

2 檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的驗(yàn)證

計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量不確定度的驗(yàn)證是對(duì)以上給出的不確定度的合理性的檢驗(yàn)。

采用傳遞比較法，選用一臺(tái)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量穩(wěn)定性好的被測(cè)電能表（美國(guó)RADIAN公司的RD-33-234型標(biāo)準(zhǔn)電能表，編號(hào)為300666，0.01級(jí)），然后將該被測(cè)電能表送上一級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的部門(mén)進(jìn)行測(cè)量。若本計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和上一級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展不確定度（k=2）分別為Ulab和Uref，它們的測(cè)量結(jié)果分別為yiab和yref，則應(yīng)滿足：

結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)0.01級(jí)電能表標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度進(jìn)行了詳細(xì)評(píng)定，該結(jié)論與國(guó)家電網(wǎng)公司組織的電能表能力驗(yàn)證活動(dòng)中取得的滿意結(jié)果一致，技術(shù)上確保了湖北省級(jí)標(biāo)準(zhǔn)電能表標(biāo)準(zhǔn)裝置使用的合理與可靠，保證了省級(jí)電力系統(tǒng)電能量值傳遞的準(zhǔn)確性。

在日常標(biāo)準(zhǔn)電能表檢定、校準(zhǔn)工作中，電能表標(biāo)準(zhǔn)裝置的檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度評(píng)定全過(guò)程可參照本文實(shí)施。

1.《中華人民共和國(guó)計(jì)量法》

2.JJF1033-2016《計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》

3.JJF1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》

4.JJG1085-2013《標(biāo)準(zhǔn)電能表》

5.JJG597-2005《交流電能表檢定裝置》