电子式电能表检定装置的示值误差结果的不确定度评定

1、电子式电能表检定装置误差测量结果不确定度的评定 （程新政 丽水职业技术学院 机电信息分院 浙江 丽水 323000） （李晓晴 陕西省富平县技术监督局 陕西 富平 711700）摘 要： 依据JJG597-2005交流电能表检定规程使用0.05级三相四线电子式标准表对0.3级单相电能表在cos = 1 和cos = 0.5L负载时进行了示值误差测量，并对测量结果进行了分析评定，给出了测量结果不确定度的报告。关键词 标准电能表 检定装置 示值误差 不确定度评定 一、测量过程简述 1 测量依据：JJG5972005电能表检定规程； 2 测量环境条件：温度20±2,相对湿度50%±

2、;20%。 3 被测对象：规格由0.2级标准表型号DDS438型,和0.05级互感器组成的0.3级标准表。准确度等级0.3级。 4 测量标准：0.05级PTC-8320C三相四线电子式电能表检定装置。5 测量方法和测量过程：电能表检定装置的基本误差用相对误差表示，校准是在规程规定的环境条件下预热不超过30分钟，装置输出一定功率给被检表，被检表得到的测量电能与装置指示的电能按下式由标准表自动计算出装置的相对误差i（%）： i（%)=W0（%）=×100%装置采用比较法校准，原理图如图(一)所示 I2* U2* II*UU*I1*（0.2级标准表） U1 * 0.3级电能表检定装置 0.

3、05级标准电能表 图一 用比较法校表电能表检定检定装置示值误差示意图6评定结果的使用：符合上述条件的测量结果，一般可参照使用本不确定度评二、数学模型 i = wo式中： i 被测量装置的相对误差，%； wo 标准电能表测得的相对误差，%。 三、各输入量的标准不确定度评定输入量标准w0不确定度的来源主要有五个方面:1. 对被测装置进行重复性测量引起的不确定度u(01)，A类评定； 2.标准表误差引入的02不确定度u(02),B类评定。 3.被测装置误差化整03引入的不确定度u(03)，B类评定。 4.标准装置数字显示分辨率04的不确定度u(04)，B类评定。 5.装置使用说明书上数据传感器的最大

4、误差的影响05的不确定度u(05)，B类评定。 1.01的标准不确定度u(01) 的评定该不确定度分项主要是由被检电能表的重复性引起的，通过连续测量得到测量列,采用A类方法进行评定。对被测装置施加交流电压220V、I=5A、分别在cos = 1 和cos = 0.5L感性负载条件下各连续测量10次，分别得到如表1中测量列01（%）。 表 - 被测装置的相对误差 次数12345678910平均值cos=1.001（%）0.0150.0130.0170.0160.0120.0130.0120.0140.0140.0130.0139cos=0.5L/01（%）-0.037-0.030-0.033-0

5、.028-0.031-0.033-0.032-0.034-0.028-0.035-0.0312 由这些误差求得单次测量的实验标准差： =1时， S= = 0.0049% =0.5L时， S' = = 0.0074%再选4台同样类型的被测装置，重复性条件下连续测量10次，共得到5组测量列的实验标准差，如表二所示 表二 5组实验标准差计算结果m12345标准差S j %=10.07820.06930.07560.08140.0837=0.5L0.01290.01340.01220.01270.0120合并样本标准差=1时 Sp = = 0.00456% =0.5L时 S'p = =

6、 0.00716% 在实际工作中以每个点的3次测量平均值作为测量结果，其相对标准不确定度为： =1时， = 0.00456% =0.5L时， = 0.00716 %自由度：= = 5×（101）= 45 2. 02的标准不确定度u(02)评定 按JJG5972006检定规程之规定，0.05级标准表的允许误差限（或称基本误差限）为0.05%（=1）和0.07%（=0.05L），试验统计分析表明属正态分布，置信概率取95%，查表取 k=1.96。采用B类方法进行评定，因此，装置误差引入的标准不确定度，则=1时， u(02) = = 0.026%=0.5L时， u'(02)= =

7、= 0.036% 估计 = 10%，则自由度= ×= 50 3. 03 的标准不确定度的评定 u(03）测量0.3级电能表检定装置时，按JJG5972005要求，其结果按0.02%的化整间距进行化整，取半区间，按均匀分布考虑，取，采用B类方法进行评定，由此引入的不确定度 u(03) ，则 =1时，=0.5L时均为 u(03) = u'(05) = = 0.0058%估计=10%，则自由度 = 50 4. 04的标准不确定度的评定 来源于标准装置数字显示分辨率的不确定度，采用B类方法进行评定。估计为0.01%，取半区间，按均匀分布考虑，取，引入标准不确定度 u(4) ，则 =1

8、时，=0.5L时均为， u(4) = u'(4) = = 0.0029% 估计估计=10%，则自由度 = 50 5. 05的标准不确定度的评定 u(05) 来源于标准装置数据传感器最大允许误差0.02%的不确定度，采用B类方法进行评定，取半区间，按均匀分布考虑，引入标准不确定度 u(05)，则 =1时，=0.5L时均为， u(05) = u'(05) = 0.0029% 估计估计=10%，则自由度 (05) = 50 对以上的五项标准不确定度进行分析：通过对以上五项标准不确定度的分析和计算可知：标准表引起的误差最大，重复性测量次之，最后两项则最小。 四 合成标准不确定度和自由度

9、的计算 鉴于01、02、03、04、05五项互不相关，故 =1时， u2 (W 0 ) = u2(01)+u2(02) + u2(03)+ u2(04) + u2(05) = （0.00456%）2 +（0.026%）2 + （0.0058%）2 + （0.0029%）2 +（0.0029%） u (W 0 ) = 0.0273% =0.5L时， u2 (W 0 ) = u2(01)+ u2(02) + u2(03+ u2(04) + u2(05) =（0.00716 %）2 +（0.036%）2 + （0.0058%）2 + （0.0029% ）2 +（0.0029%） u' (W

10、0 ) = 0.0374 % 有效自由度 =1时， eff = = 56 =0.5L时， 'eff= = 55 五、扩展不确定度的评定 1. 灵敏系数 根据本电能表检定装置的测量原理，其在测量过程中的几个因素都会对测量结果产生一定的影响，为对分析测量结果不确定度直观和方便起见，现将测量结果的数学模型（2）转换为下式（3） = （3） 各分量的灵敏系数为=1 , =1 , = 1, =-1 ,=-12. 各不确定度分量汇总及计表 （表三） 表三 标准不确定度汇总表标准不确定度不确定度来源标准不确定度（%）10.5L10.5L10.5Lu(01)测量重复性的不确定度0.004560.007

11、1610.004560.0071645u(02)u(03)u(04)u(05)测量电能表误差的不确定度基本误差修约间距的不确定度数字显示分辨率的不确定度装置传感器的不确定度0.0270.00580.00580.00290.0370.00580.00580.002911-1-10.0270.00580.00580.00290.0370.00580.00580.002950505050 3. 合成标准不确定度的有效自由度 =1时, 取有效自由度 eff = 56,取有效自由度eff =50 =0.5L时，'eff = 55 取有效自由度'eff = 50 4. 扩展不确定度的评定 =1时,取置信概率=95%， =50，包含因子=2.01，则扩展不确定度： = 0.0273%×2.01 = 0.0548% =0.5L时，取置信概率=95%，'eff =50，包含因子=2.01，则扩展不确定度： = 0.0374 %×2.01= 0.0752% 五、测量不确定度的报告 （1）在电压,电流和=1时，0.3级