测量用变频电量变送器校准规范

1测量用变频电量变送器校准规范本规范适用于输入为交流电压或电流信号，输出为交流、直流模拟信号或数字信号的测量用变频电量变送器在(5～1500)Hz内特定频率下电压、电流、延时相移的校准。本规范不适用于仅在工频或者固定频率工作下的测量变送器的校准。2引用文件本规范引用了下列文件：JJG126—1995交流电量变换为直流电量电工测量变送器GB/T13850交流电量转换为模拟量或数字信号的电测量变送器凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。测量用变频电量变送器是指将在一定频率范围内并按特定规律变化的电压或电流信号转换为与被测量成函数关系信号的仪器，其输出量为包含输入电量的全部特征或者部分特征信息的交流、直流模拟信号或数字信号。测量用变频电量变送器通常由传感器、转换器和传输单元等组成，将输入电量通过传感器转换成小电量信号，经转换器转换后通过传输单元供二次设备使用，其原理如图1所示。测量用变频电量变送器(以下简称变送器)按照输人电量可分为电压变送器、电流变送器；按照输出信号类型可分为模拟输出变送器和数字变送器；模拟输出变送器输出信号类型可分为交流电压输出、交流电流输出、直流电压输出、直流电流输出。电压信号电压信号电流信号二次设备传输单元转换器传感器4计量特性测量范围：100mV～10kV最大允许误差：±(0.05%～5%)延时相移最大允许误差：±(0.01°~5°)4.2电流测量范围：5mA～1000A最大允许误差：士(0.05%～5%)延时相移最大允许误差：士(0.01°~5°)25校准条件5.1环境条件变送器校准条件见表1。表1校准条件影响量参比值及允许偏差值环境温度相对湿度55%士20%直流稳压电源电压额定值(1±5%)直流稳压电源纹波交流电源电压交流电源频率机械振动及磁场无影响5.2测量标准及其他设备标准装置的扩展不确定度应小于被校变送器最大允许误差绝对值的1/3,且装置的测量范围应覆盖被校变送器的电压、电流、频率范围；标准源或信号源的输出稳定度(3min)应不大于被校变送器最大允许误差绝对值的1/10;标准源或信号源的调节细度应不大于被校变送器最大允许误差绝对值的1/10;测量标准及配套设备的选取可参照表2。表2测量标准及配套设备校准参数标准源法标准表法电压标准电压源、负载箱、数字多用表电压信号源、标准电压互感器、标准分压器、标准电压表、负载箱、数字多用表电流标准电流源、负载箱、数字多用表电流信号源、标准电流互感器、标准分流器、标准电流表、负载箱、数字多用表延时相移信号源、负载箱、标准相位计6校准项目和校准方法6.1校准项目校准项目见表3。表3变送器校准项目序号电压变送器电流变送器1电压电流2延时相移①延时相移①注①:此项仅对交流模拟量输出的电压(电流)变送器适用。36.2校准方法6.2.1校准前检查目测或手动操作，检查被校变送器，应符合以下要求：a)外形结构完好，外露部件无松动，接触可靠，无影响正确校准的缺陷；b)铭牌信息应包括：产品名称、制造厂名、出厂编号、型号；c)附有使用说明书、接线图及其他必要文件，数字变送器应提供配套读数显示器d)按说明书通电预热后应工作正常。6.2.2电压变送器6.2.2.1校准点的选取电压校准点按表4选取，其频率选取包括工作频率范围上下限在内的不少于5个频率点；延时相移的校准可在工作频率范围内的40%U。点同步进行，也可按用户要求表4电压校准点电压校准点0注：U。为电压变送器标称电压；校准点0仅适用于直流输出变送器。6.2.2.2电压a)标准源法校准接线如图2所示，输出负载根据说明书选取电阻值或者空载。按照6.2.2.1选择校准点设置标准源的输出A,,读取变送器输出值Bx,按式(1)计算变送器的误差。Bx——被校变送器的输出值；B,——输入电压为A,时，被校变送器的输出期望值；B;——被校变送器的输出引用值(量程上限或者标称范围上限)。a)电压输出型电压变送器图2标准源法校准电压接线图JJF1558—20164标准源标准源*~U9专~U变送器9b)电流输出型电压变送器配套显示仪表9古电压变送器标准源~U~U9c)数字输出型电压变送器R—电压负载电阻；R—电流负载电阻；DMM一数字多用表b)标准表法校准接线如图3所示，输出负载根据说明书选取电阻值或者空载。当电压超出标准电压表量程时，可采用分压器或电压互感器扩展标准电压表的量程。按照6.2.2.1选择校准点设置信号源的输出，读取标准电压表读数A,和变送器输出值Bx,按式(2)计算变送器误差。Bx——被校变送器的输出值；B:——输入为KuA,时，被校变送器的输出期望值，Ku为分压器变比，标准表直接测量时取为1Bt——被校变送器的输出引用值(量程上限或者标称范围上限)。U~U~信号源信号源JJF1558—2016a)电压输出型电压变送器o9亡b)电流输出型电压变送器信号源~U9*事*U₀U₀○○~U9专c)电压输出型电压变送器(分压器扩展标准表量程)***V~U~U~Uo999一电流输出型电压变送器(分压器扩展标准表量程)图3标准表法校准电压接线图56UU~信号源e)电压输出型电压变送器(电压互感器扩展标准表量程)*V~U电压Riof)电流输出型电压变送器(电压互感器扩展标准表量程)~U电压变送器古信号源配套仪表v*9U~信号源配套仪表V9h)数字输出电压变送器(分压器扩展标准表量程)图3(续)7i)数字输出型电压变送器(电压互感器扩展标准表量程)6.2.2.3延时相移延时相移校准接线如图4所示，输出负载根据说明书选取电阻值或者空载。当输入超出相位计输入限值时，可采用分压器变换至相位计输入范围。按照6.2.2.1选择校准点，设置信号源的电压输出，读取相位计示值作为变送器的延时相移。a)交流电压输出型电压变送器b)交流电流输出型电压变送器图4相位误差校准接线图8c)交流电压输出型电压变送器(相位计采用分压器输入)d)交流电流输出型电压变送器(相位计采用分压器输入)6.2.3电流变送器6.2.3.1校准点的选取电流校准点按表5选取，其频率选取包括工作频率范围上下限在内的不少于5个频率点；延时相移的校准可在工作频率范围内的40%I,点同步进行，也可按用户要求表5电流校准点电流校准点注：I,为电流变送器标称电流；校准点0仅适用于直流输出变送器。a)标准源法校准接线如图5所示。按照6.2.3.1选择校准点设置标准源的输出，读取变送器输出值Bx,按式(3)计算变送器误差。9标标准源Bx——被校变送器的输出值；B,——输人电流为A,时，被校变送器的输出期望值；B:——被校变送器的输出引用值(量程上限或者标称范围上限)。a)电压输出型电流变送器校准接线图~1~1变送器RioDMM99b)电流输出型电流变送器校准接线图*配套9÷c)数字输出电流变送器校准接线图电流变送器9古标准源~[~I9R—电压负载电阻；R。—电流负载电阻；DMM—数字多用表b)标准表法校准接线如图6所示，当电流超出标准电流表量程时，可采用分流器或互感器扩展标准电流表的量程。按照6.2.3.1选择校准点设置信号源的输出，读取标准电流表读数A,和变送器输出值Bx,按式(4)计算变送器误差。信信号源B₄——被校变送器的输出值；B:输人为K₁A,时，被校变送器的输出期望值，K₁为分压器变比，标准表直接测量时K₁取为1;B₄被校变送器的输出引用值(量程上限或者标称范围上限)。a)电压输出型电流变送器率~I÷A*~I~I变送器9b)电流输出型电流变送器DMMo-o-等标准分流器V9古变送器信号源DMM~1~I事*c)电压输出型电流变送器(电阻分流器扩展标准表量程)图6标准表法校准电流接线图信号信号源信号源9~I~IV~I~IV一d)电流输出型电流变送器(电阻分流器扩展标准表量程)****~I~1~I~1**A信号源~I~I**仪表信号源~IV本99***]~IA配套电流信号源~I*V一标准电压表；A—标准电流表；R。一电压负载电阻；R₀—电流负载电阻；DMM—数字多用表6.2.3.3延时相移延时相移校准接线如图7所示，可采用分流器将电流变换至相位计输人范围。按照图7延时相移校准接线图标准相位计标准相位计*变频功率～1源分流器9古电流变送器~19b)交流电流输出型电流变送器(相位计采用电阻分流器输入)7校准结果表达校准结果应在校准证书(报告)上反映，校准证书(报告)应至少包括以下信息：b)实验室名称和地址；c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);d)证书或报告的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识；e)客户的名称和地址；f)被校对象的描述和明确标识；g)进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和有关时，应说明被校对象的接收h)如果与校准结果的有效性和应用有关时，应对被校样品的抽样程序进行说明；i)对校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；1)校准结果及其测量不确定度的说明；m)对校准规范的偏离的说明；n)校准证书和校准报告签发人的签名、职务或等效标识；o)校准结果仅对被校对象有效的声明；p)未经实验室书面批准，不得部分复制证书或报告的声明。校准原始记录格式见附录B,校准证书(报告)内页格式见附录C、附录D。8复校时间间隔建议复校时间间隔为1年。送校单位也可根据实际使用情况自主决定复校时间JJF1558—2016测量用变频电量变送器电压测量结果不确定度评定示例本示例采用标准源法对测量用变频电量变送器(以下称变送器)电压进行校准，并对电压测量结果的不确定度进行评定。以一台标称最大允许误差土0.7%,输入电压量程上限为4000V,输出量程上限为50mA的电压变送器为例，在20Hz、1000V的电压测量为例来评定测量不确定度。A.1测量原理采用标准源法进行校准，标准源选用标准功率源6100B。设置标准功率源的功率输出A.,稳定后用数字多用表读取变送器的输出值Bx。A.2测量模型待测变送器电压测量误差按式(A.1)计算。考虑到待测分辨力的影响、引线分布参数以及参考标准的标准功率源的年稳定性对测量结果的影响，测量模型可由式(A.2)表示。Bx——被校变送器输出值；B,——输入为A,时，变送器输出的参考标准值，即校准中的参考标准值；δBw——测量线路、电磁场、供电电源等对测量结果的影响；δBp——读数数字多用表测量误差对测量结果的影响；B:——被校变送器的输出引用值(量程上限或者标称范围上限),为常数。A.3测量不确定度分量(1)参考标准，B,采用B类方法进行评定，已知标准源在输出1000V时，一年准确度为±(158×10-6输出+26mV),则最大允许误差为0.184V,为均匀分布，包含因子k=√3,则：换算成输出为u(B₁)=0.0014mA(2)测量重复性，△B采用A类方法进行评定。取一台电压变送器对1000V(20Hz)进行测量，在重复的条件下进行10次连续测量，获得一组输出值12.450mA、12.451mA、12.450mA、单次实验标准差u(△B)=0.0003mA(3)测量线路等因素对功率测量的影响，δBw测量线路及其他因素的影响估计在(O±0.002)mA以内，假定其为矩形分布，于是其标准不确定度为(4)读数数字多用表测量误差的影响，δBo采用B类方法进行评定，被检变送器在输入1000V时，输出为12.450mA,用8508A数字多用表进行读数，最大允许误差±0.00575mA,可以认为在该范围内满足矩形分布，引入的测量不确定度分量为A.4相关性各输入量之间未发现有任何值得考虑的相关性。A.5不确定度概算将式(A.2)求偏导可得各分量的灵敏系数50mA,则灵敏系数为0.02mA-1各不确定度分量见表A.1。输出量程上|表A.1不确定度分量汇总表量估计值/mA标准不确定度/mA概率分布灵敏系数/mA-1不确定度分量/mA0.0014正态2.8×10~5—0.0500.0003正态6X10-00.0012矩形2.4×10~500.0033矩形6.6×10-5A.6合成标准不确定度ue(γ)=√u²(B)+u²(B,)+u²(δBw)+u²(δBo)=0.008%A.7扩展不确定度测量结果的分布可认为是正态分布，取包含因子k=2,故扩展不确定度为：U=0.016%A.8结果报告被校变送器在1000V,20Hz时，变送器电压测量输出为12.450mA,测量误差为一0.10%,其扩展不确定度U=0.016%,k=2。校准原始记录格式测量用变频电量变送器原始记录 校准使用的计量标准器信息标准器名称型号编号技术特征计量证书号有效期至1)电压输出负载电阻Ω频率/Hz输入值/V输出期望值/mA输出值/mA误差(%FS)测量不确定度(k=2)2)延时相移输出