非車載充電機(jī)電能工作誤差的測(cè)量不確定度評(píng)定

范亞軍，劉博文，劉陽陽，鄧禮敏，楊愛超，王 毅

（國網(wǎng)江西省電力有限公司供電服務(wù)管理中心，江西 南昌 330001）

0 引言

隨著電動(dòng)汽車的快速發(fā)展及推廣應(yīng)用，與之配套的電動(dòng)汽車充電設(shè)施規(guī)模快速增大，其計(jì)量的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到充電計(jì)量計(jì)費(fèi)的公平公正，計(jì)量計(jì)費(fèi)的準(zhǔn)確與否也逐漸成為電動(dòng)汽車用戶關(guān)心的重點(diǎn)。2020年10月26日，國家市場(chǎng)監(jiān)督總局發(fā)布關(guān)于調(diào)整實(shí)施強(qiáng)制管理的計(jì)量器具目錄的公告，電動(dòng)汽車充電樁延期至2023年1月1日起實(shí)行強(qiáng)制檢定。

依據(jù)文獻(xiàn)[1]和 文獻(xiàn)[2]的檢定要求，在規(guī)定的參比條件下，以0.05級(jí)非車載充電機(jī)檢定裝置作為標(biāo)準(zhǔn)裝置，在溫度為20.5℃、相對(duì)濕度65%的檢定條件下，對(duì)1.0級(jí)電動(dòng)汽車非車載充電機(jī)進(jìn)行計(jì)量檢定，將被檢非車載充電機(jī)測(cè)得的電能值與非車載充電機(jī)檢定裝置測(cè)得的電能值相比較，確定被檢非車載充電機(jī)電能的相對(duì)誤差γ（%）[3]，再分析工作過程中各種影響條件下測(cè)量過程所引入的A類及B類測(cè)量不確定度來源[1]，進(jìn)而評(píng)定非車載充電機(jī)電能工作誤差的測(cè)量不確定度。

1 非車載充電機(jī)工作誤差檢定原理

根據(jù)文獻(xiàn)[2]的要求，用標(biāo)準(zhǔn)表法開展檢定時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)電能表與被檢充電機(jī)都在連續(xù)工作的情況下，用被檢充電機(jī)輸出電能示值與標(biāo)準(zhǔn)電能表測(cè)定電能值，來確定被檢充電機(jī)的工作誤差。工作誤差可表示為：

式中：E′—被檢充電機(jī)停止充電與充電開始時(shí)電能示值之差，kW·h；E—標(biāo)準(zhǔn)電能表測(cè)量的電能值，kW·h；γ0—檢定裝置的已定系統(tǒng)誤差，不需修正時(shí)γ=0。

2 數(shù)學(xué)模型

將準(zhǔn)確度等級(jí)為0.05級(jí)的非車載充電機(jī)檢定裝置作為主標(biāo)準(zhǔn)器，在給定負(fù)載下，將被檢電動(dòng)汽車充電機(jī)測(cè)得的電能值與非車載充電機(jī)檢定裝置測(cè)得的電能值相比較，確定被檢非車載充電機(jī)的工作誤差γ（%）。

式中：γ—被檢非車載充電機(jī)電能的測(cè)量誤差，%；γ1—由非車載充電機(jī)檢定裝置檢定被檢充電機(jī)得到的測(cè)量誤差，%；γ2—非車載充電機(jī)檢定裝置引入的測(cè)量誤差，%；γ3—被檢非車載充電機(jī)誤差數(shù)據(jù)修約引入的測(cè)量誤差，%。

3 測(cè)量不確定度評(píng)定

被測(cè)非車載充電機(jī)準(zhǔn)確度等級(jí)為1.0級(jí)，選取參比電壓Un500 V、參比電流Ib 100 A作為為測(cè)量點(diǎn)，根據(jù)檢定要求，進(jìn)行測(cè)量結(jié)果不確定度的分析。

3.1 不確定度來源

非車載充電機(jī)電能工作誤差的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量主要來源于以下3個(gè)方面：

1）測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，采用A類方法進(jìn)行評(píng)定；

2）非車載充電機(jī)檢定裝置允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，采用B類方法進(jìn)行評(píng)定；

3）被檢非車載充電機(jī)誤差修約引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，采用B類方法進(jìn)行評(píng)定。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類評(píng)定

對(duì)1.0級(jí)非車載充電機(jī)，在參比電壓Un=500 V、參比電流Ib=100 A，重復(fù)性條件下進(jìn)行10次測(cè)量，各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的重復(fù)性測(cè)量數(shù)據(jù)如表1所示：

表1 測(cè)量重復(fù)性記錄%

利用貝塞爾公式計(jì)算單次測(cè)量的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差值得：

在日常檢定測(cè)量中多采用取兩次測(cè)量誤差的平均值作為測(cè)量結(jié)果，所以測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)誤差引入的不確定度的B類評(píng)定

0.05 級(jí)非車載充電機(jī)檢定裝置的最大允許誤差為±0.05%，在區(qū)間認(rèn)為屬均勻分布，包含因子k=，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.4 被檢非車載充電機(jī)誤差修約引入的不確定度的B類評(píng)定

1.0 級(jí)非車載充電機(jī)測(cè)量結(jié)果修約間隔為0.1%，則修約引入的測(cè)量不確定度為0.1%，區(qū)間的半寬度為0.05%，服從均勻分布，包含因子k=，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

測(cè)量點(diǎn)為參比電壓500 V、參比電流100 A時(shí)，各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量如表2所示。

表2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表

由u(γ1)、u(γ2)、u(γ3)合成的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

5 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

取包含因子k=2，計(jì)算擴(kuò)展不確定度得：

6 結(jié)語

利用0.05級(jí)非車載充電機(jī)檢定裝置對(duì)1級(jí)非車載充電機(jī)進(jìn)行了檢定，評(píng)定了1級(jí)非車載充電機(jī)電能誤差的測(cè)量不確定度，根據(jù)不確定度評(píng)定報(bào)告，發(fā)現(xiàn)來自標(biāo)準(zhǔn)誤差引入的不確定度分量及被檢非車載充電機(jī)誤差修約引入的不確定度分量占據(jù)了被測(cè)非車載充電機(jī)電能工作誤差不確定度的絕大部分，因此在日常檢定過程中，要重視標(biāo)準(zhǔn)裝置的穩(wěn)定性考核工作，保證非車載充電機(jī)電能量值傳遞的準(zhǔn)確性。