科学养生稿件信息
单相电子式电能表误差测量值的不确定度评定
广西省金秀瑶族自治县电能计量测试中心
罗文军、黄松
一、前言
电力是经济发展的命脉，随着经济的迅猛发展，各行业用电量随之大幅增长，围绕电能计量产生的矛盾就逾发突出。在实验室认可的常规条件下对电能计量表进行误差测量，为供用电双方提供误差测量的不确定度评定报告就显得尤为重要。
二、测量过程简述
1、测量依据：
JJG596-2012《电子式交流电能表》检定规程
JJG597-2005《交流电能表检定装置》检定规程
2、标准装置测量原理：
采用国家标准规定的标准电能表法中的“高频脉冲数预置法”检定电能表，计算被校电能表的相对误差。
3、测量标准：0.05级单相电能表检定装置，型号：YC-1893D ，出厂编号： 0317037，经上级溯源检定合格。
4、被测对象：客户提供的2.0级、10（60）A宽量程单相电子式交流电能表。
三、电能表误差检定操作过程
1、外观检查：该表外观完好，液晶屏显示正常，无烧坏痕迹，鼻闻无焦糊气味，用手摇晃无元器件松动脱落的声音。
2、把被检电能表安装在检定标准装置后，在微机上正确选择检定规程、被测电能表型号、精确度等级，测量范围等等，然后开机由检定装置自动对被检电能表进行误差检定。
3、检定完成，打印检定证书和原始记录。
四、误差测量值的不确定度评定过程
1、选择典型评定点进行误差测量，本次选择的典型点如下：
1.1、对被检表施加220V电压、10A电流，在COS
=1.0负载条件下，重复性测量10次产生的误差数据列。
1.2、对被检表施加220V电压、10A电流，在COS
=0.5L感性负载条件下，重复测量10次产生的误差数据列。
2、确定不确定度来源：
2.1、测量电能表重复性引入的不确定度
，采用A类评定；
2.2、标准装置误差引入的不确定度分量，采用B类评定，主要有：
2.2.1、标准器引入的标准不确定度
；
2.2.2、误差数据修约引入的不确定度
；
2.2.3、电子脉冲截尾引入的不确定度
；
3、数学模型：
根据检测和评定方法写出如下数学模型：
式中：
—标准表的高频脉冲常数，（
）；
N —被校表的低频脉冲，即“校验圈数”；
F —被校表低频脉冲分频系数，无分频时F＝1
—被校表的低频脉冲常数，（
）；
—电流互感器变比，对宽负载标准表
＝1
—电压隔离互感器各二次端与标准端隔离比例，对单相表
＝1
m —实测高频脉冲数。
—被检电能表的相对误差（%）；
—多次重复测量产生的附加误差；
—标准表或标准装置的已定系统误差（%），不需更正时为0；
—对示值误差（测量结果）数据修约产生的附加误差
—脉冲采样引入的附加误差
4、各输入量的标准不确定度评定
4.1、测量电能表重复性引入的不确定度
，属于正态分布，采用A类评定。
先对被测电能表施加220V、10A电流，分别在COS
=1.0和COS
=0.5L感性负载条件下，重复测量10次，得到如下误差数据列：
|
序号 |
|
|
|
COSφ=1.0 |
COSφ=0.5L |
|
|
1 |
-0.004 |
+0.020 |
|
2 |
-0.103 |
+0.017 |
|
3 |
-0.004 |
+0.062 |
|
4 |
-0.102 |
+0.013 |
|
5 |
-0.102 |
+0.014 |
|
6 |
-0.101 |
+0.017 |
|
7 |
-0.100 |
+0.018 |
|
8 |
-0.088 |
+0.022 |
|
9 |
-0.081 |
+0.025 |
|
10 |
+0.019 |
+0.073 |
|
|
-0.067 |
+0.028 |
根据贝塞尔公式：
得出单次测量实验标准差为：
S =
0.049（%） （COS
=1.0）时
S =
0.021（%） （COS
=0.5L）时
由于重复测量10次，由此引入的不确定度
为：
=
=
=0.016(%) （COS
=1.0）时
=
=
=0.007(%) （COS
=0.5L）时
4.2、标准装置误差引入的不确定度
，属于正态分布，采用B类评定方法。
根据JJG597-2005《交流电能表检定装置》可知：0.05级单相标准装置允许误差分别为：±0.05%（COS
=1.0）和±0.07%（COS
=0.5L），属于正态分布，取K=1.96，根据：
得出该装置误差引入的不确定度为：
（COS
=1.0）时
（COS
=0.5L）时
4.3、测量数据修约引入的不确定度
；
根据JJG596-2012的要求，被测电能表准确度等级为2.0级，测量的相对误差应按0.2的化整间距进行化整，取半区间，假设该分量服从均匀分布，取
，按B类评定，得到：
4.4、电子脉冲截尾引入的不确定度
通过增加累计脉冲个数，延长一次误差时间，将该项不确定度减小，可以忽略此不确定度的影响。
即：
＝0
5、合成标准不确定度评定
5.1、灵敏系数：
5.2、各不确定度分量汇总表：
|
序号 |
不确定度来源 |
类型 |
分布 |
包含因子 |
符号 |
标准不确定度值（%） |
|
|
COS |
COS |
||||||
|
1 |
测量重复性结果 |
A |
正态 |
1 |
|
0.016 |
0.007 |
|
2 |
检定装置误差 |
B |
正态 |
1.96 |
|
0.026 |
0.036 |
|
3 |
误差数据化整 |
B |
均匀 |
|
|
0.058 |
|
|
4 |
脉冲采样截尾 |
B |
/ |
/ |
|
忽略不计 |
|
|
5 |
相对合成标准不确定度 |
|
|
0.066 |
0.069 |
||
|
6 |
相对扩展不确定度 |
U=0.13%，K＝2(COS
U=0.14%，K＝2(COS |
|||||
5.3、合成标准不确定度
对于直接测量，各标准不确定度的分量是互不相关的，采用方和根方法直接合成：
=0.066% （COS
=1.0时）
＝0.069% （COS
=0.5L时）
5.4、扩展不确定度评定
取包含因子K＝2，电能表电能示值相对误差测量的不确定度为：
U=0.066%×2=0.13% （COS
=1.0时）
U=0.069%×2=0.14% （COS
=0.5L时）
5.5、测量不确定度报告
（1）、在220V电压、10A电流和COS
=1.0时，对2.0级单相交流电能表进行测量，结果如下：
示值误差测量值的平均值为：
＝-0.067%
示值误差测量值的不确定度为：U=0.13%，K＝2。
（2）、在220V电压、10A电流和COS
=0.5L时，对2.0级单相交流电能表进行测量，结果如下：
示值误差测量值的平均值为：
＝+0.028%
示值误差测量值的不确定度为：U=0.14%，K＝2。
参考文献：JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》
