直流標準表中直流電能測量不確定度的評定

童小戈 何獻華

摘 要：近年來，隨著科技發展、節能減排政策的落實，直流電能測量技術在工業生產和科研實驗中發揮著日益廣泛的應用，直流電能計量越來越重要，直流電能表得到了廣泛應用。為了保證電動汽車、軌道交通、太陽能發電、風力發電等領域的直流電能計量的準確性，保證能源交易的公平公正，對直流電能表的日常檢定、校準尤為重要。對檢定、校準數據結果的評估也是其中一項重要的工作，分析了用直流電能表檢定裝置檢測直流標準電能表所得測量結果的測量不確定度，其測量不確定度的影響量有3個主要因素：測量結果的重復性、直流電能表檢定裝置測量誤差和數據修約引入的誤差。這對直流標準電能表的校準工作有直接的指導意義。

關鍵詞：直流標準表;直流電能;測量不確定度

1 概述

依據《直流標準電能表》地方檢定規程，在規定的參比條件下，用0.01級直流電能表檢定裝置檢定0.02級高精度直流標準表中的直流電能。在給定電壓100V，電流100A的情況下，被檢表測得的電能值與直流標準表測得的電能值相比較，確定相對誤差γ（%）。

2 數學（測量）模型

3 方差及靈敏系數

由式（1）求得靈敏系數為：

不確定度傳播律為：

4 影響量（輸入量）的標準不確定度評定

主要由被檢表測量重復性引起的不確定度分量u（γ1），采用A類評定;檢定裝置測量誤差γ2引起的不確定度分量u（γ2）和被檢表誤差修約γ3引起的不確定度分量u（γ3），采用B類評定。

（1）A類不確定度各分量可用實驗標準差表征。在重復性條件下，測量直流標準表中的直流電能U=100V，I=100A點進行測量，相鄰兩次測量之間在相同的條件下，較短時間內完成，其測量誤差數據見表1：

測量次數n=10;誤差的平均值為：

標準偏差估計值為：

其中：n：對每個負載點進行重復測量的次數，γi：第次測量得出的相對誤差（%）。

在常規測量中，通常取兩次測量誤差的平均值作為測量結果：

（2）檢定裝置測量誤差γ2引起的不確定度分量u（γ2）：

直流電能表檢定裝置的最大允許誤差為±0.01%，屬均勻分布，k=3，則：

（3）被檢表誤差修約γ3引起的不確定度分量u（γ3）。

此測量結果化整間隔為0.002%，則化整引入的不確定度為0.002%，區間的半寬度為0.001%，服成均勻分布：

5 合成標準不確定度的評定

列出標準不確定度一覽表：

直流電能表檢定裝置的測量范圍為U：（0.0005～1100）V，I：（0.001～600）A，在對直流標準電能表進行檢定時，全量程所采用的測量方法相同，在測量不確定度的評定中，所有B類均相同，只存在不同測量點位其A類不確定度分量的不同，建議犧牲一些點位的較小測量不確定度，不同測量方式取其最大的測量不確定度。

6 擴展不確定度的評定

取包含因子k=2，U=kuc（γ）=2×0.0059%=0.0118%≈0.012%。

7 報告測量不確定度

在U：（0.0005～1100）V，I：（0.001～600）A時，該0.02級直流標準電能表電能誤差的測量不確定度為：U=0.012%，k=2。

參考文獻：

[1]劉飛翔，李華，羅穎，謝小軍.電子式直流電能表測量值的測量不確定度評定[J].計量與測試技術，2017-12-30.