电子式三相电能表误差测量结果的不确定度评定

电子式三相电能表误差测量结果的不确定度评定

摘要：测量不确定度是指表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。本文用一个实例对测量结果的不确定度进行了评定，分析了不确定度的来源、因素及过程。对相同的测量方法的其他测量过程也同样适用，可以作为一个模板来使用。

关键词：不确定度；测量结果；电子式；电能表

1、概述

依据JJG596—1999 《电子式电能表》检定规程，在环境温度为(20±2)℃，相对湿度为(60±15)%RH的条件下，采用0.02级电能表标准装置对0.1级电能表进行检定，测量的简要过程为：装置输出一定功率给被检表，并对被检表输出的脉冲进行累计，得到的电能值与装置给出的标准电能值比较，得到被检表在该功率时的相对误差。

评定结果的使用：符合上述条件的测量结果，一般可直接使用本不确定度的评定方法。

2、数学模型

式中：——被检电能表的相对误差，%；

——标准装置测得的相对误差，%；

——标准装置的修正值，%。

3、各输入量的标准不确定度分量的评定

由重复性条件下被测电能表和标准装置测量重复性引起的不确定度，采用A类评定方法；由以下来源引入的不确定度采用B类评定方法：1.标准装置的误差引入的不确定度；2. 电压回路接入标准表与被检表端钮间的电位差引入的不确定度；3.被检表相对误差数据修约产生的不确定度；4.若标准装置给出了修正值，应考虑修正值的不确定度。

3.1不确定度分量u()的评定

对1台0.1级被检电能表，在额定电压220V和负载电流等于5A，功率因数为1.0时，在重复性条件下进行10次独立测量，按贝塞尔公式计算测量数据的标准偏差S，如表2。

单次测量结果实验标准差

式中：—第i次测量时被检装置的相对误差（％）

—各次相对误差Ei的平均值，=（E1+E2……En）／n（％）

n—重复测量的次数，n选取10次

实际工作中，以2次测量值的平均值为测量结果，

所以u()＝S/= 0.00036％

3.2不确定度分量u()的评定

假设不对测量结果进行修正(或标准装置并没有给出修正值)，此时输入量的标准不确定度u()来源于以下3个方面：

1. 标准装置误差引入的不确定度：

用0.02级电能表标准装置检定0.1级标准电能表，在额定电压220V和负载电流5A，功率因数为cosφ=1.0时，标准装置误差限值为±0.02%，即分散区间的半宽为a=0.02%，在此区间可认为服从均匀分布(k=)，则标准不确定度u()=0.02%/=0.0115%。

2. 电压回路接入标准表与被检表端钮间的电位差引入的不确定度：

规程要求，电压回路接入标准表与被检表端钮间的电位差与被检电能表额定电压的百分比应不超过装置准确度等级的1/6。即a=1/6*0.02%=0.0033%，k=，u()=0.0033%/=0.0019%

3. 被检表相对误差数据修约产生的不确定度：

0.1级表的化整间隔为0.01%，即分散区间的半宽为a=0.005%，在此区间服从均匀分布()，则标准不确定度u=0.005%/=0.0028%。

4、合成标准不确定度的评定

4.1灵敏系数

不确定度分量的灵敏系数为1。

4.2各标准不确定度汇总表

各标准不确定度汇总如表3。

4.3合成标准不确定度的计算

各输入量认为彼此不相关，合成标准不确定度= 0.013%。

5、扩展不确定度的评定

取包含因子k=2，扩展不确定度Urel为：Urel = kucrel = 2× 0.013 % = 0.026 %

6、不确定度的报告

在额定电压220V和负载电流等于5A，功率因数为cosφ=1.0 时示值误差测量结果的扩展不确定度为：Urel= 0.026%，k=2。

通过以上分析可知，在各不同负载点计算出来的测量结果不确定度基本上是一样的。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家计量技术规范．测量不确定度评定与表示．JJF1059-1999．北京：中国计量出版社，2000

[2]中华人民共和国国家计量技术规范.电子式电能表．JJG596-1999．北京：中国计量出版社，2000

[3]中国计量测试学会主编．一级注册计量师基础知识及专业实务．北京：中国计量出版社,2009

[4]陈向群主编．电能计量技能考核培训教材．北京：中国电力出版社,2005.

[5]范巧成主编．测量不确定度评定的简化方法与应用实例．北京：中国电力出版社,2007

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。