祝福，趙吉福

(山東電力研究院，山東濟南250002)

0 引言

根據(jù)國際標準化組織ISO17025《校準和檢測實驗室能力的通用要求》:校準實驗室出具的每份證書或報告都應包括有關測量結果不確定度的說明，在《計量標準考核報告》中，也要求提供測量不確定度的評定。測量不確定度表明被測量之值的分散性，它是一個區(qū)間。用標準偏差、標準偏差的倍數(shù)或給定概率下置信區(qū)間的半寬來表示。本文重點論述電流互感器測量誤差不確定度的評定方法。

1 測量條件與方法

測量依據(jù)JJG313—1994《電流互感器檢定規(guī)程》。使用的標準電流互感器型號為HLS3-1，準確度為0.01級；量程為一次電流(5～2000)A，二次電流5 A。被測電流互感器型號為HL50-15，準確度為0.05級；量程為一次電流(50～1000)A，二次電流5 A。測量時環(huán)境溫度+25℃，相對濕度60%。

測量方法是將標準電流互感器與被檢電流互感器在相同額定變比(150 A/5 A)的條件下，采用比較法進行測量，將在互感器校驗儀測得的電流上升、下降的兩次比值差讀數(shù)和相位差讀數(shù)的算術平均值作為被測電流互感器在該額定變比時的比值差和相位差。

2 數(shù)學模型

比值差測量:

式中:fx為被檢電流互感器的比值差(%)；fp為互感器校驗儀上測得的電流上升、下降比值差的算術平均值(%)；△f0為來源于標準互感器的比差修正值(%)。

相位差測量:

式中:δx為被檢電流互感器的相位差(′)；δp為互感器校驗儀上測得的電流上升、下降相位差的算術平均值(′)；△δ0為來源于標準互感器的角差修正值(′)。

3 各輸入量的標準不確定度的評定

輸入量fp和δp的標準不確定度u(fp)和u(δp)主要來源于在重復性條件下被測電流互感器和標準電流互感器的測量重復性引起的，采用A類評定方法，并采用合并樣本標準差；輸入量△f0和△δ0通常采用零修正，則其標準不確定度u(△fp)和u(△δp)主要來源于標準電流互感器允許誤差，若采用修正值，則來源于修正值的不確定度及其穩(wěn)定性，均采用B類評定方法。另外，被檢電流互感器證書值數(shù)據(jù)修約還產(chǎn)生一個不確定度分量u(x)。

根據(jù)互感器校驗儀的技術指標可知，在被測量值較小(即被檢互感器的比值差和相位差較小)時，由于互感器校驗儀誤差引起的不確定度主要是由最小分度值引起的，而該不確定度已包含在由測量重復性引起的不確定度u(fp)和u(δp)中。因此，當被測量值較小時，由互感器校驗儀誤差引起的不確定度可以不必再另作分析。

另外，標準電流互感器的變差、電源頻率影響、電磁場影響等按規(guī)程規(guī)定的數(shù)值，在測量不確定度評定中完全可以忽略。

3.1 標準不確定度u(fp)和u(δp)的評定

該不確定度可以通過連續(xù)測量得到測量列，采用A類方法進行評定。磁場影響等引起的不確定度已包含在此標準不確定度中，故不另作分析評定。

3.2 標準不確定度u(△fp)和u(△δp)的評定

該不確定度主要來源于標準電流互感器的最大允許誤差。標準電流互感器經(jīng)上級檢定合格，其比值差最大允許誤差為±0.01%，角差最大允許誤差為±0.3′，其半寬af=0.01%，aδ=0.3′在此區(qū)間內(nèi)可認為服從正態(tài)分布，包含因子k=3，則:

標準不確定度u(△fp)=0.01%/3，估計Δu(Δfp)/u(Δfp)=0.1，其自由度v2(Δfp)=50。

標準不確定度u(△δp)=0.3′/3，估計Δu(Δδp)/u(Δδp)=0.1，其自由度v2(Δδp)=50。

3.3 標準不確定度u(x)的評定

4 合成標準不確定度的評定

4.1 靈敏系數(shù)

被檢電流互感器數(shù)據(jù)修約產(chǎn)生的不確定度分量的靈敏系數(shù)為1。

4.2 各不確定度分量匯總及計算表

比值差測量結果的各不確定度分量匯總為如表3，角差測量結果的各不確定度分量匯總為如表4。

表1 被檢電流互感器各次測得的比差平均值%

表2 被檢電流互感器各次測得的角差平均值(′)

表3 比值差各相對不確定度分量匯總

表4 角差各不確定度分量匯總

5 擴展不確定度的評定

取置信概率p=95%，veff(fx)=97，將有效自由度值近似取整為50并查t分布表得到:k95=t95(veff(fx))=t95(50)=2.01，則U95(fx)＝k95×uc(fx)＝2.01×0.0042%＝0.009%；veff(δx)=111，將有效自由度值近似取整為100并查t分布表得到:k95=t95(veff(δx))=t95(100)=1.984，則U95(δx)＝k95×uc(δx)＝1.984×0.14′＝0.28′。

6 不確定度的報告

在100%額定電流時比值差測量結果的擴展不確定度為:U95(fx)=0.009%，veff(fx)=50。相位差測量結果的擴展不確定度為:U95(δx)=0.28′，veff(δx)=100。

[1]中國計量科學研究院.JJF1059－1999測量不確定度評定與表示[S].北京:中國計量出版社，1999.

[2]國家高電壓計量站.JJG313－1994測量用電流互感器[S].北京:中國計量出版社，1994.

[3]范巧成.計量基礎知識[M].北京:中國計量出版社,2009.