交流电能表示值误差的测量不确定度评定

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  交流電能表的检定是通过交流电能表检定装置进行的,在本文中,将只对交流电能表基本误差检定中的测量不确定度进行分析,而检定装置的不确定度不在此讨论。
  一、交流电能表示值误差测量不确定度的分析
  (一)测量方法概述
  采用定低频脉冲数(N)比较法检定0.1级电子式交流电能表,标准电能表选用9003B型三相多功能交流电能表,无需外接电流和电压互感器。
  (二)数学模型
  被检表为SZ-01A型电能表,用定低频脉冲数(N)比较法检定时,被检电能表的示值误差ΔW可用下式表达:
  ΔW =W0-W
  式中:W0——被检电能表的理论电能值;
  W——实测电能值,即标准电能表测得的实际值。
  (三)不确定度来源分析
  上式中W0为理论电能值(即算定电能值),它是假定被检电能表没有误差时的示值,当被检表确定后,W0为一常数。因此,只有W对测量结果不确定度有贡献,即由标准电能表的不确定度u(W)引起的标准不确定度分量u(ΔW)。
  标准电能表的不确定度u(W)是合成标准不确定度,它由下列不确定度分量构成:
  1、测量重复性估算的标准不确定度分量u(W1),按A类评定;
  2、标准电能表的标准不确定度分量u(W2),按B类评定。
  3、标准电能表示值允许误差估算的标准不确定度分量u(W3),按B类评定;
  由于检定是在检定规程规定的参比条件下进行的,因此由温度、湿度、频率、波形等影响量带来的影响可忽略不计。
  二、交流电能表示值误差测量不确定度的计算和报告
  (一)标准不确定度分量的评定
  1、灵敏系数的计算
  由示值误差表达式,可得灵敏系数为:
  2、标准不确定度分量的计算
  标准不确定度分量 的计算
  (1)测量重复性估算的标准不确定度分量u(W1)
  对被检表220V、5A满量程点,在cos=1.0时,重复测量10次,其结果如下:
  测量重复性记录
  10次测量的平均值:
  实验标准偏差:
  取两次测量值的平均值为测量结果,则有
  其自由度为:= n-1 =10-1=9
  (2)标准电能表的标准不确定度分量u(W2)
  9003B型标准电能表量值由国家电能基准传递,其标准不确定度分量u(W2)由测试证书提供:
  =0.005 %
  其自由度为:= ∞
  (3)标准电能表示值允许误差估算的标准不确定度分量u(W3)
  由测试证书可知,9003B型标准电能表的最大允许误差为e =±0.02%,作均匀分布处理,k =,则
  其自由度为:= ∞
  以上三项不确定度分量相互独立,则:
  故得:
  的自由度为:
  3、标准不确定度一览表
  (二)合成标准不确定度的计算
  合成标准不确定度按下式计算:
   的有效自由度eff为:
   eff3930
  (三)扩展不确定度的确定
  取置信概率 p = 95%,由νeff =3930查t分布临界值得t 95(∞)=1.96,即包含因子kp =1.96。扩展不确定度U95为:
  (四)测量不确定度的报告
  根据以上计算, SZ-01A型电子式交流电能表示值误差检定结果的扩展不确定度为:
  U95 = 0.025%, eff=3930
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