5000A 電流互感器標準裝置不確定度

吳安 李云

江西省計量測試研究院 江西南昌 330000

1 概述

1.1 測量依據：JJG313-2010《測量用電流互感器》

1.2 環境條件：溫度：21.0℃，相對濕度：60%

1.3 測量標準：雙級電流互感器

測量范圍：（5-5000）A/5A

1.4 被測對象：電流互感器0.01S 級

1.5 測量方法：標準器與被檢電流互感器在額定電流比相同的情況，按照JJG313-2010《測量用電流互感器》中圖3 雙級電流互感器檢定電流互感器線路圖接線，測量電流互感器在額定頻率、額定功率因數及二次負荷為額定二次負荷20%-100%之間的比值差和相位差。

2 數學模型

式中： fx--- 被檢電流互感器的比值誤差；

fp--電流上升和下降時比值誤差讀書的算術平均值，一般測量用的電流互感器為電流上升時所測得比值誤差的讀數；

δx-- 被檢電流互感器的相位誤差。

δp--電流上升和下降時相位誤差讀書的算術平均值，一般測量用的電流互感器為電流上升時所測得相位誤差的讀數；

3 方差與傳播系數

數學模型 fx＝ fp

靈敏度系數為：

靈敏度系數為：

4 不確定度評定

4.1 電流互感器標準不確定度的評定

標準不確定度分量一覽表

標準不確定度分量ui（f） 不確定度來源 標準不確定度值U（xi）u2（fp） 測量重復性 0.000078%u2（fp） 雙級電流互感器比值誤差 5.77×10-6

4.1.1 輸入量 fp的標準不確定度的評定u1 ( fp)

輸入量 fp的標準不確定度u1( fp)主要是測試儀的測量不重復。可以通過連續測量得到一組測量列，采用A 類方法進行評定。對一臺0.01S 級電流互感器的100A/5A（額定電流百分比為100%）比值誤差連續測量10 次得到：

次 數 1 2 3 4 5比值誤差% -0.0011 -0.00115 -0.0011 -0.0013 -0.0012次 數 6 7 8 9 10比值誤差% -0.0013 -0.00125 -0.0012 -0.00125 -0.0013

4.1.2 輸入量 fp的標準不確定度的評定u2 ( fp)

輸入量 fp的標準不確定度主要由雙級電流互感器比值誤差引入雙級電流互感器比值誤差最大允許誤差（額定電流百分比為100%）：±0.001%。

則：

4.1.3 合成標準不確定度的評定

4.1.4 擴展不確定度

取置信因子k=2

擴展不確定度U ＝kuc（y）＝2×5.8×10-6=1.2×10-5

相對擴展不確定度

4.2 相位誤差不確定度的評定

電流互感器標準不確定度分量一覽表

標準不確定度分量u（ δp ） 不確定度來源 標準不確定度值U（ δp ）u1（ δp ） 測量重復性 0.0010′u2（ δp ） 雙級電流互感器相位誤差 0.019′

4.2.1 輸入量 δp 的標準不確定度的評定u1（ δp ）

輸入量 δp的標準不確定度u1（ δp）主要是測試儀的測量不重復。可以通過連續測量得到一組測量列，采用A 類方法進行評定。對一臺0.01S 級電流互感器的100A/5A（額定電流百分比為100%）相位誤差連續測量10 次得到：

次 數 1 2 3 4 5相位誤差′ -0.0125 -0.012 -0.013 -0.0135 -0.015次 數 6 7 8 9 10相位誤差′ -0.014 -0.0145 -0.014 -0.015 -0.014

4.2.2 輸入量 δp 的標準不確定度的評定u2（ δp ）

輸入量 δp的標準不確定度主要由雙級電流互感器相位誤差引入，雙級電流互感器相位誤差最大允許誤差（額定電流百分比為100%）：±10×10-6rad

4.2.3 合成標準不確定度的評定

表3 電流互感器的CMC

4.2.4 擴展不確定度

取k=2，

擴展不確定度I ＝kuc（y）＝2×0.02′=0.04′

4.2.5 擴展不確定度

4.3 0.01S 級電流互感器的10 次測量結果

表1 比值誤差 / %

5 擴展不確定度報告與表示

比值誤差：Urel=0.0012%k=2

相位誤差：U =0.04′k=2

表2 相位誤差 / ′

6 校準和測量能力（CMC）

電流互感器的CMC 見表3：