标准电能表测量不确定度评定

【摘 要】标准电能表不确定的评定在国家、行业和国网公司范围内无相应的标准，而现评定的标准电能表不确定度不统一，不确定度各分量考虑不全面，评定过程笼统，此次通过对各项误差源的分析，利用试验的方法对标准电能表的不确定来源进行分析和计算。

【关键词】标准电能表；不确定度来源分析；不确定度评定；合成计算

引言

当今评价测量仪器质量和测量结果时，通常是用误差大小来表示，误差小，说明测量仪器好。但是，这种表示方法是存在着一个根本的问题，根据误差的定义，它等于测量值减去真值，而真值通常是不知道的。所以，误差本身是不确定的，因此采用测量不确定度来评价测量结果已是趋势。

1、概述

1.1测量依据：JJG596-1999《电子式电能表检定规程》。

1.2环境条件：温度（20±2）℃，相对湿度（60±15）%。

1.3测量标准：三相电能标准装置，测量范围：3×（57.7～380）V、3×（0.2～100）A，装置等级0.01级。

1.4被测对象：0.05级SZ-03A-K6三相标准电能表。

1.5测量过程：装置输出一定功率同时输入给标准表和被检表，在标准表和被检表都在连续运行的情况下，比较标准表和被检表输出的代表电能量的脉冲，从而得到被检表在该功率时的相对误差。

2、数学模型

式中：y----被检标准电能表的相对误差（%）

y0----三相电能标准装置测得的相对误差（%）

3、不确定度来源和评定

3.1A类不确定度

A类不确定度，是按统计方法评定的不确定度。设对某一量在同一条件下进行有限（n）次试验，根据贝塞尔公式，实验标准偏差s计算公式为

在重复性条件下由被测标准电能表和标准装置测量不重复引起的不确定度分量 ，由于在不同负载电流和不同功率因数下标准电能表基本误差不同，因此在进行各输入量的标准不确定度评定时应针对不同的负载电流和功率因数作具体评定，对0.05级SZ-03A-K6型标准电能表，在三相四线有功3×57.7V，3×5A，功率因数为1.0时，在重复条件下进行连续测量10次，该测量结果为单次测量误差值，得到测量数据如表1所示。

表1 在三相四线有功3×57.7V，3×5A cos =1.0 10次重复

测量数据及标准差

次数 1/6 2/7 3/8 4/9 5/10 si

10 0.0051 0.0034 0.0042 0.0068 0.0039 0.0011

0.0055 0.0034 0.0045 0.0045 0.0037

3.2B类不确定度

B类不确定度是用非统计方法来评定不确定度，一般是根据有关信息、资料和积累的经验来分析、判断被测量值的可能所在区间（-e，e），并假设被测量值的概率分布，由要求的置信水平估计包含因子ki，其计算公式为

式中：ei为区间的半宽度，即一定置信概率条件下的误差限；

ki为误差概率分布系数，根据概率分布情况，一般取3～

当合成B类各分量时应采用

B类不确定度分量有：

3.2.1 三相电能标准装置引起的不确定度分量UB1

该不确定度分量是由三相电能标准装置的误差上限引起的，该标准经过检定合格，在检定周期内，三相四线有功3×57.7V，3×5Acosφ=1.0时，其装置最大允许误差为0.01%，在此区间可认为服从正态分布（k=3），则标准不确定度UB1 =0.01%/3=0.00333%。

3.2.2 三相标准电能表上级传递误差修约产生的不确定度分量UB2

因为测量结果是修约后的值，因此数据修约将产生不确定度，0.05级表的化整间隔为0.005，半宽值为0.0025，在此区间服从均匀分布（k=），则该不确定度分量为UB2=0.0025/=0.00144%。

3.2.3 0.01级三相电能标准装置电压回路导线压降最大允许误差引起的不确定度分量UB3

0.01级电能标准装置电压回路导线压降为最大允许误差的1/6，属均匀分布，则

4、灵敏度系数

被检表相对误差数据修约产生的不确定度分量的灵敏系数为1。

5、合成标准不确定度

5.1不确定度分量汇总表2

5.2合成标准不确定度

5.2.1三相四线有功3×57.7V，3×5A cos=1.0合成不确定度

6、扩展不确定度

取包含因子k=2，则扩展不确定度为：

7、三相标准电能表测量结果不确定度报告

用0.01级三相电能标准装置校准0.05级三相标准电能表，在三相四线有功3×57.7V，3×5Acos=1.0时，其测量结果的扩展不确定度为：U=0.0078%

通过对标准电能表扩展不确定度的评定，使我们充分理解在评定中如何分析标准电能表在不同的接线方式下各项误差的来源，对在今后工作中验证标准电能表扩展不确定度提供了参考。

参考文献

[1]JJG596-1999《电子式电能表检定规程》

[2]《电能计量基础》.中国计量出版社