直流標(biāo)準(zhǔn)表中直流電能測(cè)量不確定度的評(píng)定

童小戈 何獻(xiàn)華

摘 要：近年來，隨著科技發(fā)展、節(jié)能減排政策的落實(shí)，直流電能測(cè)量技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)和科研實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮著日益廣泛的應(yīng)用，直流電能計(jì)量越來越重要，直流電能表得到了廣泛應(yīng)用。為了保證電動(dòng)汽車、軌道交通、太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域的直流電能計(jì)量的準(zhǔn)確性，保證能源交易的公平公正，對(duì)直流電能表的日常檢定、校準(zhǔn)尤為重要。對(duì)檢定、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)果的評(píng)估也是其中一項(xiàng)重要的工作，分析了用直流電能表檢定裝置檢測(cè)直流標(biāo)準(zhǔn)電能表所得測(cè)量結(jié)果的測(cè)量不確定度，其測(cè)量不確定度的影響量有3個(gè)主要因素：測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性、直流電能表檢定裝置測(cè)量誤差和數(shù)據(jù)修約引入的誤差。這對(duì)直流標(biāo)準(zhǔn)電能表的校準(zhǔn)工作有直接的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：直流標(biāo)準(zhǔn)表;直流電能;測(cè)量不確定度

1 概述

依據(jù)《直流標(biāo)準(zhǔn)電能表》地方檢定規(guī)程，在規(guī)定的參比條件下，用0.01級(jí)直流電能表檢定裝置檢定0.02級(jí)高精度直流標(biāo)準(zhǔn)表中的直流電能。在給定電壓100V，電流100A的情況下，被檢表測(cè)得的電能值與直流標(biāo)準(zhǔn)表測(cè)得的電能值相比較，確定相對(duì)誤差γ（%）。

2 數(shù)學(xué)（測(cè)量）模型

3 方差及靈敏系數(shù)

由式（1）求得靈敏系數(shù)為：

不確定度傳播律為：

4 影響量（輸入量）的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

主要由被檢表測(cè)量重復(fù)性引起的不確定度分量u（γ1），采用A類評(píng)定;檢定裝置測(cè)量誤差γ2引起的不確定度分量u（γ2）和被檢表誤差修約γ3引起的不確定度分量u（γ3），采用B類評(píng)定。

（1）A類不確定度各分量可用實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差表征。在重復(fù)性條件下，測(cè)量直流標(biāo)準(zhǔn)表中的直流電能U=100V，I=100A點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，相鄰兩次測(cè)量之間在相同的條件下，較短時(shí)間內(nèi)完成，其測(cè)量誤差數(shù)據(jù)見表1：

測(cè)量次數(shù)n=10;誤差的平均值為：

標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值為：

其中：n：對(duì)每個(gè)負(fù)載點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)測(cè)量的次數(shù)，γi：第次測(cè)量得出的相對(duì)誤差（%）。

在常規(guī)測(cè)量中，通常取兩次測(cè)量誤差的平均值作為測(cè)量結(jié)果：

（2）檢定裝置測(cè)量誤差γ2引起的不確定度分量u（γ2）：

直流電能表檢定裝置的最大允許誤差為±0.01%，屬均勻分布，k=3，則：

（3）被檢表誤差修約γ3引起的不確定度分量u（γ3）。

此測(cè)量結(jié)果化整間隔為0.002%，則化整引入的不確定度為0.002%，區(qū)間的半寬度為0.001%，服成均勻分布：

5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

列出標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表：

直流電能表檢定裝置的測(cè)量范圍為U：（0.0005～1100）V，I：（0.001～600）A，在對(duì)直流標(biāo)準(zhǔn)電能表進(jìn)行檢定時(shí)，全量程所采用的測(cè)量方法相同，在測(cè)量不確定度的評(píng)定中，所有B類均相同，只存在不同測(cè)量點(diǎn)位其A類不確定度分量的不同，建議犧牲一些點(diǎn)位的較小測(cè)量不確定度，不同測(cè)量方式取其最大的測(cè)量不確定度。

6 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

取包含因子k=2，U=kuc（γ）=2×0.0059%=0.0118%≈0.012%。

7 報(bào)告測(cè)量不確定度

在U：（0.0005～1100）V，I：（0.001～600）A時(shí)，該0.02級(jí)直流標(biāo)準(zhǔn)電能表電能誤差的測(cè)量不確定度為：U=0.012%，k=2。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉飛翔，李華，羅穎，謝小軍.電子式直流電能表測(cè)量值的測(cè)量不確定度評(píng)定[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2017-12-30.