电能表的不确定度评定与表示

李金生

（河钢集团唐钢公司信息自动化部 河北 唐山 063000）

1 引言

凡是测量都会因客观条件的存在而产生误差，就测量结果而言其所针对的是无法确定的程度，也就是对测量结果可信赖度的一种判定。不确定度是一个参数，与测量结果紧密相关，并能够真实反映测量结果的分散性，因此测量不确定度应该是完整测量中不可或缺的一个重要组成。

2 测量不确定度的评定

测量原理如图1所示。

图1 测量原理

2.1 分类

不确定度评定可分为A类和B类两种，前者是通过对测列的统计分析法来完成评定的；后者则是通过不同于对侧列的统计分析法来进行评定的。为了更好的区分不确定度评定，所以特意将他们分为AB两类，但两者之间并没有本质的区别。A类和B类都是以概率分布为基础，通过一组观测数据导出的密度函数，所得到的就是A类不确定度；而B类不确定度标准评定则是针对的是一个事件发生的整体信任程度。

（1）A类评定

设测量值为xi（i=1，2，……，n），被测量X，测量次数为n。在统一条件下，通过计算得到平均值x-，标准偏差s(x)。当被测量估计值被锁定为平均值时，便可以按照公式（1）计算出其所对应的A类不确定度UA(x)。

（2）B类评定

通过所有可以利用的相关信息，科学判断测量结果的不确定度，最终得到估计的标准偏差，即为标准不确定度的B类评定。

①通过相关经验和信息对测量的可能区间进行判断，得到区间值（-a，a）；

②对被测量值的概率分布进行假设；

③确定要求的概率p，然后基于概率分布原则对包含因子k进行估计，进而按照公式（2）得到B类不确定度UB。

2.2 电能表的校准

表1 三相电能表不确定度测量

在实际应用中会涉及到电能表的校准和检定。要更好的完成这项工作，就必须熟练掌握电能表不确定度评定和表示原则，明确产生测量不确定度的根源是什么。认真分析电能表的校准过程，对校准过程中可能遇到的不确定度分量进行统计，以帮助评定工作的顺利完成。如表1所示。

3 电能表的不确定度评定和表示

3.1 数学建模

处于对测量结果可信度的要求，校准和检测安装式电能表或标准电能表已经成为日常工作中必不可少的一项内容。人们最常用到的是标准表法，就是让标准电能表和被检测表同时进行电能值的测试，然后比较两种测试所得到的结果，进而得到一个相对误差，再以此为数据基础进行数学建模，详见公式（3）：

被检测电能表的相对误差值（%）用y来表示，其点能值用E0表示，点能值则用E表示。

3.2 分析测量不确定度的影响程度

从上一节中的数据建模中可以看出，被检测电能表的电能值和标准表电能值是非常重要的两个参数，所以对不定度的影响分析要从这两点入手。

（1）u(E0)是标准电能表的标准不确定度，在对其进行评定的时候主要考虑两方面的因素：一所选定的标准检定装置所允许的最大误差是多少，由其引发的不确定分量是多少；二，凡是检测装置均存在检测误差，因此来自于检定装置的上级评定不确定度分量也会对电能表的不确定度分量造成影响，分量多大？

（2）u(E)是被检电表能值的标准不确定度，能够对其产生影响的因素也要分为两部分：一，被检测表误差化整，引起一定的不确定度分量；二，被检查电表多次重复被引入，引起的不确定度分量。

3.3 电能表不确定度的实例评定

对于电能表不确定度的评定上面已经做了详细的阐述，下面将通过举例的方式使分析更加形象和具体。

确定上级评定的不确定度U0=0.009%，k0=3，标注装置选择0.01级的三相标准电能表，被检测电能表则为0.05级，均在220V电压，5A电流，cosφ=1.0的条件下进行。

（1）因上级检测装置最大允许误差引入的不确定度评定

±0.01%是0.01级的三相标准电能表的最大误差，用B类评定法估计，它的区间半宽a=0.01%，在正态分布的情况下则可得到：

（2）因上级评定不确定度引入的不确定度评定

上级校准的不确定度U0=0.009%，k0=3，同样采用B类评定估计它的区间半宽a=0.009%，则可得到：

（3）重复性测量所引入的不确定度评定

重复10次对0.05级的电能表进行测量，得到 的标准偏差，用A类评定法计算，得到：

（4）误差化整所引入的不确定度评定

依然选择0.05级的电能表为被检测对象，其误差化整区间隔是0.005%，通过B类评定估计得到半宽且分布均匀的情况下：

3.4 合成标准不确定度评定

A类和B类评定标准所占的不确定度分量决定了合成标准的不确定度评定。具体公式如下：

4 结论

本文通过概念分析、数据建模和实例举证对测量不确定度的评定与表示做了简单的阐述，并认识到评定流程包括A类和B类评定两种方法。然后从日常工作中的实际情况出发，总结出所有能够造成不确定度产生的因素，然后再借助具体的实例进一步证明电能表的不确定度评定流程的正确性，肯定其表现方法，这对于表征电能表的测量结果是非常有利的。

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