直流高压高阻检定仪测量结果的不确定度评定

邸变连，赵 园，魏晓英

（国网山西省电力公司计量中心，山西 太原 030001）

直流高压高阻检定仪测量结果的不确定度评定

邸变连，赵 园，魏晓英

（国网山西省电力公司计量中心，山西 太原 030001）

使用TY9801数字式直流高压高阻检定仪对直流高压高阻箱100Ω盘基本误差进行测量，通过直接测量的方法，分析了各项误差的来源，对直流高压高阻箱100Ω盘的基本误差测量不确定度进行评定。

高阻箱；不确定度；合成计算

0 引言

直流高压高阻箱主要是用于绝缘电阻表（兆欧表）检定的标准电阻器，它一般由若干个十进盘构成，每个十进盘由等值的单值电阻器和步进开关组成，一般最小步进电阻为100Ω，最大步进电阻为10GΩ。在参考条件下，高阻箱每个十进盘有各自相应的准确度等级。在实际检定、校准工作以及标准装置建标考核中，科学、准确地对高阻检定仪的测量结果进行不确定度评定十分重要。

1 高阻检定仪测量结果的不确定度评定[1-3]

a）测量依据：JJG166—1993《直流电阻器检定规程》；JJG1072—2011《直流高压高值电阻器检定规程》。

b）测量环境条件：温度（20±3）℃，相对湿度为（30~70） %。

c）测量标准：数字式高阻检定仪，测量范围为（100Ω~10GΩ），最大允许误差为±0.05%。

d）被测对象：高压高阻箱，最大允许误差为±0.2%。

e）测量过程：基本误差的测量在参考条件下进行，根据被检高阻箱的准确度等级，采用数字式高阻检定仪进行直接测量。检定时施加于被检高阻箱的电压应为标称使用电压；当检定以额定电流给出的小阻值测量盘时，所施加的电压应为检定第1点通过额定电流时所对应的电压。由数字式高阻检定仪直接测量高阻箱读得相应读数，将被测示值与高阻箱实际阻值相减，其差值即为被测高阻箱的示值误差。由测量方法可知，其示值误差的不确定度主要来源于被测高阻箱和测量用的数字式高阻检定仪。

f）评定结果的使用：符合上述条件的测量结果，一般可直接使用高阻检定仪测量结果的不确定度的评定方法。

1.1 数学模型

高阻箱检定过程的数学模型为

式中：y——高阻箱的电阻值；

x——数字式高阻检定仪的读数。

1.2 灵敏系数

高阻箱检定测量不确定度的灵敏系数为

式中：c——灵敏系数。

1.3 基本误差检定注意事项

a）检定方法：考虑到检定条件和使用条件应保持一致，检定时应采用整体检定法。

b）屏蔽连接方法：检定时高阻箱的屏蔽端钮应与高阻检定仪的屏蔽端钮连接。

c）稳定状态：检定时电流对高阻箱要有足够的作用时间，使电阻值达到稳定状态，其阻值的变化每分钟应小于被测阻值允许误差的1/20。

1.4 结果的处理

a）残余电阻的处理：考虑到最小十进盘的步进值较大且残余电阻值相对较小，为减小数据处理的工作量，各十进盘的检定结果中可不扣除残余电阻。

b）残余电阻及开关接触电阻变差的化整间隔：考虑到最小十进盘的步进值较大，残余电阻及开关接触电阻的变差可按0.01Ω的间隔化整。

c）给出的测量不确定度：由于各测量盘的准确度不同，因此应分别给出其测量不确定度。

2 标准不确定度评定

由被测高阻箱和数字式高阻检定仪的示值重复性等引入的标准不确定度一般采用A类评定方法；通过大量实验证明，由被测高阻箱和数字式高阻检定仪的示值重复性等引入的标准不确定度，均小于被检高阻箱最大允许误差绝对值的1/15时，可以从简单、实用的角度考虑，采用B类方法进行评定，其他不确定度来源也采用B类方法进行评定，并采用相对标准不确定度，各分量的来源认为十分可靠，自由度取∝，评定扩展不确定度的包含因子k取2。下面对主要标准不确定度分量进行评定[4]。

在重复性条件下，用该计量标准测量一个稳定的被测对象得到测量结果的重复性。以测量100Ω为例，在试验条件为温度：20～21℃；湿度：45%～55%，对输入量的标准不确定度进行评定，见表1。

根据规程要求：检定装置重复测量的标准差应不大于被检高阻箱相应最大允许误差的1/15。

被检高阻箱100Ω的最大允许误差为0.2%。

2.1 重复性带来的标准不确定度

由于被测高阻箱和高阻检定仪的示值重复性等引入的标准不确定度，取被检高阻箱最大允许误差绝对值的1/15，则其相对标准不确定度

表1 2010年5月—2013年5月对1台稳定的被测对象进行重复性实验结果 Ω

式中：urel——相对标准不确定度，%。

2.2 高阻检定仪的最大允许误差带来的不确定度

高阻检定仪测量100Ω的最大允许误差为±0.05%，即半宽值为0.05%，在此区间可认为服从均匀分布（k=），则相对标准不确定度urel2=0.05%/。

2.3 检定装置灵敏度产生的不确定度

按JJG1072—2011《直流高压高值电阻器检定规程》的规定，检定装置中由灵敏度引起的误差限应不大于被检高阻箱最大允许误差的1/10，即分散区间的半宽为0.2%/10=0.02%，在此区间可认为服从均匀分布（k=），则相对标准不确定度urel3=0.02%/。

2.4 被检数据修约带来的不确定度

出具证书按JJG1072—2011《直流高压高值电阻器检定规程》6.4.1.1确定的修约间隔修约时将产生不确定度，修约间隔为测量盘第1点允许误差的1/10，则测量盘各点由修约带来的相对不确定度分量半宽值为 0.2%/20n=0.01%/n（n值分别为1，2，3，…，10），属均匀分布（k=，实际计算证明，由于n值不同使得相对合成标准不确定度也有差异，第1点最大，第10点最小，因此，可取大者作为该盘的相对合成标准不确定度。则由修约带来的相对不确定度分量半宽值取为0.5%/20，其相对标准不确定度urel4=0.01%/

对上述各不确定度分量的评定结果见表2。计算各点的相对合成标准不确定度，%。

表2 各相对标准不确定度分量及相对扩展不确定度计算

2.5 扩展不确定度的评定

本评定方法从简单、实用的角度考虑，各分量的来源认为十分可靠，评定扩展不确定度的包含因子k取。则100Ω测量盘的相对扩展不确定度，%。

3 扩展不确定度的报告

100 Ω测量盘第1点至第10点的相对扩展不确定度

4 结束语

进行测量不确定度评定时，各分量全部采用B类方法进行评定，并利用Excel来完成不确定度分量的汇总及合成标准不确定度和扩展不确定度的计算，从而可方便地给出任一测量结果的扩展不确定度。通过对高阻箱100Ω扩展不确定度的评定，使检测人员能充分理解在评定中如何分析各项误差的来源及对不确定度的影响，用同样的方法对高阻箱各个测量盘的每一个点进行不确定度的评定，计算出每个测量盘的测量结果的相对扩展不确定度。对今后检测工作和建标、复查中扩展不确定度的评定提供了参考。

［1］ 蒋和平.常用测量不确定度评定方法及应用实例［M］.北京：中国计量出版社，2005：462-464.

［2］ 倪育才.实用测量不确定度评定［M］.北京：中国计量出版社，2007：53-68.

［3］ 施昌彦.测量不确定度评定与表示指南［M］.北京：中国计量出版社，2000：56-58.

［4］ 国家技术监督局.JJG166—1993 直流电阻器检定规程［S］.北京：中国计量出版社，1994：6-9.

［5］ 国家技术监督局.JJG1072—2011 直流高压高值电阻器检定规程［S］.北京：中国计量出版社，2012：9-10.

Measurement Uncertainty Assessment of DC High Voltage High Resistance Calibrater

DIBian-lian，ZHAO Yuan，WEIXiao-ying
（State Grid Metering Center of SEPC，Taiyuan，Shanxi 030001，China）

Intrinsic error of 100Ωdial scale of DC high voltage high resistance box wasmeasured by TY 9801 digital DC high voltage high resistance calibrater.Each type of error was analysed through directmeasuring，and the measurement uncertainty was assessed.

high resistancebox；measurementuncertainty；synthetic calculation

TM934.1

A

1671-0320（2014）03-0046-03

2014-02-28，

2014-04-21

邸变连（1979-），女，山西吕梁人，2010年毕业于华北电力大学电力系统自动化专业，硕士，工程师，从事电能计量工作；

赵 园（1965-），男，天津市人，1993年毕业于华北电力学院电力系统及其自动化专业，高级工程师，从事电能计量工作；

魏晓英（1967-），女，陕西咸阳人，2008年毕业于太原理工大学电气工程及其自动化专业，工程师，从事电能计量工作。