測量用電壓互感器校準(zhǔn)能力驗證結(jié)果分析

趙 威 劉 浩

（中國電力科學(xué)研究院有限公司）

0 引言

測量用電壓互感器是我國電力系統(tǒng)廣泛使用的測量／計量用一次設(shè)備，多用于實驗室進行量值傳遞的標(biāo)準(zhǔn)互感器，其計量性能的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到溯源數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和貿(mào)易結(jié)算的公正公平［7］。

能力驗證是利用實驗室間比對確定實驗室的檢測／校準(zhǔn)能力或檢查機構(gòu)的檢測能力。能力驗證與現(xiàn)場評審是CNAS對合格評定機構(gòu)能力進行評價的兩種主要方式。對于進行測量用電壓互感器校準(zhǔn)的實驗室可將能力驗證用作有效的外部質(zhì)量保證活動，并將其作為內(nèi)部質(zhì)量活動的補充［1］［8］。

為保證全國電力系統(tǒng)測量用電壓互感器的量值統(tǒng)一，國家高電壓計量站組織測量用電壓互感器校準(zhǔn)能力（比值誤差、相位誤差）的能力驗證計劃活動?；顒右試腋唠妷河嬃空緸橹鲗?dǎo)實驗室，各個地區(qū)省級電科院為參比實驗室，進行110kV測量用電壓互感器能力驗證計劃活動。

1 能力驗證計劃的實施

1.1 傳遞物品

本次計劃采用兩臺高穩(wěn)定度單級電壓互感器作為物品，其中一臺作為主物品（見表1），另一臺作為次物品（見表2）。主物品和次物品參數(shù)相同，本次計劃中主要采用主物品傳遞。為保證物品穩(wěn)定性，物品互感器為非補償電壓互感器。

表1 主物品的基本信息

表2 次物品的基本信息

1.2 傳遞物品穩(wěn)定性

本次計劃使用的物品為主導(dǎo)實驗室互感器能力驗證物品庫中的物品。在計劃過程中，物品離開和返回主導(dǎo)實驗室均進行穩(wěn)定性考核，為了監(jiān)控物品在計劃中的穩(wěn)定性，并將穩(wěn)定性量化，本次計劃能力評定中考慮了物品穩(wěn)定性的影響。

穩(wěn)定性判定準(zhǔn)則應(yīng)根據(jù)JJG314《測量用電壓互感器》中穩(wěn)定性要求：在溯源周期（2年或更長）內(nèi)互感器的誤差變化不得大于誤差限值的1／3為依據(jù)，同時必須實際考慮樣品制備，后期統(tǒng)計評價影響等方面［6］。

長期穩(wěn)定性判定準(zhǔn)則：樣品長期穩(wěn)定性至少應(yīng)滿足樣品指定級別誤差限值的1／5。

短期穩(wěn)定性判定準(zhǔn)則：樣品短期穩(wěn)定性至少應(yīng)滿足樣品指定級別誤差限值的1／10。

1.3 傳遞物品指定值

本次計劃物品的指定值采用參考值法確定，即由國家高電壓計量站給出的參考值作為指定值，參考值直接溯源到國家高電壓計量站的工頻電壓比例標(biāo)準(zhǔn)（社會公用計量標(biāo)準(zhǔn)），如表3所示。

表3 指定值及其測量不確定度

1.4 參比實驗室測量結(jié)果

參比實驗室測量結(jié)果，如表4所示。

表4

2 結(jié)果評價

2.1 結(jié)果評價方法

對參加者提交的結(jié)果，按照下式計算En值：

式中，XLAB為參加者的結(jié)果；XREF為指定值；ULAB為參加者結(jié)果的測量不確定度；UREF為指定值的測量不確定度；USTA為物品穩(wěn)定性引起的測量不確定度；ULAB、UREF和USTA的包含因子均為2。

本次計劃采用En值對結(jié)果進行評定，但En值大小并不表明參加者結(jié)果與指定值的接近程度，它只表明參加者結(jié)果是否符合參加者提供的測量不確定度［4］。

2.2 評價準(zhǔn)則

按以下準(zhǔn)則評價參加者結(jié)果：

｜En｜≤1則參加者結(jié)果為滿意；

｜En｜＞1則參加者結(jié)果為不滿意。

2.3 結(jié)果圖示

為了清晰地表示各參加者的結(jié)果，將每一個參加者的實驗室偏倚估計值即（XLAB-XREF）和偏倚估計值的不確定度用圖形表示實驗室偏倚估計值用◆表示，實驗室偏倚估計值向上和向下延伸的線段代表實驗室偏倚估計值的測量不確定度從圖中可以直觀看出各參加者的結(jié)果。

20%測量點（5VA，cosΦ＝1.0），如圖1所示。

圖1

100%測量點（5VA，cosΦ＝1.0），如圖2所示。

圖2

20%測量點（5VA，cosΦ＝1.0），如圖3所示。

圖3

100%測量點（5VA，cosΦ＝1.0），如圖4所示。

圖4

2.4 E n值的分析

4家參加者提交的校準(zhǔn)結(jié)果均為滿意，滿意率為100%，如表5所示。

表5

2.5 技術(shù)分析和建議

（1）物品實際二次負荷

各實驗室應(yīng)對測量回路中使用的電壓互感器負荷箱進行量值溯源，保證其滿足標(biāo)稱的技術(shù)參數(shù)。

（2）標(biāo)準(zhǔn)器與誤差測量儀器

確認(rèn)選用的標(biāo)準(zhǔn)器與誤差測量儀器（互感器校驗儀）的技術(shù)要求符合規(guī)程規(guī)定，檢查接線端子，應(yīng)無松動或開路等缺陷，確保接觸良好；互感器校驗儀開機顯示及功能切換等正常；電壓互感器負荷箱使用的負荷符合標(biāo)稱的技術(shù)參數(shù)。

（3）誤差測量線路

采用比較法進行誤差測量，并依據(jù)比較法線路按規(guī)程方法和線路進行接線，測差線應(yīng)采用屏蔽線，參考端或測差端不能接反，接線完畢應(yīng)進行檢查確認(rèn)。

標(biāo)準(zhǔn)器為標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器時，根據(jù)誤差測量裝置類型，選擇從高電位端取出差壓或從低電位端取出差壓進行誤差測量。當(dāng)差壓從低電位端取出時，對實驗室接地系統(tǒng)和測量系統(tǒng)有較高的要求，當(dāng)試驗人員對數(shù)據(jù)產(chǎn)生懷疑時，應(yīng)采用高電位端取出差壓進行驗證，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

（4）校準(zhǔn)過程

參加者在校準(zhǔn)過程中應(yīng)完全按照計劃發(fā)布的作業(yè)指導(dǎo)書中要求進行重復(fù)性測量，避免重復(fù)性測量次數(shù)過多或沒有包含上升或下降校準(zhǔn)結(jié)果的影響。

（5）不確定度評定

在進行不確定度評定時，參加者應(yīng)合理考慮不確定度分量，并進行合理的評定，客觀反映參加者的技術(shù)能力。

3 結(jié)束語

在測量用電壓互感器校準(zhǔn)能力驗證計劃中，常使用En值來評定某一參加者的每一個單獨結(jié)果。但En值并不表明哪個參加者的結(jié)果最接近指定值，它只表明其測量結(jié)果是否符合參加者聲稱的不確定度。因此，參加者不因盲目追求較小的測量不確定度，而因切合自身實驗室的需求，評定合理的聲稱不確定度即可。

通過測量用電壓互感器校準(zhǔn)能力驗證，證實參加者實驗室對程序、方法和人員運作的有效控制，提升實驗室的可信度，確保測量用電壓互感器的量值統(tǒng)一，為以后開展電能計量檢定校準(zhǔn)工作增強信心。