電力電壓互感器檢定測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定

［摘 要］電力電壓互感器是安裝在電力系統(tǒng)中用于計(jì)量與測(cè)量工頻電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置，其將一次高電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的二次信號(hào)，給測(cè)量裝置、保護(hù)裝置、計(jì)量裝置提供標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)。因?yàn)殡娏﹄妷夯ジ衅魃婕半娔艿臏?zhǔn)確計(jì)量，所以其轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度非常重要，文章根據(jù)JJG1189.4—2022《測(cè)量用互感器第4部分：電力電壓互感器檢定規(guī)程》，采用標(biāo)準(zhǔn)互感器和被試電力電壓互感器模擬比較的方法，來(lái)測(cè)量被試電力電壓互感器的比值差和相位差，根據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行不確定度評(píng)定。

［關(guān)鍵詞］電力電壓互感器；模擬比較法；不確定度評(píng)定

［中圖分類號(hào)］TM451 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號(hào)］2095–6487（2024）04–0138–03

1 測(cè)量條件

（1）檢定依據(jù)。JJG1189.4—2022《測(cè)量用互感器第4 部分：電力電壓互感器檢定規(guī)程》。

（2）環(huán)境條件。溫度19℃、濕度32%RH。

（3）測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器測(cè)量范圍為：（110～220）/根號(hào)3 kV/100/根號(hào)3 V，準(zhǔn)確度等級(jí)0.02 級(jí)；互感器校驗(yàn)儀測(cè)量范圍為：比值差±（0.001～9.999），相位差±（0～999）'，準(zhǔn)確度等級(jí)2 級(jí)；互感器負(fù)荷箱測(cè)量范圍為：（2.5～150）VA，MPE ：±3%。

（4） 被試對(duì)象。電容式電壓互感器， 變比為110/根號(hào)3 kV/100/ 根號(hào)3V，準(zhǔn)確度等級(jí)0.2 級(jí)，額定負(fù)荷10 VA。

（5）測(cè)量方法。將標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器與被檢電壓互感器在相同額定變比的條件下，采用模擬比較法進(jìn)行測(cè)量，將互感器校驗(yàn)儀測(cè)得的電壓上升、下降的兩次比值差讀數(shù)的算術(shù)平均值作為被檢電壓互感器在該額定變比時(shí)的比值差，將互感器校驗(yàn)儀測(cè)得的電壓上升、下降的兩次相位差讀數(shù)的算術(shù)平均值作為被檢電壓互感器在該額定變比時(shí)的相位差。

2 測(cè)量模型

測(cè)量模型公式如下：

f=fo

δ=δo

式中，fo為電壓上升或下降時(shí)互感器校驗(yàn)儀的比值差讀數(shù)，f為被檢電壓互感器的比值差，δo為電壓上升或下降時(shí)互感器校驗(yàn)儀的相位差讀數(shù)，δ為被檢電壓互感器的相位差。

3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的估計(jì)

（1）測(cè)量數(shù)據(jù)重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1。

（2）測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2。

（3）測(cè)量互感器校驗(yàn)儀引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u3。

（4）測(cè)量互感器負(fù)荷箱引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u4。

（5）測(cè)量工作電磁干擾影響引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u5。

（6）測(cè)量線路影響引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u6。

（7）測(cè)量互感器誤差測(cè)量裝置測(cè)量回路的二次負(fù)荷引入的不確定度分量u7。

4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

4.1 測(cè)量數(shù)據(jù)重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1

在符合檢定規(guī)程規(guī)定的環(huán)境條件下，使用電壓互感器檢定裝置分別在額定電壓百分比為80%、100%、120% 的運(yùn)行工況條件下，對(duì)1 臺(tái)常規(guī)被檢電容式電壓互感器（變比為110/根號(hào)3 kV/100/根號(hào)3 V、負(fù)荷為10 VA）測(cè)量其比值差和相位差，分別在相同條件下短時(shí)間內(nèi)連續(xù)獨(dú)立重復(fù)測(cè)量10 次，所得的比值差重復(fù)性測(cè)量數(shù)據(jù)見表1，相位差重復(fù)性測(cè)量數(shù)據(jù)見表2。

由表1 可知，比值差測(cè)量數(shù)據(jù)重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u1f=0.0027%。由表2 可知，相位差測(cè)量數(shù)據(jù)重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u1δ=0.0092′。

4.2 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器的說(shuō)明書可知，其準(zhǔn)確度等級(jí)為0.02 級(jí)，且經(jīng)過上級(jí)計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)檢定合格。其比值差、相位差最大允許誤差限值見表3，按B 類不確定度方法評(píng)定，假設(shè)其服從均勻分布，置信因子k= 根號(hào)3，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2=Δ/k。不確定度分量u2 計(jì)算結(jié)果見表3。

4.3 測(cè)量互感器校驗(yàn)儀引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u3

被檢電容式電壓互感器的比值差、相位差在額定電壓的80%～120% 的最大允許誤差分別為±0.20%、±10′。根據(jù)互感器校驗(yàn)儀的說(shuō)明書可知，其準(zhǔn)確度等級(jí)為2 級(jí)，在其各檔位最大允許誤差為2%，根據(jù)JJG1189.4 檢定規(guī)程的要求，互感器校驗(yàn)儀引起的測(cè)量誤差應(yīng)不超過被檢互感器誤差限值的1/10，計(jì)算結(jié)果見表4，按B 類不確定度方法評(píng)定，假設(shè)其服從均勻分布，置信因子k=根號(hào)3 ，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3=Δ/k。標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u3計(jì)算結(jié)果見表4。

4.4 測(cè)量互感器負(fù)荷箱引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u4

被檢電容式電壓互感器的比值差、相位差在額定電壓的80%～120% 的最大允許誤差分別為±0.20%、±10′。根據(jù)互感器負(fù)荷箱的說(shuō)明書可知，其最大允許誤差為±3%，故其比值差、相位差影響量為被檢電壓互感器比值差最大允許誤差的3%，計(jì)算結(jié)果見表5，按B 類不確定度方法評(píng)定，假設(shè)其服從均勻分布，置信因子k=根號(hào)3 ，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度u4=Δ/k。不確定度分量u4計(jì)算結(jié)果見表5。

4.5 測(cè)量工作電磁干擾影響引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u5

被檢電容式電壓互感器的比值差、相位差在額定電壓的80%～120% 的最大允許誤差為±0.20%、±10′。根據(jù)JJG1189.4 檢定規(guī)程可知，其中電磁干擾影響引起的測(cè)量誤差不大于被檢電壓互感器最大允許誤差的1/20，計(jì)算結(jié)果見表6，按B 類不確定度方法評(píng)定，假設(shè)其服從均勻分布，置信因子k=根號(hào)3 ，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度u5=Δ/k，不確定度分量u5 計(jì)算結(jié)果見表6。

4.6 測(cè)量線路影響引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u6

被檢電容式電壓互感器的比值差、相位差在額定電壓的80%～120% 的最大允許誤差為±0.20%、±10′。根據(jù)JJG1189.4檢定規(guī)程可知，測(cè)試方法或測(cè)試線路的影響引起的測(cè)量誤差不大于被檢電壓互感器最大允許誤差的1/10，計(jì)算結(jié)果見表7，按B類不確定度方法評(píng)定，假設(shè)其服從均勻分布，置信因子k= 根號(hào)3，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度u6=Δ/k。不確定度分量u6計(jì)算結(jié)果見表7。

4.7 測(cè)量互感器誤差測(cè)量裝置測(cè)量回路的二次負(fù)荷引入的不確定度分量u7

被檢電容式電壓互感器的比值差、相位差在額定電壓的80%～120% 的最大允許誤差為±0.20%、±10′。根據(jù)JJG1189.4 檢定規(guī)程可知，互感器誤差測(cè)量裝置測(cè)量回路的二次負(fù)荷對(duì)被檢電壓互感器的影響不超過其誤差限值的1/20，計(jì)算結(jié)果見表8，按B類不確定度方法評(píng)定，假設(shè)其服從均勻分布，置信因子k=根號(hào)3 ，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度u7=Δ/k。不確定度分量u7計(jì)算結(jié)果見表8。

5 各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量見表9。

6 合成標(biāo)準(zhǔn)不定度（以上各不確定度分量相互獨(dú)立）

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算公式如下：

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算結(jié)果見表10。

7 擴(kuò)展不確定度

取置信概率p=95%，包含因子k=2，則擴(kuò)展不確定度Urel=kuc。擴(kuò)展不確定度計(jì)算結(jié)果見表11。

8 結(jié)束語(yǔ)

文章提供了電力電壓互感器檢定過程中的不確定度評(píng)定方法，電力電壓互感器在日常檢定工作中需要測(cè)試的點(diǎn)較多，且在報(bào)告中應(yīng)給出測(cè)得值的不確定度，但其存在計(jì)算時(shí)間久、易出錯(cuò)、效率低等問題。通過分析發(fā)現(xiàn)了電力電壓互感器檢定裝置的不確定度主要來(lái)源，可用該檢定裝置在相同檢定程序、檢定人員、環(huán)境條件及地點(diǎn)，預(yù)先進(jìn)行不確定度的分析評(píng)估，對(duì)于同類型的被檢設(shè)備進(jìn)行檢定時(shí)，可直接導(dǎo)入測(cè)得值的不確定度，提高了檢定工作效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 測(cè)量不確定度評(píng)定與表示：JJF 1059—1999[S].