0.002S級雙級電流互感器校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度評定方法

劉 罡，張 娜，曾 輝，孫法治，郭長彪

(1. 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006；2. 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，遼寧 沈陽 110015；3.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司,遼寧 沈陽 110006)

0.002S級雙級電流互感器校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度評定方法

劉 罡1，張 娜2，曾 輝1，孫法治3，郭長彪3

(1. 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006；2. 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，遼寧 沈陽 110015；3.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司,遼寧 沈陽 110006)

校準(zhǔn)不確定度能夠全面說明計量設(shè)備校準(zhǔn)能力的優(yōu)劣，成為考核電能計量標(biāo)準(zhǔn)裝置綜合性能的重要依據(jù)，文中以實例給出0.002S級雙級電流互感器不確定度評定方法及其驗證方法，評定結(jié)果給出了校準(zhǔn)不確定度的可靠程度，為電流互感器的校準(zhǔn)工作提供參考。

雙級電流互感器；不確定度；校準(zhǔn)結(jié)果；評定與驗證

檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度是指表征合理地賦予被測量值的分散性與檢定或校準(zhǔn)結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)。隨著計量科學(xué)的飛速發(fā)展，檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度評定已逐步取代誤差示值成為評定測量結(jié)果可靠性的重要指標(biāo)。檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度建立在誤差理論的基礎(chǔ)上，并根據(jù)其數(shù)值評定方法的不同分為A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度和B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度。目前，各計量研究機(jī)構(gòu)對傳統(tǒng)單級電流互感器的檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度評定較多，對雙級電流互感器不確定度評定很少。本文針對該問題，在大量雙級電流互感器重復(fù)性試驗的基礎(chǔ)上，分析總結(jié)0.002S級雙級電流互感器校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度評定方法，以提高雙級電流互感器校準(zhǔn)結(jié)果的可靠性。

1 雙級電流互感器的校準(zhǔn)條件及校準(zhǔn)模型

1.1 校準(zhǔn)條件

校準(zhǔn)所用標(biāo)準(zhǔn)電流互感器及被檢電流互感器如表1所示。依據(jù)JJG 313—2010《測量用電流互感器》檢定規(guī)程和JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》校準(zhǔn)規(guī)范[1-2]，分析在溫度10～35 ℃、相對濕度≤80%的情況下,該雙級電流互感器100 A/5 A檔位校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度。

1.2 校準(zhǔn)模型

本校準(zhǔn)方式采用比較法，其原理為互感器校驗儀將標(biāo)準(zhǔn)互感器與被檢互感器的二次電流送入到互感器校驗儀的差接電路，然后由取差環(huán)節(jié)再送入到測量環(huán)節(jié)，并與標(biāo)準(zhǔn)互感器的二次工作電流進(jìn)行比較，而給出被檢互感器對于標(biāo)準(zhǔn)互感器的比值誤差與相位誤差。被檢互感器與標(biāo)準(zhǔn)互感器的二次電流差一般采用互感器校驗儀進(jìn)行測量，直接從互感器校驗儀上讀出比值誤差f(10-6)，相位誤差δ(10-6rad)[3]。其校準(zhǔn)結(jié)果表示如下：

表1 標(biāo)準(zhǔn)及被檢電流互感器的技術(shù)參數(shù)

比值誤差測量：f=fp

式中：f為被檢電流互感器的比值誤差(10-6)；fp為互感器校驗儀上測得的電流上升、下降比值誤差的平均值(10-6)。

相位誤差測量：δ=δp

式中：δ為被檢電流互感器的相位誤差(10-6rad)；δp為互感器校驗儀上測得的電流上升、下降相位誤差的平均值(10-6rad)。

2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的來源與評定

標(biāo)準(zhǔn)不確定度的來源主要有3個方面：在重復(fù)性條件下由被檢互感器測量重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(x1)；互感器誤差測量裝置引入的測量不確定分量u(x2)；被檢互感器誤差化整引起的不確定度分量u(x3)。

2.1 測量重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(x1)

(1)

由測量重復(fù)性導(dǎo)致的校準(zhǔn)結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

(2)

表2 0.002S級電流互感器在100 A/5 A檔進(jìn)行10次測量誤差數(shù)據(jù)(比值誤差f倍率因數(shù)：10-6，相位誤差δ倍率因數(shù)：10-6 rad)

2.2 互感器誤差測量裝置引入的測量不確定分量u(x2)

2.3 被檢互感器誤差化整引起的不確定度分量u(x3)

3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度即校準(zhǔn)結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，由各不確定度分量合成得到，由于各不確定度分量互不相關(guān)，故合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc按下式計算：

(3)

經(jīng)過計算：1%In至120%In點的結(jié)果合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度如表3所示。

表3 校準(zhǔn)結(jié)果合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

4 擴(kuò)展不確定度(相對擴(kuò)展不確定度)的評定

擴(kuò)展不確定度U是確定校準(zhǔn)結(jié)果區(qū)間的量，合理賦予被測量值分布的大部分可望位于此區(qū)間，有時也被稱為范圍不確定度。擴(kuò)展不確定度是由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的倍數(shù)k表示即按照U=ku(x)計算。根據(jù)表3，在置信概率p=95.45%(包含因子k=2)的條件下，得到校準(zhǔn)結(jié)果的擴(kuò)展不確定度(相對擴(kuò)展不確定度)如表4所示。

表4 校準(zhǔn)結(jié)果的擴(kuò)展不確定度

5 校準(zhǔn)結(jié)果不確定度的驗證

為驗證該雙級電流互感器的校準(zhǔn)不確定度，將其送往上級法定檢定機(jī)構(gòu)進(jìn)行校準(zhǔn)。對選定的典型檔位100%In的100 A/5 A檔進(jìn)行測量，并與本單位的校準(zhǔn)值進(jìn)行比對[6]，結(jié)果如表5所示。

表5 本標(biāo)準(zhǔn)裝置和上級標(biāo)準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)結(jié)果比對后的數(shù)據(jù)

驗證結(jié)果表明該雙級電流互感器的校準(zhǔn)結(jié)果不確定度評定符合要求。

6 結(jié)束語

本文介紹了0.002S雙級電流互感器校準(zhǔn)結(jié)果不確定度的評定方法及其驗證方法。主要以100 A/5 A這一典型檔位為例，從3個方面對不確定度來源進(jìn)行分析，證明該校準(zhǔn)結(jié)果的合理性。但是，由于評定過程中不同的評定人員確定的誤差來源不同，得出的不確定度結(jié)果也不盡相同，因此在對雙級電流互感器校準(zhǔn)的實際工作中仍需具體問題具體分析，以保證其校準(zhǔn)結(jié)果的可靠性[7]。

[1] 測量用電流互感器檢定規(guī)程:JJG 313—2010[S].

[2] 測量不確定度評定與表示:JJF 1059.1—2012 [S].

[3] 陳玥名，崔廣泉，劉長江. 電力電流互感器實驗方法的研究[J]. 東北電力技術(shù)，2009,30(9):15-17.

[4] 蔡雪峰，張文霞. 0.01S級電流互感器不確定度結(jié)果的評定方法[J]. 內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2014,32(6):100-103.

[5] 劉振波，王曉雷. 關(guān)口電能計量裝置綜合誤差分析和補(bǔ)償[J]. 東北電力技術(shù)，2009,30(8):1-3.

[6] 劉 罡，王江波，房 琛，等. 換流站用OCT基本原理分析和現(xiàn)場校驗方法的研究[J]. 東北電力技術(shù)，2015,36(3):19-21.

[7] 尚秋峰，張 靜，董建斌. 電子式電流互感器校準(zhǔn)系統(tǒng)不確定度評定方法[J]. 電力系統(tǒng)自動化，2008,32(18):63-66.

Uncertainty Evaluation Method of Calibration Result for 0.002S Two-Stage Current Transformer

LIU Gang1, ZHANG Na2,ZENG Hui1,SUN Fazhi3,GUO Changbiao3

(1. State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang, Liaoning 110006, China； 2.State Grid Liaoning Electric Power Company Limited Economic Research Institute, Shenyang, Liaoning 110015, China； 3.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China)

Measure uncertainty is an important factor in verifying the general capability standard electric energy equipment. At the present, there is little research on the uncertainty of the two-stage current transformer. In this paper,the evaluation method and the verification method of the uncertainty for the 0.002S two-stage current transformer are proposed as an example.The reliability of calibration uncertainty is confirmed by the results of evaluation.

two-stage current transformer；uncertainty；calibration result；evaluation and validation

TM76

A

1004-7913(2017)10-0037-04

劉 罡(1985)，男，碩士，高級工程師，主要從事電能計量試驗與研究工作。

2017-03-21)