电流互感器比值误差测量结果的不确定度评定

　　【摘　要】本文采用通行的GUM法对电流互感器比值误差测量结果不确定度进行评定，分析了该测量过程的不确定度来源，量化了各个不确定度分量，最后给出了扩展不确定度及自由度。

　　【关键词】测量不确定度;电流互感器;比值误差

　　引言

　　电能对推动社会发展起着非常重要的作用，电流互感器是其中关键设备之一，电流互感器的误差对电能计量的影响很大，本文就电流互感器比值误差测量结果的不确定度用GUM法进行了评定。

　　一、.概述

　　1.测量依据：JJG313-2010《测量用电流互感器》检定规程。

　　2.环境条件：温度25℃，相对湿度65%。

　　3.测量标准：标准电流互感器，准确度0.1级，量限为(5～2000)A/5A。

　　4.测量对象：电流互感器，准确度0.2级，量限为50A/5A。

　　5.测量过程：将标准电流互感器与被检电流互感器采用比较法进行测量，将数字式互感器校验仪测得电流上升时的比值差读数作为被测电流互感器在该额定变比时的比值差。

　　二、数学模型

　　fx=fp

　　式中 fx—被检电流互感器的比值差;

　　fp—互感器校验仪上所测得的比值差

　　三、输入量的标准不确定度的评定

　　输入量fp的标准不确定度u(fp)的来源主要有两方面：

　　一是在重复性条件下由被测电流互感器的测量不重复引起的不确定度分项u(fp1)，采用A类方法评定;二是由标准电流互感器误差引起的不确定度分项u(fp2)，采用B类方法评定。

　　由数字式互感器校验仪说明书给出的技术指标可知，在被测量值较小时，由于互感器校验仪误差引起的不确定度主要是由最小分度值引起的，而该不确定度已经包含在由测量不重复引起的不确定度分项u(δp1)中。因此，当被测量值较小时，由互感器校验仪误差引起的不确定度可不必再另作分析。

　　1.标准不确定度分项u(fp1)的评定

　　该不确定度分项可以通过连续测量得到测量列，采用A类方法进行评定。

　　选取3只0.2级量限为50A/5A的电流互感器，在额定电流的100%点，连续测量10次。共得到3组比值差的测量列，分别为(每只电流互感器均重新接线测量)：

　　1组： 0.02%,0.04%,0.03%,0.03%,0.03%,0.04%,0.03%,0.03%,0.03%,0.02%,

　　2组： 0.05%,0.05%,0.05%,0.04%,0.05%,0.05%,0.06%,0.04%,0.05%,0.05%,

　　3组： 0.03%,0.05%,0.04%,0.04%,0.04%,0.04%,0.05%,0.04%,0.04%,0.04%,

　　每组测量列的单次实验标准差如下：

　　s1=

　　=0.0067%

　　s2=

　　=0.0057%

　　s3=

　　=0.0057%

　　合并样本标准差：

　　Sp=

　　=0.0061%

　　u(fp1)=Sp=0.0061%

　　自由度为：

　　ν1=

　　=3×(10-1)=27

　　2.标准不确定度分项u(fp2)的评定

　　该不确定度分项主要是由标准电流互感器误差引起的，其比值差最大允许误差e=±0.1%，其半宽a=0.1%，在此区间内可认为服从均匀分布，包含因子k=

　　,

　　u(fp2)=0.1%/

　　=0.0577%

　　估计，Δu(fp2)/ u(fp2)=0.1,自由度ν(fp2)=50

　　3.标准不确定度u(fp)的计算

　　u(fp)=

　　

　　=0.058%

　　ν(fp)= u4(fp)/[ u4(fp1)/ ν(fp1)+ u4(fp2)/ ν(fp2)]≈51

　　四、合成标准不确定度评定

　　1.灵敏系数

　　数学模型 fx=fp

　　灵敏系数 c=∂fx/∂fp=1

　　2.合成标准不确定度u(fp)的估算

　　uc2(fx)=c2u2(fp)

　　uc(fx)=|c|u(fp)= 0.058%

　　3.合成标准不确定度的有效自由度

　　νeƒƒ=ν(fp)=51

　　五、扩展不确定度的评定

　　取置信概率p=95%，有效自由度近似取整为νeƒƒ=50，查t分布表得kp=t95(50)=2.01

　　U95=t95(50)uc(fx)=2.01×0.058%=0.12%

　　六、不确定度报告

　　0.2级量限50A/5A的电流互感器在额定电流的100%点，比值差测量结果的扩展不确定度为：

　　U95=0.12% νeƒƒ=50

　　七、结语

　　采用通行的GUM法对电流互感器比值误差测量结果不确定度进行评定，是可行的，适宜的。

　　从不确定度评定的整个过程可以得出，影响电流互感器测量结果的不确定度因素主要有两个，一是测量不重复引入的不确定度，二是标准电流互感器的不准引入的不确定度，其中标准电流互感器的不准对合成不确定度贡献最大。因此，为了获得较小的测量不确定度，应优先选用精度等级较高的标准电流互感器进行测量，此外，还应控制好重复测量过程，规范操作。

　　参考文献:

　　[1] JJF1059.1-2012.《测量不确定度评定与表示》.

　　[2]JJG313-2010.《测量用电流互感器检定规程》.

《电流互感器比值误差测量结果的不确定度评定》

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