測(cè)量用電壓互感器校準(zhǔn)能力驗(yàn)證結(jié)果分析

趙 威 劉 浩

（中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司）

0 引言

測(cè)量用電壓互感器是我國(guó)電力系統(tǒng)廣泛使用的測(cè)量／計(jì)量用一次設(shè)備，多用于實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行量值傳遞的標(biāo)準(zhǔn)互感器，其計(jì)量性能的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到溯源數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和貿(mào)易結(jié)算的公正公平［7］。

能力驗(yàn)證是利用實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)確定實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)／校準(zhǔn)能力或檢查機(jī)構(gòu)的檢測(cè)能力。能力驗(yàn)證與現(xiàn)場(chǎng)評(píng)審是CNAS對(duì)合格評(píng)定機(jī)構(gòu)能力進(jìn)行評(píng)價(jià)的兩種主要方式。對(duì)于進(jìn)行測(cè)量用電壓互感器校準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)室可將能力驗(yàn)證用作有效的外部質(zhì)量保證活動(dòng)，并將其作為內(nèi)部質(zhì)量活動(dòng)的補(bǔ)充［1］［8］。

為保證全國(guó)電力系統(tǒng)測(cè)量用電壓互感器的量值統(tǒng)一，國(guó)家高電壓計(jì)量站組織測(cè)量用電壓互感器校準(zhǔn)能力（比值誤差、相位誤差）的能力驗(yàn)證計(jì)劃活動(dòng)。活動(dòng)以國(guó)家高電壓計(jì)量站為主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室，各個(gè)地區(qū)省級(jí)電科院為參比實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行110kV測(cè)量用電壓互感器能力驗(yàn)證計(jì)劃活動(dòng)。

1 能力驗(yàn)證計(jì)劃的實(shí)施

1.1 傳遞物品

本次計(jì)劃采用兩臺(tái)高穩(wěn)定度單級(jí)電壓互感器作為物品，其中一臺(tái)作為主物品（見(jiàn)表1），另一臺(tái)作為次物品（見(jiàn)表2）。主物品和次物品參數(shù)相同，本次計(jì)劃中主要采用主物品傳遞。為保證物品穩(wěn)定性，物品互感器為非補(bǔ)償電壓互感器。

表1 主物品的基本信息

表2 次物品的基本信息

1.2 傳遞物品穩(wěn)定性

本次計(jì)劃使用的物品為主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室互感器能力驗(yàn)證物品庫(kù)中的物品。在計(jì)劃過(guò)程中，物品離開(kāi)和返回主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室均進(jìn)行穩(wěn)定性考核，為了監(jiān)控物品在計(jì)劃中的穩(wěn)定性，并將穩(wěn)定性量化，本次計(jì)劃能力評(píng)定中考慮了物品穩(wěn)定性的影響。

穩(wěn)定性判定準(zhǔn)則應(yīng)根據(jù)JJG314《測(cè)量用電壓互感器》中穩(wěn)定性要求：在溯源周期（2年或更長(zhǎng)）內(nèi)互感器的誤差變化不得大于誤差限值的1／3為依據(jù)，同時(shí)必須實(shí)際考慮樣品制備，后期統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)影響等方面［6］。

長(zhǎng)期穩(wěn)定性判定準(zhǔn)則：樣品長(zhǎng)期穩(wěn)定性至少應(yīng)滿足樣品指定級(jí)別誤差限值的1／5。

短期穩(wěn)定性判定準(zhǔn)則：樣品短期穩(wěn)定性至少應(yīng)滿足樣品指定級(jí)別誤差限值的1／10。

1.3 傳遞物品指定值

本次計(jì)劃物品的指定值采用參考值法確定，即由國(guó)家高電壓計(jì)量站給出的參考值作為指定值，參考值直接溯源到國(guó)家高電壓計(jì)量站的工頻電壓比例標(biāo)準(zhǔn)（社會(huì)公用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)），如表3所示。

表3 指定值及其測(cè)量不確定度

1.4 參比實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果

參比實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果，如表4所示。

表4

2 結(jié)果評(píng)價(jià)

2.1 結(jié)果評(píng)價(jià)方法

對(duì)參加者提交的結(jié)果，按照下式計(jì)算En值：

式中，XLAB為參加者的結(jié)果；XREF為指定值；ULAB為參加者結(jié)果的測(cè)量不確定度；UREF為指定值的測(cè)量不確定度；USTA為物品穩(wěn)定性引起的測(cè)量不確定度；ULAB、UREF和USTA的包含因子均為2。

本次計(jì)劃采用En值對(duì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)定，但En值大小并不表明參加者結(jié)果與指定值的接近程度，它只表明參加者結(jié)果是否符合參加者提供的測(cè)量不確定度［4］。

2.2 評(píng)價(jià)準(zhǔn)則

按以下準(zhǔn)則評(píng)價(jià)參加者結(jié)果：

｜En｜≤1則參加者結(jié)果為滿意；

｜En｜＞1則參加者結(jié)果為不滿意。

2.3 結(jié)果圖示

為了清晰地表示各參加者的結(jié)果，將每一個(gè)參加者的實(shí)驗(yàn)室偏倚估計(jì)值即（XLAB-XREF）和偏倚估計(jì)值的不確定度用圖形表示實(shí)驗(yàn)室偏倚估計(jì)值用◆表示，實(shí)驗(yàn)室偏倚估計(jì)值向上和向下延伸的線段代表實(shí)驗(yàn)室偏倚估計(jì)值的測(cè)量不確定度從圖中可以直觀看出各參加者的結(jié)果。

20%測(cè)量點(diǎn)（5VA，cosΦ＝1.0），如圖1所示。

圖1

100%測(cè)量點(diǎn)（5VA，cosΦ＝1.0），如圖2所示。

圖2

20%測(cè)量點(diǎn)（5VA，cosΦ＝1.0），如圖3所示。

圖3

100%測(cè)量點(diǎn)（5VA，cosΦ＝1.0），如圖4所示。

圖4

2.4 E n值的分析

4家參加者提交的校準(zhǔn)結(jié)果均為滿意，滿意率為100%，如表5所示。

表5

2.5 技術(shù)分析和建議

（1）物品實(shí)際二次負(fù)荷

各實(shí)驗(yàn)室應(yīng)對(duì)測(cè)量回路中使用的電壓互感器負(fù)荷箱進(jìn)行量值溯源，保證其滿足標(biāo)稱的技術(shù)參數(shù)。

（2）標(biāo)準(zhǔn)器與誤差測(cè)量?jī)x器

確認(rèn)選用的標(biāo)準(zhǔn)器與誤差測(cè)量?jī)x器（互感器校驗(yàn)儀）的技術(shù)要求符合規(guī)程規(guī)定，檢查接線端子，應(yīng)無(wú)松動(dòng)或開(kāi)路等缺陷，確保接觸良好；互感器校驗(yàn)儀開(kāi)機(jī)顯示及功能切換等正常；電壓互感器負(fù)荷箱使用的負(fù)荷符合標(biāo)稱的技術(shù)參數(shù)。

（3）誤差測(cè)量線路

采用比較法進(jìn)行誤差測(cè)量，并依據(jù)比較法線路按規(guī)程方法和線路進(jìn)行接線，測(cè)差線應(yīng)采用屏蔽線，參考端或測(cè)差端不能接反，接線完畢應(yīng)進(jìn)行檢查確認(rèn)。

標(biāo)準(zhǔn)器為標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器時(shí)，根據(jù)誤差測(cè)量裝置類型，選擇從高電位端取出差壓或從低電位端取出差壓進(jìn)行誤差測(cè)量。當(dāng)差壓從低電位端取出時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室接地系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)有較高的要求，當(dāng)試驗(yàn)人員對(duì)數(shù)據(jù)產(chǎn)生懷疑時(shí)，應(yīng)采用高電位端取出差壓進(jìn)行驗(yàn)證，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

（4）校準(zhǔn)過(guò)程

參加者在校準(zhǔn)過(guò)程中應(yīng)完全按照計(jì)劃發(fā)布的作業(yè)指導(dǎo)書中要求進(jìn)行重復(fù)性測(cè)量，避免重復(fù)性測(cè)量次數(shù)過(guò)多或沒(méi)有包含上升或下降校準(zhǔn)結(jié)果的影響。

（5）不確定度評(píng)定

在進(jìn)行不確定度評(píng)定時(shí)，參加者應(yīng)合理考慮不確定度分量，并進(jìn)行合理的評(píng)定，客觀反映參加者的技術(shù)能力。

3 結(jié)束語(yǔ)

在測(cè)量用電壓互感器校準(zhǔn)能力驗(yàn)證計(jì)劃中，常使用En值來(lái)評(píng)定某一參加者的每一個(gè)單獨(dú)結(jié)果。但En值并不表明哪個(gè)參加者的結(jié)果最接近指定值，它只表明其測(cè)量結(jié)果是否符合參加者聲稱的不確定度。因此，參加者不因盲目追求較小的測(cè)量不確定度，而因切合自身實(shí)驗(yàn)室的需求，評(píng)定合理的聲稱不確定度即可。

通過(guò)測(cè)量用電壓互感器校準(zhǔn)能力驗(yàn)證，證實(shí)參加者實(shí)驗(yàn)室對(duì)程序、方法和人員運(yùn)作的有效控制，提升實(shí)驗(yàn)室的可信度，確保測(cè)量用電壓互感器的量值統(tǒng)一，為以后開(kāi)展電能計(jì)量檢定校準(zhǔn)工作增強(qiáng)信心。