探讨单相电子式电能表测量结果的不确定度评定方法

探讨单相电子式电能表测量结果的不确定度评定方法

叶丹

渠县质量检验检测中心 四川省达州市 635200

摘要：本文根据国家JJG596-2012《电子式交流电能表》等相关规定对单相电子式电能表的计量进行检定，按照相应的国家规定及要求对测量结果误差及不确定度进行检测和分析，希望本文的报告和结果可以为相关工作提供一定的参考。

关键词：单相电子；电能表；测量结果；不确定度评定

1.前言

电能是人们生存的基本能源，也是社会经济发展的命脉，世界飞速发展，逐渐兴起的各个行业用电量急剧增加，而电力企业围绕电能计量的矛盾也日益突出，这使得在实验室正常条件下对电能计量的误差不确定度进行评定显得尤为重要，为供电企业提供更加准确无误的电能计量，同时也为用户提供更加高质量的电能资源。

2.单项电子式电能表概述

单项电子式电能表有很多种类，但是总体而言都具备一个共同的特点，就是不同型号的电能表结构和测量原理都是基本相同的，电能表结构具体分为底座、表盖、步进电机、电子线路板、端钮盒以及计度器等元件。在这些结构中电子线路板是最为核心的部件，其功能为：对电流和电压进行取样，并将取样的结果转换成电能，给予步进电机驱动力，使其能够带动计度器进行计量工作，再利用光电隔离器将测量的脉冲输出给测量人员。

单项电子式电能表计量标准装置测量不确定度指的是对单项电能表测量结果的质量进行评定，这个方式在电能表计量工作中应用比较普遍。本单位在研发和创建单相电子式电能表计量标准装置时，与各位学者进行深入沟通和分析，得出单项电子式电能表计量标准装置测量不确定度评定方式，现将其进行整理和叙述，期望可以为相关工作提供有力参考。

3.单项电子式电能表计量标准装置测量不确定度方法相关概述

3.1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。

3.2标准装置测量原理

根据国家相关规定的标准电能表法中“高频脉冲预置法”对目标电能表的相对误差进行检测。

3.3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。

3.4待测量目标电能表

检定工频50Hz，0.2（0.5）级以及下三相（单相）交流有功、无功电能表，多功能表；设备装置可向被测量目标电能表传输一定的功率，并对目标电能表的积分进行取样，将采集的样本电能数据与装置输出的标准数据进行对比分析，最终可获取被测量目标电能表在特定功率下的计量相对误差。

标准不确定度的主要来源可分为以下几个方面：测量重复性的标准不确定度分量 ，由A类评定方式对其进行评定；由检定装置、光电控制器等元件造成的误差估算标准不确定度分量为 ，由B类评定方式对其进行评定。

3.5测量模型

（1）

式中： 表示被测量目标电能表的相对误差； 表示预置脉冲数； 表示实际测量脉冲数。

3.6方差和灵敏度

在公式（1）中，当被检测目标电能表已选定后，预置脉冲数 则为常数，故公式中只有实际测量脉冲数 与测量结果不确定度有直接关系，则获得方差，具体计算公式为：

（2）

灵敏系数 （3）

4.不确定度影响分析

4.1标准不确定度分量 的评定

选取一块DDS28型2级电子式单相电能表，电流为10（60）A，电压为220V，常数为1600imp/kWh，对220V/10A载点，当功率因素 时，相同条件下对其进行连续测量10次，将所得的数据汇总至表1。

合成样本标准差计算公式为：

（4）

在实际测量的过程中，测量结果为两次测量的平均值，计算公式为：

（5）

自由度计算公式为：

（6）

表1被测电能表的相对误差及个测量点的标准偏差、不确定度

4.2标准不确定度分量 的评定

（1）由于标准器造成的不确定分量 ，标准电能表误差最大允许量为±0.05%，假设服从均匀分布，取置信系数，则有 ，半宽 ， ，自由度 。

（2）由标准电流、电压互感器在特定运行条件下合成误差 导致的测量不确定度，假设服从均匀分布，取置信系数 ：

当 时， ， ，自由度为 。

当 时， ， ，自由度为 。

（3）电压回路中标准表与被检测电能表同相端纽间存在压降误差 ，假设服从均匀分布，取置信系数 ， ，自由度 。

（4）由于数据修约造成的误差，可通过规程获悉到修约间距为 ，假设服从均匀分布，取置信系数 ， ，自由度 。

（5）其余各种影响标准值发生变化导致的误差，对标准电能表误差的影响为 ，假设服从正态分布，取置信系数 ， ，自由度 。

5.合成标准不确定度

由于造成不确定度的因素和分量之间不存在任何的关联，因此合成标准不确定度可以根据 进行计算：

当 时， ；

当 时， 。

取 ，拓展不确定度 ，则测量结果的合成标准不确定度与拓展不确定度具体如表2所示：

表2合成标准不确定度与拓展不确定度监测结果

测量结果：DDS28型单相电子式电能表检测结果拓展不确定度为：

当 时，负载电流 ， ， ；

当 时，负载电流 ， ， ；

当 时，负载电流 ， ， ；

当 时，负载电流 ， ， 。

6.结语

总之，要做好单项电子式电能表的计量标准装置测量不确定度评定工作，应该做到实际工作中的每一个环节严格按照国家规定及设备计量规范进行操作和鉴定，这样得到的计量结果才会更加科学可靠。

参考文献

[1]刘青. 电能表误差测量结果不确定度评定的简化探究[J]. 百科论坛电子杂志, 2019, 000(001):599.

[2]安静. 电能表校准结果测量不确定度的评定[J]. 信息周刊, 2019(23):0078-0078.