电能表、电流互感器测量结果的不确定度评定

维普资讯 http://www.cqvip.com 电能表、电流互感器测量结果的不确定度评定　李彦群（西北电力试验研究院，陕西西安７１００５４）　［摘要］依据ＪＪＦ１０５９－－１９９９（（￣，Ｉ量不确定度评定与表示》、ＪＪＦ１０３３－－２００１（（计量标准考核规范》的理　论和有关规定，结合发电厂、供电局的实际情况，以实例形式详细分析了电能表、电流互感器测量结果的　不确定度。为发电厂、供电局在建立电能表、电流互感器标准装置时，提供了评定测量不确定度的方法。　［关键词］　测量标准；不确定度；三相电能表；电流互感器；实验标准差；包含因子；自由度　中图分类号：ＴＭ９３０．１１５文献标识码：Ａ文章编号：１００８－４８３５（２００２）０２—００２２—０３　点论述三相电能表、电流互感器测量结果的不确定度　０　引　言　测量存在于工业、商贸、医疗、通信、航天、科研等　评定实例，供大家参考。　１　电子式三相电能表示值误差测量结　各个领域。过去，大多用测量误差来表示测量结果的　质量。而测量误差表明测量结果偏离真值的多少，由　果的不确定度评定　１．１测量依据及测量条件　于真值未知，往往不能得到测量误差的值。国际标准　化组织（ＩＳｏ）等７个国际组织于１９９３年联合发布了　测量是依据ＪＪＧ５９６－－１９９９（（电子式电能表检定规　程》。测量环境条件是温度（２０±２）℃，相对湿度（６０±　１５）％。测量所使用的标准仪器是三相电能表检定装　置，其型号为９００１Ｄ１，规格为３　Ｘ（０．１～１００）Ａ，３　Ｘ　（５７．７－－３８０）Ｖ，准确度为０．１级。被测对象是电子式　三相电能表，准确度等级为０．５级。在整个测量过程　中，由标准装置输出一定功率给被检表，并对被检表进　行采样积分，得到的电能值与装置的标准电能值比较，　《测量不确定度表示指南》。该指南采用当前国际通行　的观点和方法，使涉及测量的技术领域和部门，可以用　统一的准则对测量结果的质量进行评定。国家质量技　术监督局为实施该指南，于１９９９年批准颁布了　ＪＪＦ１０５９－－１９９９（测量不确定度评定与表示》。从此我　国有了评定测量不确定度的统一技术规范。测量不确　定度表明被测量之值的分散性，它是一个区间。用标　准偏差、标准偏差的倍数或给定概率下置信区间的半　得到被检表在该功率时的相对误差。符合上述条件的　测量结果，一般可直接使用本不确定度的评定方法。　宽来表示。人们可以根据实验、资料、经验等信息进行　评定，从而可以定量确定测量不确定度之值。对测量　不确定度进行科学、合理地评定并非易事，ＪＪＦ１０５９—　１．２数学模型　用比较法进行三相电能表误差测量时，三相电能　表检定装置上测得的相对误差即为被检电能表的相对　误差。其数学模型为　ｙＨ＝７ｗｏ　１９９９（测量不确定度评定与表示》以及ＪＪＦ１０３３－－２００１　《计量标准考核规范》仅仅提供对测量不确定度评定的　通用方法，因此，对测量结果进行具体分析，给出更为符　合测量环境的测量不确定度评定是一项有意义的工作。　目前各发电厂、供电局及县电力局在评定测量结　式中：ｙＨ为被检电能表的相对误差；７ｗｏ为三相电能　表检定装置上测得的相对误差。　１．３输入量的标准不确定度的评定　果不确定度时，存在对ＪＪＦ１０５９—１９９９《测量不确定度　评定与表示》、ＪＪＦ１０３３－－２００１《计量标准考核规范》理　解不一致的问题，给计量工作带来不便。因此统一认　识，加强理解是计量工作中不可缺少的环节。本文重　输入量７ｗｏ的标准不确定度Ｕ（７ｗｏ）的来源主要　囝　丽　而　维普资讯 http://www.cqvip.com 有两方面：在重复性条件下由被测电能表测量不重复　引起的不确定度分项Ｕ（Ｔｗｏ１），采用Ａ类评定方法；三　相电能表检定装置的误差引起的不确定度分项　１．５扩展不确定度的评定　取置信概率Ｐ＝９５％，有效自由度ｖ　＝５５，查ｔ　分布表并将有效自由度近似取整为５０，得到　ｋ☆＝ｔ９５（５０）＝２．Ｏ１　扩展不确定度为　Ｕ９５＝ｔ９５×ｕ　（ｙＨ）＝２．Ｏ１×　０．０３４％＝０．０７％　Ｕ（Ｔｗｏ２），采用Ｂ类评定方法。　１．３．１标准不确定度分项Ｕ（Ｔｗｏ１）的评定　该不确定度分项主要是由于被检电能表的测量不　重复引起的，可以通过连续测量得到测量列，采用Ａ　类方法进行评定。　选用一台稳定性好的０．５级被检电能表，在３×　１．６不确定度报告　．　０．５级电子式三相四线电能表在３×２２０　Ｖ，３×５　Ａ时相对误差测量结果的扩展不确定度为：　Ｕ９５＝０．０７％　）１ｅｌｆ＝５５　２２０　Ｖ，３×５　Ａ，功率因数为１．０时，重复测量１０次，得　到以下数据：　１　２　３　４　５　６　７　８　９　１０　０．１２　０．１７　０．１９　０．１５　０．１６　０．２Ｏ　０．１５　０．１６　０．１８　０．１７　２　电流互感器测量结果不确定度评定　２．１测量依据及测量条件　Ｓ（　）＝　＝０．０２２　７　测量依据是ＪＪＧ３１３—１９９４《电流互感器检定规　程》。测量环境条件为温度（＋１０～＋３５）℃，相对湿度　≤８０％。测量所使用的标准电流互感器的准确度级别　是０．０１级，量程为一次电流０．１～５　０００　Ａ，二次电流　５　Ａ。被测电流互感器的准确度级别是０．０５级，量程　为一次电流０．１～５　０００　Ａ，二次电流５Ａ。测量过程是　将标准电流互感器与被检电流互感器在相同额定变比　的条件下，采用比较法进行测量．ｏ符合上述条件的测　量，一般可直接使用本不确定度的评定方法。额定电　流在２０％，１００％，１２０％的测量结果的不确定度可直　接使用本不确定度的评定结果。　２．２数学模型　用比较法进行电流互感器误差测量时，互感器校　验仪上所测得的比差和角差即为被检电流互感器的比　由测量重复性带来的不确定度：　“（Ｙｗｏ・）＝　７ｚ　＝　、／上Ｕ　＿０．００７　１８％　自由度：ｖ（Ｔｗｏ１）＝１０—１＝９　１．３．２标准不确定度Ｕ（Ｔｗｏ２）的评定　该不确定度分项主要是三相电能表检定装置的不　确定度引起的，三相电能表检定装置经上级检定合格，　根据装置不确定度分析报告得到装置的扩展不确定度　为０．１％，ｋ＝３。Ｕ（￣＇Ｗ０２）＝０．１％／３＝０．０３３　３％　估计△“（￣＇Ｗ０２）／“（７ｗｏ２）＝０．１０，自由度ｖ（￣＇Ｗ０２）＝　５０。　１．３．３标准不确定度Ｕ（７ｗｏ）的计算　“（Ｔｗｏ）＝√“　（Ｔｗｏ１）＋“　（Ｔｗｏ２）＝０．０３４％　１．４合成标准确定度的评定　１．４．１灵敏系数　差和角差。其数学模型为　ｆｘ＝ｆ口８ｘ＝８ｐ　数学模型　灵敏系数　ｙＨ＝Ｔｗｏ　Ｃ＝ａｙＨ￣０Ｔｗｏ＝１　式中：厂ｘ、　为被检电流互感器的比值差，相位差；厂口、　。为互感器校验仪上所测得的比值差，相位差。　１．４．２合成标准不确定度Ｕ（Ｔｗｏ）的估算　“２　（ｙＨ）＝Ｃ　Ｕ　（Ｔｗｏ）　Ｕ　（ｙＨ）＝ｌ　Ｃ　ｌ　Ｕ（Ｔｗｏ）＝０．０３４％　２．３输入量的标准不确定度的评定　输入量厂ｐ、　的标准不确定度Ｕ（ｆｐ）、Ｕ（　）的来　源主要有两方面：在重复性条件下由被测电流互感器　１．４．３合成标准不确定度的有效自由度　ｕ＝　４（＿／ｗｏ　）＝５５　的测量不重复引起的不确定度分项Ｕ（厂ｐ１）、Ｕ（　１），　采用Ａ类评定方法；标准电流互感器误差引起的不确　定度分项Ｕ（厂ｐ２）、Ｕ（　ｐ２），采用Ｂ类评定方法。　丽　丽　１）４“（Ｔｗｏ１）’ｖ　（ｙｗ０２）　器　０　维普资讯 http://www.cqvip.com ２．３．１标准不确定度分项“（ｆｐ１）、“（　ｐ１）的评定　该不确定度分项主要是由于被测电流互感器的测　量不重复引起的，可以通过连续测量得到测量列，采用　Ａ类方法进行评定。　选用一台稳定性好的电流互感器，在５Ａ／５Ａ档，　额定电流为２０％、１００％、１２０％时，重复测量１０次，得　到以下数据：　／，Ｖ　每组测量列分别按以下公式计算得到单次实验标　准差：　２．４合成标准确定度的评定　２．４．１灵敏系数　ｆ＝１　Ｓ（ａ—Ｓ）＝　２．４．２合成标准不确定度“（ｆｐ）、扎（　ｐ）的估算　“　（　）＝Ｃ２“　（厂口）；扎　（文）＝Ｃ２“　（　）；　“。（ｆｘ）＝ｌ　ｌ“（　）＝０．００６　７％　自由度：　（ｆｏ）＝３７　“。（　）＝ｌ　ｌ“（　）＝０．００６　７％２．５扩展不确定度的评定　合并样本标准差：　自由度：　（　ｐ）＝６０　取置信概率Ｐ＝９５％，有效自由度ｖ（　）＝３７、ｖ　－√　，萤ｓ　＝０．啷３％　“，誊ｓ；＝０、２０ｒ　（　。）＝６０，查ｔ分布表并将有效自由度近似为３５、５０　得到：　ｋ。ｌ＝２．０３　ｋｐ２＝２．Ｏ１　比值差扩展不确定度为：　（　）＝ｓｆ＝０．００３　３％　自由度ｖ（　１）＝３×９＝２７　ｕ（ａｐ１）＝ｓａ＝０．０　自由度ｖ（２　。１）＝３ｘ９＝２７　２．３．２标准不确定度分项Ｕ（　）、“（　ｐ２）的评定　该不确定度分项主要是标准电流互感器的误差引　Ｕ９５＝ｔ９５（３５）×ｕ２（ｆｘ）＝２．０３×０．００６　７％＝０．０１３％　相位差扩展不确定度为：　起的，标准电流互感器经上级检定合格，其比值差最大　允许误差：ｅ＝±０．Ｏ１％，其半宽ｎ＝０．Ｏ１％；相位差限　值：Ｐ＝±０．３　半宽ｎ＝０．３０　足＝√３　Ｕ９５＝ｔ９５（５０）×ｕ２（　）＝２．０１×０．２６　＝０．５２　２．６不确定度报告　０．Ｏ５级电流互感器比值差的测量结果的扩展不　确定度为：　札（　）＝０．Ｏ１％／√３＝０．００５　８％　“（　Ｄ２）＝０．３０　／√３＝０．１７　估计　＿０．　一ｏ．　Ｕ９５：０．０１３％　确定度为：　有效自由度：ｙ（ｆｐ）＝３５　０．０５级电流互感器相位差的测量结果的扩展不　自由度ｖ（　）＝５０　ｖ（ｆｏ２）＝５０　２．３．３标准不确定度“（ｆｐ）、“（　。）的计算　“Ｕ９５：０．５２　有效自由度：　（　。）：５０　（厂ｐ）＝√“　（　１）＋“　（　）＝０．０６７％　ｖ（ｆｏ）＝３７　自由度３　结　语　通过以上对三相电能表、电流互感器测量结果的　“（　ｐ）＝√“　（　ｐ１）＋“　（　ｐ２）＝０．２６　自由度ｖ（　。）＝６０　（下转第３２页）　国　而而　而砸　维普资讯 http://www.cqvip.com 由于长期的局部过热，使得触头与梅花触指间接触的　部位烧损，产生的杂质通过大小屏蔽罩接触缝隙掉人　罐体，产生了极不均匀电场，导致气体放电。　（２）故障时Ｉ段母线未投入运行，根据故障录波器　显示，故障前一周波流过该处的负荷电流有效值约为　３１０　Ａ，大的负荷电流使过热程度更大，加速了上述过　程的发展，最终导致放电故障的发生。　（３）梅花触头的插入不正使导体在重力作用下缩　短了其与大罐壳体间的主绝缘距离，由于导体系硬母　线，屏蔽头处导体外径又最大，就整个母线本体而言，　故障点与大罐壳体间的气体间隙最短，事故后经测量　不足８０　ＩＴＩ１ＴＩ。另外，根据屏蔽头靠近放电位置的大小　屏蔽罩接触缝隙较大，而屏蔽头上的放电点对端（沿圆　弧１８０。）大小屏蔽罩接触缝隙相对较小的事实，从另　一个角度论证了此推断的正确性。　（４）事故后为了查找Ⅱ段母线内部的具体放电部　位，进行了现场检查性的工频耐压试验，３次放电电压　分别为３１５　ｋＶ、３４０　ｋＶ和３１６　ｋＶ，最低的放电电压也　高达３１５　ｋＶ，远远大于运行中的工作电压２１０　ｋＶ，从　另一个角度进一步说明了故障的根本原因是局部过　热，并不是一开始就为电压故障。　综上所述，导体联接处安装不良是引起本次事故　的根本原因。在ＧＩＳⅡ段母线Ｃ相屏蔽座的装配过　程中。安装人员没有遵守工艺规程，梅花触头安装不到　位，屏蔽罩内部与导体之间的间隙极不均匀。长期运　行中在该导体联接处出现异常温升，产生电晕腐蚀，并　导致了不固定自由导电杂质的生成，使该部位ｓｖ６气　体绝缘性能下降，在正常运行中电压出现扰动时，气体　发生放电击穿。　３措施　（１）局部放电检测可以弥补耐压试验的不足，通过　在线监测能发现ＧＩＳ制造和安装的“清洁度”，能发现　绝缘制造工艺和安装过程中的缺陷、差错，并能确定放　电位置，从而进行有效处理，防止事故的发生。现拟在　该ＧＩＳ上安装局部放电在线监测装置。　（２）根据资料统计，由于制造厂和安装单位的工艺　不良而造成的ＧＩＳ故障约占４０％，所以为了减少故障　率，应当选用管理水平高、工艺优秀的施工单位。　（３）严格执行ＧＢ５０１５０＿＿９１所要求的交接试验项　囝　而　面　面　目。主回路导电电阻的测量必须采用大电流法，测量　值不应超过产品技术条件规定值的１．２倍；主回路的　耐压程序和方法，应按产品技术条件的规定进行，试验　电压值不能低于出厂试验电压的８０％。　４　结　语　随着计算机技术、传感器技术、数字化技术的不断　发展，智能化ＧＩＳ最近几年已得到了迅速的推广和应　用。考虑到因ＧＩＳ的全部元件都密封在一个金属壳　中，在外部测量其内部放电信号难度相当大，因此在今　后的选型中，为防止内部故障的发生、随时掌握设备的　运行工况、发现设备的故障隐患，必须采取有效的监测　手段，进行如绝缘性能、导电性能和机械性能等方面的　监测。在线监测技术和自我诊断技术的引入将打破传　统的高压电器大小修计划模式，可以根据诊断结果安　排更合理、更科学的检修计划，将事故消灭在萌芽状　态，缩短ＧＩＳ检修时间，提高设备的利用率和可靠性。　参考文献　［１］　邱毓昌．ＧＩＳ装置及其绝缘技术［Ｍ］，西安交通　大学出版社，１９９１．　・　［２］　严璋．电气绝缘在线监测技术［Ｍ］．北京：中国电　力出版社，１９９５．　作者简介：李英奇，男，１９７１年３月生，重庆大学高电压技术专业，工程　师，从事高电压技术监督工作。　收稿日期：２００１—１２—３Ｏ　（责任编辑张健）　（上接第２４页）　不确定度评定，使各基层单位在三相电能表、电流互感　器测量结果的不确定度评定中有一个较具体而统一的　标准，相信对专业人士会有一定的帮助。　参考文献　［１］ＪＪＦ１０３３－－２００１（（计量标准考核规范》［ｓ］．　［２］ＪＪＦ１０５９－－１９９９（测量不确定度评定与表示》［ｓ］．　收稿Ｅｔ期：２００２一Ｏ２—０１　（责任编辑徐钊愈）