电能表检测能力验证方案设计

宋均正，江鹏，邬智江

（广东省计量科学研究院，广东广州，510405）

0 引言

电能表属于国家重点管理的计量器具，依据国家市场监督管理总局2019年第48号文通知要求，电能表实行P+V（即型式批准+强制检定）的监管方式[1]。国内许多电能表研发、生产商，省、市电网计量中心，省、市计量院及第三方检测机构等都取得了电能表相关CNAS检测项目认可。但截至目前，国内开展的电能表相关比对、能力验证活动等均是依据JJG596、JJG1085等国家检定规程进行“电能误差”参数的校准，检测项目一个没有。

能力验证作为重要的外部质量评价活动，寻求并参加能力验证是合格评定机构的责任和义务。但众多取得电能表CNAS检测项目认可的实验室却找不到合适的第三方机构参加能力验证活动，从而满足能力验证最低频次要求[2]。广东省计量科学研究院于2018年11月取得PTP认可证书，是校准领域第一家获得PTP认可证书的法定计量机构，并在2019、2020年成功组织了电能表校准能力验证计划。本文将结合校准领域开展的经验，探讨电能表检测领域的能力验证方案设计。

1 电能表检测项目分类

以JJF 1245.1-2019为检测依据，参照附表B试验项目列表[3]，将电能表检测项目划分为定量类和定性类两种。如初始固有误差试验、自热试验、影响量试验等，通过测量得到的数据与误差限进行比较判定的试验项目属于定量类；如起动试验、无负载条件试验（潜动试验）、脉冲电压试验等，直接给出合格与否判定的试验项目属于定性类。本文主要以“温度系数试验”为例，探讨定量类试验项目的能力验证方案设计。

2 多家实验室参加的能力验证方案设计

2.1 样品制备

委托电能表专业制造厂提供同一批次、同一型号规格的10只电能表作为样品，每只电能表出厂调定电能误差随机分布在-0.5%～+0.5%之间，以防止串通。本次选取8只电能表做为样品传递，其余2只做为备样。

2.2 样品均匀性检验

2.2.1 样品启用前的均匀性检验

样品启用前，对10个样品进行全检，每个样品重复测量2次，采用单因子方差分析法[4]，检验样品的均匀性。计算公式如下：

2.2.2 样品返回后的均匀性检验

样品返回后，对8个样品进行全检，每个样品重复测量2次，按照“SS≤0.3σ准则”[4]，检验样品的均匀性。

σ是能力验证计划中能力评价标准偏差的目标值，本次能力验证计划设计中σ为使用“算法A”[2]计算得到的稳健标准差s*。

以“-25℃～-10℃，PF=1，Itr”试验点为例，测试数据见表1～表 3。

表1 样品均匀性检验数据

表2 样品启用前的均匀性检验统计结果

表3 样品返回后的均匀性检验统计结果

2.3 样品稳定性检验

2.3.1 样品首次启用前的稳定性检验

稳定性检验在均匀性检验完成之后进行，并对全部10个样品进行稳定性检验测试。考虑到“温度系数试验”检测项目的特殊性（试验需在不同的温度环境中开展），高湿度和运输过程中的振动是对样品特性值可能产生影响的主要条件，因此稳定性方案设计如下：

（1）取均匀性检验的“c1”数据作为稳定性检验的1次数据；

（2）将10个样品按要求进行包装，参照GB/T 4857.23-2012附录C进行振动试验后[5]，再将样品在潮态环境（环境温度：30℃，相对湿度：93%）下静置4天，预处理24小时后进行第2次稳定性检验，判定依据采用“t检验法”，公式如下：

2.3.2 样品返回后的稳定性检验

样品返回后，稳定性方案设计如下：

（1）取均匀性检验的“c3”数据作为稳定性检验的1次数据；

表4 样品返回后的稳定性检验统计结果

2.4 检测方法

参照JJF 1245.1-2019中第9.3.2的试验方法[3]，在参比电压、试验温度点：-25℃、-10℃、5℃、23℃、40℃下，分别进行以下误差试验点的校准：PF=1/0.5L，Itr、10Itr、Imax。平均温度系数通过下式计算得出：

对于每一个温度间隔，仪表放置于温度试验箱直至温度稳定（通常在每一温度点保持2h以上），测试仪表误差。

2.5 指定值及其不确定度的确定

2.6 能力评价原则

根据z比分数进行能力评价，计算公式如下：

3 一对一能力验证方案设计

3.1 样品制备

样品制备同3.1，任选其中2只作为一对一能力验证（也叫测量审核）样品，其中1只为备样。

3.2 样品稳定性检验

计划采用样品发送前、样品返回后2次的测量数据，并计算温度系数变差值。当变差值小于参考值的不确定度时，则认为比对样品的稳定性符合要求。

3.3 检测方法

检测方法同2.4。

3.4 指定值及其不确定度的确定

选取本院实验室在样品发送前测量值和样品返回后测量值的平均值，作为本次一对一能力验证的参考值。以我院针对该样品进行的测量不确定度评定值，作为一对一能力验证的不确定度值。

3.5 能力评价原则

根据归一化偏差En值进行能力评价，En值计算公式如下：

式中，x为参加实验室的测量结果，X为指定值，Ulab为参加实验室测量结果的不确定度，Uref为指定值的不确定度，k=2。

4 小结

目前，电能表检测领域的能力验证还是空白，但其作为一种合格评定活动，越来越受到企业、第三方检测实验室的重视，有必要组织该领域的能力验证计划。通过参加能力验证计划，不仅可以评定实验室从事电能表检测的能力，识别合格评定机构管理和技术能力可能存在的问题和风险，其也是认可机构加入和维持国际相互承认协议（MRA）的必要条件之一。本文针对电能表检测项目“温度系数试验”设计的能力验证计划，为开展电能表检测领域关键项目的能力验证提供了实施方案，相信随着能力验证计划的开展，也必将促进全国电能表检测技术的不断提升。