电流互感器测量结果不确定度分析与评定

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　　【摘要】 本文对电流互感器的比值差、相位差测量结果不确定度的影响量进行了分析，并对不确定度进行了评定，为开展该类仪器的检测工作提供参考。
　　【关键词】 电流互感器;比值差;相位差;不确定度
　　【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2019.04.004
　　Abstract： In this paper，the influence of the uncertainty of the ratio difference and the phase difference measurement results were analyzed，and the uncertainty was evaluated，which provides the reference for the detection of instruments.
　　Key words： current transformer;ratio difference;phase difference;uncertainty
　　电流互感器是计量系统的电流变换元件，负责将高压交流电路中的大电流变换为小电流[1]，并将一二次电力设备进行电气隔离，为电力系统二次侧提供一次侧信息，为继电保护、监测和计量等装置提供可靠数据[2]，其广泛应用于电力系统和互感器有关企业。在电流互感器溯源时，测量结果的不确定度分析是重要的一环，本文以检测0.005级电流互感器为例，对比值差、相位差测量结果的不确定度进行了评定[3]。
　　1 概述
　　1.1 检测依据
　　JJG 313-2010《测量用电流互感器》检定规程。
　　1.2 测量标准
　　电流互感器标准装置。
　　1.3 测量范围
　　1～10000 A/1～5 A，测量准确度级别为0.001级。
　　1.4 测量环境
　　环境条件满足10～35 ℃，相对湿度小于80%[4]。
　　1.5 被测对象
　　电流互感器。电流互感器的分类见表1。
　　2 建立测量模型，列出不确定度传播律
　　2.1 测量模型
　　2.1.1 比值差
　　2.1.2 相位差
　　2.2 列出不确定度传播率
　　2.2.1 比值差的不确定度传播率
　　2.2.2 相位差的不确定度传播率
　　3 输入量的标准不确定度评定
　　3.1 输入量f的标准不确定度[u（f）]的评定
　　输入量f的标准不确定度[u（f）]主要由被测电流互感器的测量重复性引起的，可以通过连续测量得到测量列，采用A类标准不确定度方法进行评定，电流互感器标准装置分辩力等引起的不确定度也包括在连续测量列的分散性中，故不另作分析其影响。
　　对一台0.005级电流互感器进行测量，选择负荷5 VA，功率因数为cosφ=1，量限为100 A/5A，额定电流为100%时，对比值差进行独立十次测量，测量结果为：1.3×10-5，1.3×10-5，1.4×10-5，1.3×10-5，1.4×10-5，1.3×10-5，1.3×10-5，1.1×10-5，1.3×10-5，1.4×10-5，平均值[f=1.31×10-5]。
　　测量的标准偏差为：
　　测量重复性为：
　　3.2 输入量δ的标准不确定度[u（δ）]的评定
　　输入量δ的标准不确定度[u（δ）]主要由被测电流互感器的测量重复性引起的，可以通过连续测量得到
　　测量列，采用A类标准不确定度方法进行评定，电流互感器标准装置分辩力等引起的不确定度也包括在连续测量列的分散性中，故不另作分析其影响。
　　对一台0.005级电流互感器进行测量，选择负荷5 VA，功率因数为cosφ=1，量限为100 A/5A，额定电流为100%时，对相位差进行独立十次测量，测量结果为：1.9×10-5，1.8×10-5，1.9×10-5，1.8×10-5，1.8×10-5，1.8×10-5，1.7×10-5，1.7×10-5，1.8×10-5，1.8×10-5 rad，平均值[δ=1.80×10-5] rad。
　　测量的标准偏差为：
　　测量重复性为：
　　3.3 输入量fn的标准不确定度[u（fn）]的评定
　　输入量fn的标准不确定度[u（fn）]主要由电流互感器标准装置的误差引起的，采用B类方法进行评定。
　　电流互感器标准装置准确度等级为0.001级，比值差最大允许误差为±1×10-5，在此区间内服从均匀分布，[k=3]。
　　当被测电流互感器在负荷5 VA，功率因数为cosφ=1，量限为100 A/5A，额定电流为100%时，电流互感器标准装置引起的标准不确定度[u（fn）]为：
　　3.4 输入量δn的标准不确定度[u（δn）]的评定
　　输入量δn的标准不确定度[u（δn）]主要由电流互感器标准装置的误差引起的，采用B类方法进行评定。
　　电流互感器标准装置准确度等级为0.001级，相位差最大允许误差为：±1×10-5 rad，在此区间内服从均匀分布，[k=3]。
　　当被测电流互感器在负荷5 VA，功率因數为cosφ=1，量限为100 A/5A，额定电流为100%时，电流互感器标准装置引起的标准不确定度[u（δn）]为：
　　4 合成标准不确定度的评定
　　4.1 比值差不确定度一览表（见表2）
　　4.2 相位差不确定度一览表（见表3）
　　5 合成标准不确定度的估算
　　6 扩展不确定度的确定
　　7 结语
　　本文介绍的不确定度评定方法，同样适用于其他准确度等级的被测电流互感器或测量标准器进行测量时的不确定度评定。
　　【参考文献】
　　[1] 陈黎来.电流互感器对电能计量的影响[J].电力自动化设备，2011（1）：138-141.
　　[2] 马骏骁，刘桂铭.电流互感器现场检定常见问题分析[J].机械工程与自动化，2015（1）：217-219.
　　[3] 测量不确定度评定与表示：JJF 1059.1-2012[S].
　　[4] 测量用电流互感器：JJG 313-2010[S].
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