电能计量标准装置不确定度评定研究和计算

1、电能计量标准装置不确定度评定研究和计摘要：本文结合实际工作并举例，给出了三相电 能计量标准装置测量结果的不确定度评定以及验证的方法 和步骤，评定结果给出了测量结果的可靠程度。通过测量不 确定度能够全面说明计量设备测量能力的优劣，为考核电能 计量标准装置的综合性能提供了重要依据。关键词：不确定度评定分析电能计量装置1不确定度的概念及意义1.1定义及理解 表征合理的赋予被测量值的分散性以 及与测量结果相联系的参数即为不确定度。所谓不确定度， 是指可疑程度，即对测量结果正确性的可疑程度。1.2不准确度的意义测量不确定度一般由许多分量组 成，有些具有统计性，而有些具有非统计性。所有这些不确 定度来源，

2、若影响到测量结果，都会对测量结果的分散性做 出贡献。2电能检定装置不确定度的分析与计算方法不确定度分为由统计方法计算的分量并由随机误差组 成的a类，和用其他方法计算的分量并由变化的系统误差组 成的b类。2. 1装置的a类不确定度根据a类不确定度的定义， 下列彼此独立的因素会导致误差的产生：在参比值范围内 工作电压、功率因数值的波动。标准电能表采样启动、停 止的不一致性。测量回路开关接触电阻值的变化。电能 表在零功率因数下的不灵敏性。标准电能表的元器件温 漂、时漂带来的不稳定性。测量时，如果使用标准偏差较小的标准电能表且偏差小 于被检装置标准偏差的1/3时，可将试验标准差作为a类不 确定度。2.

3、2检定装置b类不确定度通过一个假定的概率密度 函数得到b类标准不确定度。在电能表检定中，一般只考虑 仪器误差所带来的合成不确定度的b类分量，即由标准表最 大允许误差、标准表读数分辨率以及数据化证监局引入的标 准不确定度分量。2.3合成标准不确定度虽然影响不确定度的因素很 多，但多数输入量的不确定度彼此是无关的，此时可根据下 式得到合成标准不确定度ucouc=b式中：i为b类不确定度包含误差源的数量。2. 4扩展不确定度用包含因子k乘以合成标准不确定 度uc所给出的结果称为扩展不确定度，通常用u表示。u=kuc (k=2)包含因子k的特定值就给出了对扩展不确定度的特定置 信概率(置信水准)。在工

4、业测量和电子计量测试领域，通 常取22 (置信水准p95%)。3不确定度评定计算举例3. 1概述3. 1. 1测量依据：jjg596-2012电子式电能表检定规 程。3. 1.2环境条件：温度(20±2) °c ,相对湿度 (60±15) %rho3. 1.3测量标准：0.05级三相电能表检定装置。3. 1.4被测对象： 型号：dsz178 0. 5s (2.0)级 3x100v 3x1. 5 (6)a三相三线电子式多功能电能表。 型号：dtzy545c-z 1.0 (2.0)级 3x220v3x5 (60)a三相四线电子式多功能电能表。3.2数学模型y = y0

5、式中：y被检电子式标准电能表的相对误差(%);y0三相电能表标准装置测得的相对误差(%)3.3各输入量的标准不确定度的评定 在此分别以直接 接入式电子式多功能电能表在三相四线220v/5a,功率因数 为1.0、0.5l和0.8c,及经互感器接入式电子式多功能电能 表在三相三线100v/1. 5a,功率因数为1.0、0.51和0.8(3的 情况为例，输入量yw0的标准不确定度u ( yw0)的主要来 源有三方面：3. 3. 1标准不确定度u ( yw01)的评定。在220v/5a功 率因数为1.0和0.5l、0.8c时的测试数据如下(%)：在100v/1. 5a功率因数为1.0和0.5l、0.

6、8c时的测试 数据如下(%):a类标准不确定度u(yw01) =sisi= v i二nt二93. 3. 2标准不确定度u ( y w02)的评定。该不确定度分 项主要是三相电能表标准装置的误差限引起的，该装置的等 级为0. 05级，当cos巾二1.0时示值误差的绝对值不会超过 0. 05%,即半宽值为0. 05%,当cos巾二0.5l时示值误差的绝 对值不会超过0.07%,即半宽值为0. 07%,当cos巾二0.8c时 示值误差的绝对值不会超过0. 07%,即半宽值为0. 07%,在 此区间内可认为服从均匀分布(k=1.732 ),则该装置在 cos (b =1.0 时其不确定度分量 u (

7、yw02 ) =0. 05%/1. 732=0. 0288%,在cos巾二0.5l时其不确定度分量u(yw02) =0. 07%/1. 732=0. 0404%,在cos巾二0. 8c时其不确定度分量u (y w02 )二007%/1732二0.0404%,估计 au ( y w02 ) /u (vw02)二0.1,其自由度 v ( yw02)二50。3. 3.3标准不确定度u （ yw03）的评定。因为证书中给 出的测量结果是化整后的测量结果，因此，数据修约将产生 不确定度,0. 5级表的化整间距为0. 05%,即半宽值为0. 025%, 在此区间内服从均匀分布（k=1.732）,则标准不确

8、定度分量 u （ y w03） =0. 025%/1. 732=0. 014%,其自由度 v 二.l.o 级 表的化整间距为0.1%,即半宽值为0. 05%,在此区间内服从 均匀分布（21.732）,则标准不确定度分量u（yw03） =0. 05%/1. 732=0. 0288%,其自由度 v=ooo3.4合成标准不确定度的评定3. 4. 1灵敏系数：c二。yh/o ywo=1o被检表相对误差 数据修约产生的不确定度分量的灵敏系数为1。3. 4.2各标准不确定度汇总表和合成标准不确定度及有效 自由度合成标准不确定度uc=y 有效自由度v eff=b直接接入式电能表在三相四线220v/5a,功率

9、因数为1.0 和0. 5l,及经互感器接入式电能表在三相三线100v/5a,功 率因数为1.0和0.5l的情况为例各标准不确定度汇总表如 下。经计算得到各合成不确定度如下表。3.5扩展不确定度的评定取置信概率p二95%,根据 v eff的计算值，查t分布表并将有效自由度分别取为：100； 100； 100； 100； 100； 100,得到 t95 ( veffl) =1.984, t95 (v eff2)二1.984, t95 ( v eff3) =1.984, t95 ( v eff4) =1.98401, t95 ( v eff5) =1.984, t95 ( v eff6) =1.98

10、4扩展不确定度u95为：u95二k95 uc其中：k95二 t95 ( v effi)所以可得：u95-1二 1.984x0.0410%二0.08% (直接接入式 220v/5a cos e 二i o)u95-2二 1.984x0.0497%二0. 10% (直接接入式 220v/5a cos 4)=0. 5l)u95-3二 1.984x0. 0409%二0.08% (直接接入式 220v/5a cos e 二0. 80u95-4=l. 984x0. 0331%=0. 066% (经互感器接入式 100v/1. 5a cos 2二1. 0)u95-5二 1. 984x0. 0444%二0. 088% (经互感器接入式 100v/1. 5a cos(b=0. 5l)u95-6二 1. 984x0. 0328%二0. 065% (经互感器接入式 100v/1. 5a cos 4)=0. 804结束语本文以三项电能表标准装置为例阐述了此方法，由于评 定过程中的各个计量标准装置误差来源不同，因此得出了不 同的不确定度结果，可根据实际情况具体分析。参考文献：11j