0.01级三相电能表标准装置检定或校准结果的不确定评定实例分析

国网湖北省电力有限公司 刘莉

0 引言

按照《中华人民共和国计量法》、JJF1033-2016《计量标准考核规范》规定，电力企业根据需要，建立的本单位使用的计量标准器具，其各项最高计量标准经有关人民政府计量行政部门主持考核合格，取得《计量标准考核证书》后使用。计量标准考核是对计量标准测量能力的评定和利用该标准开展量值传递资格的确认。

0.01 级三相电能表标准装置作为省级电力系统最高等级的计量标准，在标准建立过程中其测量方法、数学建模、各输入量的标准不确定度分量的评定是否合理，检定结果的验证方法是否正确以及验证结果是否满意，都将涉及到对0.01级电能表检定装置其测量结果可靠程度的定量评定，是评定计量标准测量能力的重要依据。

本文结合实际工作中测得真实数据，对0.01级标准电能表及其配套设备组合而成的电能表标准装置进行不确定度评定，反应其真实的测量能力。

1 检定或校准结果的不确定度评定

测量不确定度是根据所用到的信息，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，是对测量结果可能误差的度量，是定量说明测量结果质量好坏的一个参数，也是评判实验室检测质量控制水平的依据之一。

1.1 测量方法

根据JJG1085-2013《标准电能表》检定规程，在规程规定的参比条件下，对比对样品0.01级三相标准功率电能表RD33-434电能基本误差进行校准。采用的“标准表法”将标准表与被检表同时测定的电能值相比较，即能确定被检表的相对误差。被检电能表的测量误差（相对误差）按下式计算：

式中，γ0为标准表或校准/检定装置的已定系统误差(%)，不需更正时γ0=0。m为实测脉冲数。m0为算定（或预置）的脉冲数。

测量标准及被试表的技术参数见表1、表2。

表1 测量标准技术参数表

表2 被试表技术参数表

表3 测量重复性原始记录 温度 ：20.4℃ 湿度 ：49%RH 频率 ：50.0赫兹

表4 A 类标准不确定度分量 温度 ：20.4℃ 湿度 ：49%RH 频率 ：50.0赫兹

1.2 数学模型

计量标准测定有功电能表时测量结果的数学模型 γH=γw0+γ0+γw1+γw2+γw3，(1)

其中：γ0为标准器的相对误差（%）。

一台三相电能表的A、B、C相；或三台单相电能表，如果是一台三相电能表作为整体考虑，则可用γ0代替（γa+γb+γc）/3，其他类推。

γw0为计量标准测量的被测电能表的相对误差（%）；γW1为标准器的上级传递误差（%）；当用该点的示值误差时，取上级给出的该点测量不确定度，当用技术指标时（均匀分布考虑），不需要上级传递的不确定度；γW2为装置中导线压降误差（%）；γW3为标准器误差化整的误差（%）。

1.3 方差和灵敏系数

当全部输入量Xi是彼此独立或不相关时，合成标准不确定度uc2（y），由下式得出：

(1)式中各量为非相关量，由(1)式得出方差为∶

则灵敏系数∶

1.4 标准不确定度分量的评定

测量结果的标准不确定度各分量由上述各项误差（输入量）的标准不确定度评定，根据各分量来源采用A类或B类评定。

1.4.1 A类不确定度的评定

1.4.1.1 测量重复性引入的标准不确定度分量u0

根据JJG1085-2013标准电能表检定规程，在0.01级三相电能表标准装置上，对被检电能表RD-33-233(0.01级，编号：300666)的个负载点分别进行10次等精度的测量，计算标准偏差作为每种测量范围的A类不确定度。测量数据见表3、表4：

表3中测量次数n=10；误差的平均值为：

用贝塞尔公式计算实验方差S（εi）也即是Sn，则：

标准偏差估计值为：

式中：n—对每个负载点进行重复测量的次数。

εi—第i次测量得出的相对误差（%）

—各次测量得出的相对误差的平均值（%）

表5 B不确定度分量

表6 不确定度汇总表（k=2）

表7 检定或校准结果的验证表

1.4.2 B类不确定度的评定

1.4.2.1 标准器技术指标引入的不确定度分量u1

三相电能计量标准装置标准器的准确度等级为0.01级，取区间半宽为0.01%，按均匀分布考虑，包含因子则由标准器技术指标引入的标准不确定度分量

1.4.2.2 装置中导线压降误差引入的不确定度分量u2

JJG597-2005《交流电能表检定装置》中要求，无接入电压互感器的装置，标准表和被检表的同相两对电压同名端钮间电位差之和与输出电压的百分比应不超过装置最大允许误差的1/6，该装置准确度等级为0.01级，故由装置中导线压降可能引起的最大误差为0.01%/6=0.002%，服从均匀分布，则由装置中导线压降误差引入的不确定度分量

1.4.2.3 ，标准器误差化整的误差引入的不确定度分量u3

因给出的测量结果是经过数据修约（化整后）的，因此数据修约将产生不确定度，0.01级标准电能表的修约间距为0.001%，分散区间半宽为读数位数的1/2，即0.0005%，此区间服从均匀分布k=√3，则由标准器误差化整的误差引入的不确定度分量

1.4.2.4 ，B类不确定度分析一览表如表5

1.5 合成标准不确定度及扩展不确定度

由公式

可计算得出各负载点合成标准不确定度。

被测量接近正态分布，取k=2，由公式U=kui可计算得出各负载点扩展不确定度。

计算结果如表6。

2 检定或校准结果的验证

计量标准的测量不确定度的验证是对以上给出的不确定度的合理性的检验。

采用传递比较法，选用一台计量标准测量稳定性好的被测电能表（美国RADIAN公司的RD-33-234型标准电能表，编号为300666，0.01级），然后将该被测电能表送上一级计量标准的部门进行测量。若本计量标准和上一级计量标准的扩展不确定度（k=2）分别为Ulab和Uref，它们的测量结果分别为yiab和yref，则应满足：

结束语

本文对0.01级电能表标准装置检定或校准结果的不确定度进行了详细评定，该结论与国家电网公司组织的电能表能力验证活动中取得的满意结果一致，技术上确保了湖北省级标准电能表标准装置使用的合理与可靠，保证了省级电力系统电能量值传递的准确性。

在日常标准电能表检定、校准工作中，电能表标准装置的检定或校准结果的不确定度评定全过程可参照本文实施。

1.《中华人民共和国计量法》

2.JJF1033-2016《计量标准考核规范》

3.JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》

4.JJG1085-2013《标准电能表》

5.JJG597-2005《交流电能表检定装置》