電流互感器測量結果不確定度分析與評定

孫天瑜 馬駿 姜瑞楠

【摘要】 本文對電流互感器的比值差、相位差測量結果不確定度的影響量進行了分析，并對不確定度進行了評定，為開展該類儀器的檢測工作提供參考。

【關鍵詞】 電流互感器;比值差;相位差;不確定度

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2019.04.004

Abstract： In this paper，the influence of the uncertainty of the ratio difference and the phase difference measurement results were analyzed，and the uncertainty was evaluated，which provides the reference for the detection of instruments.

Key words： current transformer;ratio difference;phase difference;uncertainty

電流互感器是計量系統的電流變換元件，負責將高壓交流電路中的大電流變換為小電流[1]，并將一二次電力設備進行電氣隔離，為電力系統二次側提供一次側信息，為繼電保護、監測和計量等裝置提供可靠數據[2]，其廣泛應用于電力系統和互感器有關企業。在電流互感器溯源時，測量結果的不確定度分析是重要的一環，本文以檢測0.005級電流互感器為例，對比值差、相位差測量結果的不確定度進行了評定[3]。

1 概述

1.1 檢測依據

JJG 313-2010《測量用電流互感器》檢定規程。

1.2 測量標準

電流互感器標準裝置。

1.3 測量范圍

1～10000 A/1～5 A，測量準確度級別為0.001級。

1.4 測量環境

環境條件滿足10～35 ℃，相對濕度小于80%[4]。

1.5 被測對象

電流互感器。電流互感器的分類見表1。

2 建立測量模型，列出不確定度傳播律

2.1 測量模型

2.1.1 比值差

2.1.2 相位差

2.2 列出不確定度傳播率

2.2.1 比值差的不確定度傳播率

2.2.2 相位差的不確定度傳播率

3 輸入量的標準不確定度評定

3.1 輸入量f的標準不確定度[u（f）]的評定

輸入量f的標準不確定度[u（f）]主要由被測電流互感器的測量重復性引起的，可以通過連續測量得到測量列，采用A類標準不確定度方法進行評定，電流互感器標準裝置分辯力等引起的不確定度也包括在連續測量列的分散性中，故不另作分析其影響。

對一臺0.005級電流互感器進行測量，選擇負荷5 VA，功率因數為cosφ=1，量限為100 A/5A，額定電流為100%時，對比值差進行獨立十次測量，測量結果為：1.3×10-5，1.3×10-5，1.4×10-5，1.3×10-5，1.4×10-5，1.3×10-5，1.3×10-5，1.1×10-5，1.3×10-5，1.4×10-5，平均值[f=1.31×10-5]。

測量的標準偏差為：

測量重復性為：

3.2 輸入量δ的標準不確定度[u（δ）]的評定

輸入量δ的標準不確定度[u（δ）]主要由被測電流互感器的測量重復性引起的，可以通過連續測量得到

測量列，采用A類標準不確定度方法進行評定，電流互感器標準裝置分辯力等引起的不確定度也包括在連續測量列的分散性中，故不另作分析其影響。

對一臺0.005級電流互感器進行測量，選擇負荷5 VA，功率因數為cosφ=1，量限為100 A/5A，額定電流為100%時，對相位差進行獨立十次測量，測量結果為：1.9×10-5，1.8×10-5，1.9×10-5，1.8×10-5，1.8×10-5，1.8×10-5，1.7×10-5，1.7×10-5，1.8×10-5，1.8×10-5 rad，平均值[δ=1.80×10-5] rad。

測量的標準偏差為：

測量重復性為：

3.3 輸入量fn的標準不確定度[u（fn）]的評定

輸入量fn的標準不確定度[u（fn）]主要由電流互感器標準裝置的誤差引起的，采用B類方法進行評定。

電流互感器標準裝置準確度等級為0.001級，比值差最大允許誤差為±1×10-5，在此區間內服從均勻分布，[k=3]。

當被測電流互感器在負荷5 VA，功率因數為cosφ=1，量限為100 A/5A，額定電流為100%時，電流互感器標準裝置引起的標準不確定度[u（fn）]為：

3.4 輸入量δn的標準不確定度[u（δn）]的評定

輸入量δn的標準不確定度[u（δn）]主要由電流互感器標準裝置的誤差引起的，采用B類方法進行評定。

電流互感器標準裝置準確度等級為0.001級，相位差最大允許誤差為：±1×10-5 rad，在此區間內服從均勻分布，[k=3]。

當被測電流互感器在負荷5 VA，功率因數為cosφ=1，量限為100 A/5A，額定電流為100%時，電流互感器標準裝置引起的標準不確定度[u（δn）]為：

4 合成標準不確定度的評定

4.1 比值差不確定度一覽表（見表2）

4.2 相位差不確定度一覽表（見表3）

5 合成標準不確定度的估算

6 擴展不確定度的確定

7 結語

本文介紹的不確定度評定方法，同樣適用于其他準確度等級的被測電流互感器或測量標準器進行測量時的不確定度評定。

【參考文獻】

[1] 陳黎來.電流互感器對電能計量的影響[J].電力自動化設備，2011（1）：138-141.

[2] 馬駿驍，劉桂銘.電流互感器現場檢定常見問題分析[J].機械工程與自動化，2015（1）：217-219.

[3] 測量不確定度評定與表示：JJF 1059.1-2012[S].

[4] 測量用電流互感器：JJG 313-2010[S].