直流标准表中直流电能测量不确定度的评定

童小戈 何献华

摘 要：近年来，随着科技发展、节能减排政策的落实，直流电能测量技术在工业生产和科研实验中发挥着日益广泛的应用，直流电能计量越来越重要，直流电能表得到了广泛应用。为了保证电动汽车、轨道交通、太阳能发电、风力发电等领域的直流电能計量的准确性，保证能源交易的公平公正，对直流电能表的日常检定、校准尤为重要。对检定、校准数据结果的评估也是其中一项重要的工作，分析了用直流电能表检定装置检测直流标准电能表所得测量结果的测量不确定度，其测量不确定度的影响量有3个主要因素：测量结果的重复性、直流电能表检定装置测量误差和数据修约引入的误差。这对直流标准电能表的校准工作有直接的指导意义。

关键词：直流标准表;直流电能;测量不确定度

1 概述

依据《直流标准电能表》地方检定规程，在规定的参比条件下，用0.01级直流电能表检定装置检定0.02级高精度直流标准表中的直流电能。在给定电压100V，电流100A的情况下，被检表测得的电能值与直流标准表测得的电能值相比较，确定相对误差γ（%）。

2 数学（测量）模型

3 方差及灵敏系数

由式（1）求得灵敏系数为：

不确定度传播律为：

4 影响量（输入量）的标准不确定度评定

主要由被检表测量重复性引起的不确定度分量u（γ1），采用A类评定;检定装置测量误差γ2引起的不确定度分量u（γ2）和被检表误差修约γ3引起的不确定度分量u（γ3），采用B类评定。

（1）A类不确定度各分量可用实验标准差表征。在重复性条件下，测量直流标准表中的直流电能U=100V，I=100A点进行测量，相邻两次测量之间在相同的条件下，较短时间内完成，其测量误差数据见表1：

测量次数n=10;误差的平均值为：

标准偏差估计值为：

其中：n：对每个负载点进行重复测量的次数，γi：第次测量得出的相对误差（%）。

在常规测量中，通常取两次测量误差的平均值作为测量结果：

（2）检定装置测量误差γ2引起的不确定度分量u（γ2）：

直流电能表检定装置的最大允许误差为±0.01%，属均匀分布，k=3，则：

（3）被检表误差修约γ3引起的不确定度分量u（γ3）。

此测量结果化整间隔为0.002%，则化整引入的不确定度为0.002%，区间的半宽度为0.001%，服成均匀分布：

5 合成标准不确定度的评定

列出标准不确定度一览表：

直流电能表检定装置的测量范围为U：（0.0005～1100）V，I：（0.001～600）A，在对直流标准电能表进行检定时，全量程所采用的测量方法相同，在测量不确定度的评定中，所有B类均相同，只存在不同测量点位其A类不确定度分量的不同，建议牺牲一些点位的较小测量不确定度，不同测量方式取其最大的测量不确定度。

6 扩展不确定度的评定

取包含因子k=2，U=kuc（γ）=2×0.0059%=0.0118%≈0.012%。

7 报告测量不确定度

在U：（0.0005～1100）V，I：（0.001～600）A时，该0.02级直流标准电能表电能误差的测量不确定度为：U=0.012%，k=2。

参考文献：

[1]刘飞翔，李华，罗颖，谢小军.电子式直流电能表测量值的测量不确定度评定[J].计量与测试技术，2017-12-30.