测量不确定度评定在电能计量实验室比对的应用示例

测量不确定度评定在电能计量实验室比对的应用示例

作者: 覃云芬

随着科学技术的发展，人们认识能力的提高，计量检测手段、检测方法的改进，电能计量检测水平也在不断提高，检测方法也日臻完善。测量不确定度作为一项新的检测技术方法，在电能计量实验室比对试验中也得到很好的应用。测量不确定度是指表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。比对是指在规定条件下，对相同准确度等级的同种计量基准、计量标准或工作计量器具的量值进行的比较。电能计量实验室比对则是按照预先规定的条件下，由多个实验室，对选定的电能计量器具进行检定及测试，利用不确定度评定方法，进行量值的分析、评定，给出检测结果和测量不确定度结论，最终对各电能计量实验给出评价的一个过程。本文结合本单位参加全区范围的电子式电能表量值比对的实际工作成果，着重给出测量不确定度评定在电能计量实验室比对中的应用实例，为广大电能计量工作者在进行电能计量标准测量不确定度评定时提供参考、借鉴或交流。

0.5级三相电子式电能表示值误差检定结果的不确定度评定实例。

一、 概述

（1）检定依据：JJG596-1999《电子式电能表检定规程》。（2）环境条件：温度：19℃，湿度：60%PH。（3）检定标准：0.1级三相电能标准装置，型号：YC-1893D，规格：0V～380V，0V～100A。（4）被测对象：0.5级三相四线电子式多功能电能表。（5）检定过程：装置输出一定功率给被检表，并对被检表进行脉冲采样，将得到的电能值与装置输出的标准电能值比较，得到被测表在220V，1.5A的相对误差。

二、 数学模型

1.数学模型：r=r0；式中r为被检单相交流电能表的相对误差，r0为电能表检定装置上测得的相对误差。

2.灵敏系数：c= r/ r0=1。

三、不确定度分量的计算

输入量r0的标准不确定度u的来源主要有三方面：在重复性条件下由被测电能表示值重复性引起的不确定度u1，采用A类评定方法评定；电能表检定装置的误差引起的不确定度u2，采用B类评定方法评定；数据修约引入的不确定度u3，采用B类评定方法评定。

1.标准不确定度u1的评定：该不确定度分项主要是由于被检电能表的示值误差重复性引起，可以通过连续测量得到测量列，采用A类方法进行评定。对0.5级三相四线电子式多功能电能表，在220V/1.5A功率因数为1.0和0.5L时，各连续测量5次，测得数据为：

标准不确定度u1的评定：u1=S（xi）/=0.00212/

=0.000948%（cosφ=1.0时）

u1=S（xi）/=0.00684/=0.00306%（cosφ=0.5L时）

自由度：v1=5-1=4（cosφ=1.0时）v1=5-1=4（cosφ=0.5L时）

2.标准不确定度u2的评定：该不确定度主要是电能表检定装置示值误差引起的，该0.1级装置经广西计量测试研究院检定合格，检定证书号为电能字第0283289号，根据检定证书可知该装置的最大允许误差MPE为±0.1%，则其变化半宽为a=0.1%，在此区间内服从均匀分布，包含因子k=。u2=

0.1%/=0.0577%。因为评定信息来源于上级检定证书，故u2很可靠，所以v2=∞。

2）、喷头安装的最大间距直立型下垂喷头的布置，包括同一根配水管上喷头间距及相邻配水支管的间距，应根据系统的喷水强度、喷头的流量系数和工作压力确定，并不应大于表gb50084-2001（2005年）表6-4的规定，且不宜小于2.4m。7．1. 12 边墙型标准喷头的最大保护跨度与间距，应符合表7．1．12的规定： 7．1．13 边墙型扩展覆盖喷头的最大保护跨度、配水支管上的喷头间距、喷头与两侧端墙的距离，应按喷头工作压力下能够喷湿对面墙和邻近端墙距溅水盘1.2m高度以下的墙面确定，且保护面积内的喷水强度应符合本规范表5．0．1的规定。7．1. 12 边墙型标准喷头的最大保护跨度与间距，应符合表7．1．12的规定：7．1．13 边墙型扩展覆盖喷头的最大保护跨度、配水支管上的喷头间距、喷头与两侧端墙的距离，应按喷头工作压力下能够喷湿对面墙和邻近端墙距溅水盘1.2m高度以下的墙面确定，且保护面积内的喷水强度应符合本规范表5．0．1的规定。

0.025%，在此区间内服从均匀分布，包含因子k=。u3=

0.025%/=0.0144%。因为评定信息来源于国家计量检定规程不确定度u和u95哪个更可信，故v3很可靠，所以v3=∞。

4.标准不确定度的计算：

u=[u21+u22+u23]1/2=0.0595%（cosφ=1.0时）

u=[u21+u22+u23]1/2=0.0595%（cosφ=0.5L时）

5.标准不确定度u的自由度：

v=u4/（u14/v1+u24/v2+u34/v3）→∞（cosφ=1.0时）

v=u4/（u14/v1+u24/v2+u34/v3）→∞（cosφ=0.5L时）

四、合成标准不确定度：uc：uc2=c2u2

uc=cu=1×0.0595%=0.0595%（cosφ=1.0时）

uc=cu=1×0.0595%=0.0595%（cosφ=0.5L时）

合成标准不确定度的有效自由度：

veff=v=∞（cosφ=1.0时）

veff=v=∞（cosφ=0.5L时）

五、取置信概率

置信概率P=95%，有效自由度veff=∞，查t分布表可得

kp=t95（∞）=1.96

六、扩展不确定度U95

U95rel=KpUc=1.96×0.0595%= 0.117%（cosφ=1.0时）

U95rel=KpUc=1.96×0.0595%=0.117%（cosφ=0.5L时）

经区质量技术监督局组织专家进行评价，该次电能量值比对试验的各检测项目全部合格，比对结果均为满意。这是对武鸣供电公司电能实验室的检定设备和人员技术水平、能力的充分肯定，也充分说明电能量值是准确的，电能表检定数据是可靠的。

本文通过电能计量实验室比对实例介绍了三相电子式电能表示值误差测量结果的不确定度评定方法和步骤。测量不确定度理论是在测量误差理论基础上完善和发展起来，测量不确定度评定，不仅能够说明计量标准测量能力的好坏，反映计量人员技术水平的高低，还是评价计量标准综合性能的依据，是计量考核规范的重点考核内容。测量不确定度在电能计量标准建标工作中已成为一项重要技术指标，在电能计量标准期间核查中也成为一种重要的方法不确定度u和u95哪个更可信，在电能实验室比对工作中也是重要的比对依据。对测量不确定度评定方法的正确理解、掌握和正确熟练地运用到实际测量工作中是当代每个计量人员都应该具备的技能。

参 考 文 献

[1]《JJF1059-1999测量不确定度评定与表示》国家质监局发布1999-05-01实施

[2]《JJG596—1999电子式电能表检定规程》国家质监局发布2000-03-15实施

[3]《计量基础知识》.中国计量出版社，2001-6