利用表格對(duì)三相智能電能表示值誤差的不確定度評(píng)定

■文/范艷紅

利用表格對(duì)三相智能電能表示值誤差的不確定度評(píng)定

■文/范艷紅

電能表是列入國(guó)家強(qiáng)檢目錄的強(qiáng)制檢定的計(jì)量器具。智能電表是以智能芯片為核心，應(yīng)用計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)，具有電能計(jì)量、計(jì)費(fèi)、信息存儲(chǔ)與處理、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制的電度表。為了維護(hù)用電公平交易、電能監(jiān)測(cè)、電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)試，確保電能測(cè)量結(jié)果的可信性、有效性和質(zhì)量，有必要對(duì)電能表進(jìn)行不確定的評(píng)定。依據(jù)JJG596—2012《電子式交流電能表檢定規(guī)程》，通過分析檢定中對(duì)示值誤差有影響的各分量，并充分利用Eexcel表格功能進(jìn)行計(jì)算和有效合成，對(duì)三相智能電能表示值誤差測(cè)量不確定度的評(píng)定過程和方法進(jìn)行探討。

在JJG596—2012《電子式交流電能表》中，明確了電能表平衡負(fù)載和不平衡負(fù)載下應(yīng)調(diào)定的負(fù)載點(diǎn)和基本誤差限，給出了檢定時(shí)示值誤差的計(jì)算公式，在實(shí)際評(píng)定中結(jié)合自己的工作經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)體會(huì)，就如何正確分析和計(jì)算三相智能電能表檢定示值誤差的不確定度做如下探討。

測(cè)量不確定讀的評(píng)定條件

一是測(cè)量依據(jù)：JJG596—2012《電子式交流電能表檢定規(guī)程》。

二是測(cè)量方法：比較法。

三是測(cè)量條件：溫度(20±2)℃，相對(duì)濕度（50%～70%）RH。

四是測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：三相智能電能表檢定裝置WT-Z3D，準(zhǔn)確度等級(jí)0.05級(jí)。

五是被測(cè)對(duì)象：12臺(tái)0.5S級(jí)三相智能電能表，其規(guī)格為參比電壓220V，參比電流3×1.5（6）A，經(jīng)互感器接入。

六是測(cè)量方法：將被檢表按規(guī)定安裝在裝置上，接好連接線，用標(biāo)準(zhǔn)功率表測(cè)定調(diào)定的恒定功率，或用標(biāo)準(zhǔn)功率源確定功率，同時(shí)用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)時(shí)器測(cè)量電能表在恒定功率下輸出若干脈沖所需時(shí)間，該時(shí)間與恒定功率的乘積所得實(shí)際電能，與電能表測(cè)定的電能相比較來(lái)確定電能表的相對(duì)誤差。

七是評(píng)定結(jié)果的使用：符合上述條件的測(cè)量結(jié)果，一般可參照使用本不確定度評(píng)定方法。

數(shù)學(xué)模型

式中：γ——被檢電能表的相對(duì)誤差，%；

m——實(shí)測(cè)脈沖數(shù)，即電能表有誤差時(shí)在Tn（s）內(nèi)顯示的脈沖數(shù)。

m0——算定（或預(yù)置）脈沖數(shù)。

各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定

輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度主要由三個(gè)方面：

一是重復(fù)性條件下被測(cè)電能計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置測(cè)量重復(fù)性引起的，并進(jìn)行多組測(cè)量獲得合并樣本標(biāo)準(zhǔn)差采用A類評(píng)定方法。

二是被檢表相對(duì)誤差數(shù)據(jù)修約引入的不確定度分量,采用B類評(píng)定方法。

三是由標(biāo)準(zhǔn)裝置的最大允差引入，屬B類不確定度。

1、不確定度分量u1的評(píng)定

測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，采用A類評(píng)定方法。選定12臺(tái)同規(guī)格型號(hào)被檢表，在電壓220V，電流In，平衡負(fù)載和不平衡負(fù)載，功率因數(shù)cosφ＝1.0，cosφ＝0.5L，cosφ＝0.8C處相應(yīng)負(fù)載點(diǎn)進(jìn)行檢定，每臺(tái)表重復(fù)測(cè)量4次，得到測(cè)量列，可按規(guī)范化常規(guī)測(cè)量，合并樣本標(biāo)準(zhǔn)差評(píng)定其A類不確定度，最終測(cè)量結(jié)果為兩次測(cè)量的平均值，因此按公式（1）計(jì)算出各測(cè)量點(diǎn)的A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1，(見表1、2)。

表1 平衡負(fù)載時(shí)測(cè)量列及u1

表2 不平衡負(fù)載時(shí)測(cè)量列

2、修約導(dǎo)致的不確定度分量u2的評(píng)定

因?yàn)樽C書中給出的測(cè)量結(jié)果是化整后的測(cè)量結(jié)果，因此數(shù)據(jù)修約將產(chǎn)生不確定度，0.5S級(jí)表的化整間隔為0.05%，即分散區(qū)間的半寬為0.025%，在此區(qū)間服從均勻分布(k=則標(biāo)準(zhǔn)不確定度u=0.025%

3.不確定度分量u3的評(píng)定

由標(biāo)準(zhǔn)裝置的最大允差引入，屬B類不確定度，均勻分布，區(qū)間半寬為MPEV，根據(jù)JJG596—2012《電子式交流電能表檢定規(guī)程》中6.2.2.1表7得到檢定裝置的最大允許誤差（見表3）

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度及擴(kuò)展不確定度

各輸入量估計(jì)值彼此不相關(guān)，可直接合成，則用公式：

計(jì)算結(jié)果；取k=2，則Ur=2uc，各測(cè)量點(diǎn)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度及擴(kuò)展不確定度（見表4）。

不確定度報(bào)告：在電壓220V，電流In，各測(cè)量點(diǎn)擴(kuò)展不確定度如表5所示，k=2，且小于各測(cè)量點(diǎn)最大允差絕對(duì)值的1/3,（見表5）。

表3 u3匯總表

表4 相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度及擴(kuò)展不確定度一覽表

表5 擴(kuò)展不確定度報(bào)告

結(jié)束語(yǔ)

通過以上分析和計(jì)算，我們看到三相智能電能表示值誤差的不確定度評(píng)定較為復(fù)雜，但文中引用大量數(shù)據(jù)充分利用了EXEL表格作用進(jìn)行了綜合評(píng)定，簡(jiǎn)化了計(jì)算步驟；其次，對(duì)應(yīng)正確的數(shù)學(xué)模型、主要分量、對(duì)規(guī)程中基本的負(fù)載點(diǎn)進(jìn)行了評(píng)定，按照以上方式可對(duì)所有的測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的評(píng)定。

（作者單位：山西省晉中市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試所）