电力电压互感器检定测量结果的不确定度评定

［摘 要］电力电压互感器是安装在电力系统中用于计量与测量工频电压信号的转换装置，其将一次高电压信号转换为标准的二次信号，给测量装置、保护装置、计量装置提供标准电压信号。因为电力电压互感器涉及电能的准确计量，所以其转换准确度非常重要，文章根据JJG1189.4—2022《测量用互感器第4部分：电力电压互感器检定规程》，采用标准互感器和被试电力电压互感器模拟比较的方法，来测量被试电力电压互感器的比值差和相位差，根据测量结果进行不确定度评定。

［关键词］电力电压互感器；模拟比较法；不确定度评定

［中图分类号］TM451 ［文献标志码］A ［文章编号］2095–6487（2024）04–0138–03

1 测量条件

（1）检定依据。JJG1189.4—2022《测量用互感器第4 部分：电力电压互感器检定规程》。

（2）环境条件。温度19℃、湿度32%RH。

（3）测量标准。标准电压互感器测量范围为：（110～220）/根号3 kV/100/根号3 V，准确度等级0.02 级；互感器校验仪测量范围为：比值差±（0.001～9.999），相位差±（0～999）'，准确度等级2 级；互感器负荷箱测量范围为：（2.5～150）VA，MPE ：±3%。

（4） 被试对象。电容式电压互感器， 变比为110/根号3 kV/100/ 根号3V，准确度等级0.2 级，额定负荷10 VA。

（5）测量方法。将标准电压互感器与被检电压互感器在相同额定变比的条件下，采用模拟比较法进行测量，将互感器校验仪测得的电压上升、下降的两次比值差读数的算术平均值作为被检电压互感器在该额定变比时的比值差，将互感器校验仪测得的电压上升、下降的两次相位差读数的算术平均值作为被检电压互感器在该额定变比时的相位差。

2 测量模型

测量模型公式如下：

f=fo

δ=δo

式中，fo为电压上升或下降时互感器校验仪的比值差读数，f为被检电压互感器的比值差，δo为电压上升或下降时互感器校验仪的相位差读数，δ为被检电压互感器的相位差。

3 标准不确定度分量的估计

（1）测量数据重复性引入的标准不确定度分量u1。

（2）测量标准电压互感器引入的标准不确定度分量u2。

（3）测量互感器校验仪引入的标准不确定度分量u3。

（4）测量互感器负荷箱引入的标准不确定度分量u4。

（5）测量工作电磁干扰影响引入的标准不确定度分量u5。

（6）测量线路影响引入的标准不确定度分量u6。

（7）测量互感器误差测量装置测量回路的二次负荷引入的不确定度分量u7。

4 标准不确定度的评定

4.1 测量数据重复性引入的标准不确定度分量u1

在符合检定规程规定的环境条件下，使用电压互感器检定装置分别在额定电压百分比为80%、100%、120% 的运行工况条件下，对1 台常规被检电容式电压互感器（变比为110/根号3 kV/100/根号3 V、负荷为10 VA）测量其比值差和相位差，分别在相同条件下短时间内连续独立重复测量10 次，所得的比值差重复性测量数据见表1，相位差重复性测量数据见表2。

由表1 可知，比值差测量数据重复性引入的标准不确定度为u1f=0.0027%。由表2 可知，相位差测量数据重复性引入的标准不确定度为u1δ=0.0092′。

4.2 测量标准电压互感器引入的标准不确定度分量u2

根据标准电压互感器的说明书可知，其准确度等级为0.02 级，且经过上级计量检定机构检定合格。其比值差、相位差最大允许误差限值见表3，按B 类不确定度方法评定，假设其服从均匀分布，置信因子k= 根号3，则标准不确定度u2=Δ/k。不确定度分量u2 计算结果见表3。

4.3 测量互感器校验仪引入的标准不确定度分量u3

被检电容式电压互感器的比值差、相位差在额定电压的80%～120% 的最大允许误差分别为±0.20%、±10′。根据互感器校验仪的说明书可知，其准确度等级为2 级，在其各档位最大允许误差为2%，根据JJG1189.4 检定规程的要求，互感器校验仪引起的测量误差应不超过被检互感器误差限值的1/10，计算结果见表4，按B 类不确定度方法评定，假设其服从均匀分布，置信因子k=根号3 ，则标准不确定度u3=Δ/k。标准不确定度分量u3计算结果见表4。

4.4 测量互感器负荷箱引入的标准不确定度分量u4

被检电容式电压互感器的比值差、相位差在额定电压的80%～120% 的最大允许误差分别为±0.20%、±10′。根据互感器负荷箱的说明书可知，其最大允许误差为±3%，故其比值差、相位差影响量为被检电压互感器比值差最大允许误差的3%，计算结果见表5，按B 类不确定度方法评定，假设其服从均匀分布，置信因子k=根号3 ，则标准不确定度u4=Δ/k。不确定度分量u4计算结果见表5。

4.5 测量工作电磁干扰影响引入的标准不确定度分量u5

被检电容式电压互感器的比值差、相位差在额定电压的80%～120% 的最大允许误差为±0.20%、±10′。根据JJG1189.4 检定规程可知，其中电磁干扰影响引起的测量误差不大于被检电压互感器最大允许误差的1/20，计算结果见表6，按B 类不确定度方法评定，假设其服从均匀分布，置信因子k=根号3 ，则标准不确定度u5=Δ/k，不确定度分量u5 计算结果见表6。

4.6 测量线路影响引入的标准不确定度分量u6

被检电容式电压互感器的比值差、相位差在额定电压的80%～120% 的最大允许误差为±0.20%、±10′。根据JJG1189.4检定规程可知，测试方法或测试线路的影响引起的测量误差不大于被检电压互感器最大允许误差的1/10，计算结果见表7，按B类不确定度方法评定，假设其服从均匀分布，置信因子k= 根号3，则标准不确定度u6=Δ/k。不确定度分量u6计算结果见表7。

4.7 测量互感器误差测量装置测量回路的二次负荷引入的不确定度分量u7

被检电容式电压互感器的比值差、相位差在额定电压的80%～120% 的最大允许误差为±0.20%、±10′。根据JJG1189.4 检定规程可知，互感器误差测量装置测量回路的二次负荷对被检电压互感器的影响不超过其误差限值的1/20，计算结果见表8，按B类不确定度方法评定，假设其服从均匀分布，置信因子k=根号3 ，则标准不确定度u7=Δ/k。不确定度分量u7计算结果见表8。

5 各标准不确定度分量

各标准不确定度分量见表9。

6 合成标准不定度（以上各不确定度分量相互独立）

合成标准不确定度计算公式如下：

合成标准不确定度计算结果见表10。

7 扩展不确定度

取置信概率p=95%，包含因子k=2，则扩展不确定度Urel=kuc。扩展不确定度计算结果见表11。

8 结束语

文章提供了电力电压互感器检定过程中的不确定度评定方法，电力电压互感器在日常检定工作中需要测试的点较多，且在报告中应给出测得值的不确定度，但其存在计算时间久、易出错、效率低等问题。通过分析发现了电力电压互感器检定装置的不确定度主要来源，可用该检定装置在相同检定程序、检定人员、环境条件及地点，预先进行不确定度的分析评估，对于同类型的被检设备进行检定时，可直接导入测得值的不确定度，提高了检定工作效率。

参考文献

[1] 测量不确定度评定与表示：JJF 1059—1999[S].