三相电子式电能表示值误差测量结果的不确定度评定

郭 蕾

摘要：为了保证三相电子式电能表示值的准确性，要测量其误差并探究出现误差的原因，使三相电子式电能表示值更加准确。要建立相关的数学模型，对各种测量出来的结果进行不确定度的评定。

关键词：三相电子式电能；误差测量； 不确定度评定

电能表是可以计量电能的仪表，电能表发明的主要是对电力的消耗进行测量。随着各种电子元件的发展，电能表现如今测量性准确、稳定性好、耗功少、安装方便等特点。三相电子式电能表是新的技术，但其误差也是不能避免的，对各种输入量的不确定度和三相电子式电能表示值误差测量结果的不确定度评定十分重要。

1. 对三相电子式电能表示值误差测量结果的不确定度的概述

三相电子式在一百年的发展中越来越先进，误差值也越来越小，其不确定度也越来越小。但对三相电子式电能表示值的误差测量不应该停止，要不断探索，不断的减少误差带来的影响。之前我国的电能表十分笨重，现如今我国已经存在0.5级、1级、2级等轻便的三相电子式电能表，且装置符合国际标准。在对三相电子式电能表示值误差测量结果的不确定度进行试验时，要明确实验环境、测量标准、被测量的对象等一系列的知识。要有一定科学依据去测量误差结果的不确定度，记录相关数据，要在进行实验前进行一定的准备工作。测量时要根据《电子式电能表》相关的规定去进行测量。在进行试验时，要保证温度控制在二十度左右，对湿度，空气对流等一系列影响实验结果去进行控制。要明确测量的标准，去用标准的三相电子式电能表进行实验，试验应该在准确等级为0.05左右进行试验。要明确试验中被测对象和试验的目的，然后在进行相对应的实验。一般三相电子式电能表的测量方法是用电子程控进行控制和操作三相电子式电能表，用电子程控给装置输入不同功率，反复进行实验，记录试验数据，然后用电脑软件建立相关的数学模型并准确计算出电能值，用计算出来的电能值和标准的电能值进行比较，计算出误差的结果，最后对误差进行分析得出其不确定度。在测量过程中要确保数值的准确性，对小数点后面的数字要进行合适的保留。在对不确定度分析时，要选择从因实验过程的重复性引起的不确定度分析和电能表在校正过程中引起的不确定度。其中测量的不确定度是指合理去赋予被测量值之前的分散性，用标准的不确定度评估该表的不确定度，并找出存在的问题。要确定其不确定的灵敏系数。在实验前要了解并掌握标准不确定度的公式。对三相电子式电能表中误差结果的不确定度越小，可行程度就越大，测量出来的结果就越准确，因此，对三相电子式电能表误差结果的不确定评定是三相电子式电能表测量数值的重要保证。

2. 建立三相电子式电能表示值误差测量的数学模型和不确定度分量的测定

对实验过程中数学模型十分重要，数学模型可以直接反映实验数据，将各种关系都表示在数学模型上，因此，要建立适当的数学模型。一般进行三相电子式电能表示值误差测量实验采用图论算法、连续离散化方法和数值分析法。要先测量并建立实验三相电能表和标准的三相电能表的相对误差。要对实验进行单一变量原则，先对被测的电能表重复引起不确定度的实验，要采用规格大小相同的三相电子式若干，分别进行三到四次实验，测定在相同功率下，被测定三相电子式电能表的值，然后运用数值建立数学模型，并用贝塞尔公式进行计算，并计算出自由度和不确定度。其次，要对三相电子式电能表校正装置引起的误差进行测量，选取三相电子式电能表，用不同的功率进行实验，记录相对应的数据并建立数学模型，用公式找出其对应关系，对建立的数学模型进行观察，看是否满足均匀分布，并计算出该装置出现的最大误差，然后和百分之零点一做比较。在实验中要充分考虑装备的灵敏度系数，确定有效的自由度。要改变在平衡时的负载，对不同负载下三相电子式电能表的数值进行测量，计算出不确定度分量，然后和标准的不确定度进行对比。电压回路接入的标准表和被测量的电能表存在电压差会导致不确定度增加，所以也要测定在这种情况下引起的不确定度的分析，要求电压回路接入的标准表和被测量表中的电位差和被测量表的额定电压之比不能超过这个装置准确度的六分之一，并计算出该情况下的关系式。要画出其正态分布图，观察是否符合正态分布的规律。对于三相电子式电能表的不确定度的模型的构建要测定标准电能表的相对误差、标准电能表的修正值和被测电能表的相对误差。对于各种输入量不确定分量的评定应该采用A和B类测定法，对每次测量的结果取平均值，测量出各分量误差的不确定度。计算时也应该计算合成标准的不确定度、扩展的不确定度和包含因子，找到他们所对应的关系式。

3. 三相电子式电能表示值误差测量结果的不确定度评定分析

三相电子式电能表在0.05级标准中存在标准三相电子式电能表的不确定度和在传递中存在误差。在三相电能表误差的不确定性评定也可以用在有关量不确定的评定中。在记录时要设计相对应的表格，用来直观的表现不同等级下三相电子式电能表的不确定度，也可以设计在不同输电功率下的三相电子式电能表，对每一个数据结果进行不确定度的评定。对A和B类测定法的被测定表重复性进行、校正表等进行不确定度数值的计算，然后和标准不确定度进行比较。在进行实验时，要掌握一些测量知识。对三相电子式电能表误差结果的不确定度的评定十分重要，能为三相电子式电能表的校正和监测提供有力的实验数据。在220V、5A的情况下，各种不确定度的评定是保证三相电子式电能表数值的准确，其不确定度为0.07%，这个数据在0.05的准确度下是十分难得的，体现出科学技术的高超，但对实验中突出的三相电子式电能表还存在的一定的问题，研究人员应该以这些方面为研究重点，积极去研究新方法来减少三相电子式电能表误差测量结果的不确定度。在实验中电压微小变化也会影响其不确定度的评定，会导致在平衡时负载的不确定度。对其误差不确定度的评定时要从五方面进行评定（1）要对测量结果分散系的不确定进行评定，在实验中对其评定方法采用A类的评定方法。(2)对装置引入的不确定度的评定，该类评定要运用数学模型，且该类服从正态分布。（3）对数据记录的不确定度进行评定，数据中可能存在无法化解的数字从而导致在记录中取整数。（4）对重复试验的不确定度进行评定，对其评定要从实验B方案进行数据处理。（5）对标准表校正的不确定度进行评定，由于标准表也存在着不确定性和电压不稳定等因素，因此对其评定必不可少。

结束语：测量误差结果的不确定度，是可以评定三相电子式电能表是否合格的标志，确定出误差结果的不确定度可以在一定程度上保证三相电子式电能表的准确度数，为测量值提供分散系的参数。对三相电子式电能表示值误差测量结果的不确定分析可以指出三相电子式电能表存在的问题，并帮助优化三相电子式电能表有至关重要的作用。综上所述，实验时被测表的重复性和标准表的校正对三相电子式电能表误差测量结果的不确定度有很大的影响，要根据这些实验，总结其缺点，并要优化三相电子式电能表。

参考文献：（1）吴晓明《三相电子式电能表有测量值的不确定性评定》{J}计量与测试技术2017年58-59

2. 马洁《三相四线电子式电能表测量值的不确定度评估》{J}计量与测试技术2017年101-103

3. 孙竹梅 《电网调度自动化系统存在的问题与维护》{J}科技与企业

4. 赵颖楠,王秀云,冯丹雁.不确定度评定实例分析接地电阻表示值误差测量结果的不确定度评定[J].中国计量,2010(08).