0.2S級(jí)電流互感器檢定結(jié)果不確定度評(píng)價(jià)

摘要：取0.2S級(jí)電流互感器為實(shí)驗(yàn)樣品，以檢定規(guī)程《測(cè)量用電流互感器》（JJG 313—2010）及《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》（JJF 1059—1999）為測(cè)量依據(jù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行了誤差測(cè)試，并對(duì)其測(cè)量結(jié)果不確定度進(jìn)行了評(píng)定，通過(guò)評(píng)定結(jié)果，指出了影響測(cè)量結(jié)果不確定度的因素。

關(guān)鍵詞：電流互感器;誤差;不確定度

0? ? 引言

測(cè)量誤差是指測(cè)量值與真值之間的差值，是用來(lái)評(píng)價(jià)測(cè)量結(jié)果與真值的接近程度。但是測(cè)量誤差只針對(duì)該次測(cè)量的結(jié)果，并不能證明測(cè)量過(guò)程是持續(xù)受控的，且測(cè)量誤差不能保持穩(wěn)定一致。由此可見(jiàn)，這種測(cè)量結(jié)果評(píng)價(jià)方法并不確切。測(cè)量不確定度是“表征合理地賦予被測(cè)量之值的分散性，與測(cè)量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)”。由此可見(jiàn)，測(cè)量不確定度比測(cè)量誤差更精確，所以不確定度已逐漸取代誤差成為評(píng)定測(cè)量結(jié)果可靠性的指標(biāo)。在誤差理論基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)誤差數(shù)值進(jìn)行一系列的分析計(jì)算，可以得出測(cè)量值的不確定度。根據(jù)數(shù)值評(píng)定方法的不同，不確定度評(píng)價(jià)可以分為A類評(píng)定、B類評(píng)定。

1? ? 測(cè)量模型

1.1? ? 以實(shí)驗(yàn)樣品為例，建立不確定度評(píng)價(jià)函數(shù)

對(duì)測(cè)量過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)分析，列出測(cè)量過(guò)程中可能對(duì)電流互感器不確定度造成影響的輸入量，并建立評(píng)價(jià)函數(shù)：

1.2? ? 測(cè)量依據(jù)

《測(cè)量用電流互感器》（JJG 313—2010）檢定規(guī)程、《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》（JJF 1059—1999）。

1.3? ? 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及環(huán)境

被檢互感器為0.2S級(jí)電流互感器，變比為100/5 A;標(biāo)準(zhǔn)為0.02S級(jí)電流互感器，參數(shù)：0.001 A≤一次電流I1≤500 A，0.1 A≤一次電流I2≤5 A;溫度為20 ℃;濕度為65%。

1.4? ? 測(cè)量原理

在規(guī)程規(guī)定的條件下，采用比較法進(jìn)行測(cè)量，對(duì)負(fù)荷點(diǎn)（上升為1%、5%、20%、100%、120%負(fù)荷點(diǎn)，下降為5%、20%、100%負(fù)荷點(diǎn)）進(jìn)行校驗(yàn)，測(cè)量各負(fù)荷點(diǎn)的誤差，記錄多次各點(diǎn)比值差讀數(shù)和相位差讀數(shù)，求其算術(shù)平均值，再計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)差，記為不確定度。

2? ? 各不確定度的評(píng)定

2.1? ? 標(biāo)準(zhǔn)誤差引入的不確定度

對(duì)比實(shí)驗(yàn)選用標(biāo)準(zhǔn)電流互感器精度等級(jí)為0.02S級(jí)，且經(jīng)上級(jí)計(jì)量院檢定合格，符合技術(shù)要求指標(biāo)，其誤差服從均勻分布，包含因子k=。查規(guī)程可得在負(fù)荷點(diǎn)100%處比值誤差極限為±0.02%，相位誤差為±0.6′。比值不確定分量ux1（λ）=比值誤差極限/包含因子，差值不確定分量ux1（μ）=差值誤差極限/包含因子。計(jì)算得輸入量X1引入的比差不確定分量為uX1（λ）=0.02%/≈0.012%，角差不確定分量為uX1（μ）=0.6/≈0.346′。

2.2? ? 重復(fù)性測(cè)量引入的不確定度

測(cè)試樣品為0.2S級(jí)電流互感器，在重復(fù)測(cè)量的前提下，取cos β=1，下限負(fù)荷為5 VA，在負(fù)荷點(diǎn)100%處重復(fù)測(cè)量10次，得數(shù)據(jù)如表1所示。其不確定度采取A類評(píng)價(jià)。

2.3? ? 化整引入的不確定度

測(cè)量誤差結(jié)果計(jì)算出來(lái)后，需根據(jù)要求進(jìn)行修約，誤差示值進(jìn)行修約后將產(chǎn)生不確定度。查規(guī)程得知，0.2S級(jí)電流互感器比差化整間距為0.02%，則其半闊區(qū)間值為0.01%;角差化整間距為1′，則其半闊區(qū)間值為0.5′?；Y(jié)果誤差服從均勻分布，包含因子k=，不確定分量uX3=半闊區(qū)間值/包含因子，故由輸入量X3引入的比差不確定分量為uX3（λ）=0.01%/≈0.005 8%，角差不確定分量為uX3（μ）=0.5/≈0.289′。

2.4? ? 互感器校驗(yàn)儀引入的不確定度

本次選用準(zhǔn)確度等級(jí)為2的互感器負(fù)載箱且經(jīng)上級(jí)計(jì)量院檢定合格，符合技術(shù)要求指標(biāo)。互感器校驗(yàn)儀誤差服從均勻分布，包含因子k=。由規(guī)程可知，互感器校驗(yàn)儀的測(cè)量誤差應(yīng)小于被檢互感器誤差極限的1/10，在負(fù)荷點(diǎn)100%處比值誤差極限為±0.2%，相位誤差為±10′。比值不確定分量ux4（λ）=0.1×比值誤差極限/包含因子，差值不確定分量ux4（μ）=0.1×差值誤差極限/包含因子。計(jì)算得由輸入量X4引入的比差不確定分量為uX4（λ）=0.1×0.2%/≈0.012%，角差不確定分量為uX4（μ）=0.1×10/≈0.577′。

2.5? ? 調(diào)壓器、升流器等引入的不確定度

本次實(shí)驗(yàn)選用調(diào)壓器、升流器經(jīng)上級(jí)計(jì)量院檢定合格，符合技術(shù)要求指標(biāo)。其誤差服從均勻分布，包含因子k=2。查規(guī)程得知，調(diào)壓器、升流器等不確定度為不大于1/10，比值誤差極限為±0.000 5%，相位誤差極限為±0.015′。比值不確定分量ux5（λ）=0.1×比值誤差極限/包含因子，差值不確定分量ux5（μ）=0.1×差值誤差極限/包含因子。計(jì)算可得輸入量X5引入的比差不確定分量為uX5（λ）=2.5×10-7，角差不確定分量為uX5（μ）=0.007 5′。

2.6? ? 與檢定無(wú)關(guān)的磁場(chǎng)引入的不確定度

uX6為由與檢定無(wú)關(guān)的磁場(chǎng)誤差引入的不確定度分量，由規(guī)程可知，二次回路負(fù)荷對(duì)被檢互感器的影響應(yīng)小于其誤差極限的1/20，服從均勻分布，包含因子k=2。在負(fù)荷點(diǎn)100%處比值誤差極限為±0.2%，相位誤差為±10′。比值不確定分量ux6（λ）=0.05×比值誤差極限/包含因子，差值不確定分量ux6（μ）=0.05×差值誤差極限/包含因子。計(jì)算可得輸入量X6引入的比差不確定分量為uX6（λ）=0.005%，角差不確定分量為uX6（μ）=0.25′。

3? ? 合成不確定度的計(jì)算

當(dāng)測(cè)量結(jié)果由多個(gè)輸入量經(jīng)過(guò)一系列計(jì)算所得時(shí)，其不確定度也由各個(gè)輸入量的不確定度合成所得。所以，電流互感器比差的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4? ? 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

擴(kuò)展不確定度是指合理的測(cè)量數(shù)值大部分可望包含于此區(qū)間。一般來(lái)說(shuō)，測(cè)量數(shù)值落在2倍置信區(qū)間的概率為95%，取k=2，所以電流互感器比差的擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u（λ）=kuX（λ）=2×0.024%=0.048%，電流互感器角差的擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u（μ）=kuX（μ）=2×0.77′=1.54′。

5? ? 結(jié)語(yǔ)

本文依據(jù)《測(cè)量用電流互感器》（JJG 313—2010）檢定規(guī)程及《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》（JJF 1059—1999），通過(guò)對(duì)影響互感器檢定結(jié)果各個(gè)輸入量不確定度的分析，為電力行業(yè)檢定或校準(zhǔn)電流互感器提供了不確定度評(píng)定方法。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 測(cè)量用電流互感器：JJG 313—2010[S].

[2] 測(cè)量不確定度評(píng)定與表示：JJF 1059—1999[S].

收稿日期：2020-02-27

作者簡(jiǎn)介：吳嘉穎（1986—），男，廣東湛江人，工程師，從事電能計(jì)量工作。