测量用电压互感器校准能力验证结果分析

赵 威 刘 浩

（中国电力科学研究院有限公司）

0 引言

测量用电压互感器是我国电力系统广泛使用的测量／计量用一次设备，多用于实验室进行量值传递的标准互感器，其计量性能的准确性直接关系到溯源数据的准确性和贸易结算的公正公平［7］。

能力验证是利用实验室间比对确定实验室的检测／校准能力或检查机构的检测能力。能力验证与现场评审是CNAS对合格评定机构能力进行评价的两种主要方式。对于进行测量用电压互感器校准的实验室可将能力验证用作有效的外部质量保证活动，并将其作为内部质量活动的补充［1］［8］。

为保证全国电力系统测量用电压互感器的量值统一，国家高电压计量站组织测量用电压互感器校准能力（比值误差、相位误差）的能力验证计划活动。活动以国家高电压计量站为主导实验室，各个地区省级电科院为参比实验室，进行110kV测量用电压互感器能力验证计划活动。

1 能力验证计划的实施

1.1 传递物品

本次计划采用两台高稳定度单级电压互感器作为物品，其中一台作为主物品（见表1），另一台作为次物品（见表2）。主物品和次物品参数相同，本次计划中主要采用主物品传递。为保证物品稳定性，物品互感器为非补偿电压互感器。

表1 主物品的基本信息

表2 次物品的基本信息

1.2 传递物品稳定性

本次计划使用的物品为主导实验室互感器能力验证物品库中的物品。在计划过程中，物品离开和返回主导实验室均进行稳定性考核，为了监控物品在计划中的稳定性，并将稳定性量化，本次计划能力评定中考虑了物品稳定性的影响。

稳定性判定准则应根据JJG314《测量用电压互感器》中稳定性要求：在溯源周期（2年或更长）内互感器的误差变化不得大于误差限值的1／3为依据，同时必须实际考虑样品制备，后期统计评价影响等方面［6］。

长期稳定性判定准则：样品长期稳定性至少应满足样品指定级别误差限值的1／5。

短期稳定性判定准则：样品短期稳定性至少应满足样品指定级别误差限值的1／10。

1.3 传递物品指定值

本次计划物品的指定值采用参考值法确定，即由国家高电压计量站给出的参考值作为指定值，参考值直接溯源到国家高电压计量站的工频电压比例标准（社会公用计量标准），如表3所示。

表3 指定值及其测量不确定度

1.4 参比实验室测量结果

参比实验室测量结果，如表4所示。

表4

2 结果评价

2.1 结果评价方法

对参加者提交的结果，按照下式计算En值：

式中，XLAB为参加者的结果；XREF为指定值；ULAB为参加者结果的测量不确定度；UREF为指定值的测量不确定度；USTA为物品稳定性引起的测量不确定度；ULAB、UREF和USTA的包含因子均为2。

本次计划采用En值对结果进行评定，但En值大小并不表明参加者结果与指定值的接近程度，它只表明参加者结果是否符合参加者提供的测量不确定度［4］。

2.2 评价准则

按以下准则评价参加者结果：

｜En｜≤1则参加者结果为满意；

｜En｜＞1则参加者结果为不满意。

2.3 结果图示

为了清晰地表示各参加者的结果，将每一个参加者的实验室偏倚估计值即（XLAB-XREF）和偏倚估计值的不确定度用图形表示实验室偏倚估计值用◆表示，实验室偏倚估计值向上和向下延伸的线段代表实验室偏倚估计值的测量不确定度从图中可以直观看出各参加者的结果。

20%测量点（5VA，cosΦ＝1.0），如图1所示。

图1

100%测量点（5VA，cosΦ＝1.0），如图2所示。

图2

20%测量点（5VA，cosΦ＝1.0），如图3所示。

图3

100%测量点（5VA，cosΦ＝1.0），如图4所示。

图4

2.4 E n值的分析

4家参加者提交的校准结果均为满意，满意率为100%，如表5所示。

表5

2.5 技术分析和建议

（1）物品实际二次负荷

各实验室应对测量回路中使用的电压互感器负荷箱进行量值溯源，保证其满足标称的技术参数。

（2）标准器与误差测量仪器

确认选用的标准器与误差测量仪器（互感器校验仪）的技术要求符合规程规定，检查接线端子，应无松动或开路等缺陷，确保接触良好；互感器校验仪开机显示及功能切换等正常；电压互感器负荷箱使用的负荷符合标称的技术参数。

（3）误差测量线路

采用比较法进行误差测量，并依据比较法线路按规程方法和线路进行接线，测差线应采用屏蔽线，参考端或测差端不能接反，接线完毕应进行检查确认。

标准器为标准电压互感器时，根据误差测量装置类型，选择从高电位端取出差压或从低电位端取出差压进行误差测量。当差压从低电位端取出时，对实验室接地系统和测量系统有较高的要求，当试验人员对数据产生怀疑时，应采用高电位端取出差压进行验证，保证数据的准确性。

（4）校准过程

参加者在校准过程中应完全按照计划发布的作业指导书中要求进行重复性测量，避免重复性测量次数过多或没有包含上升或下降校准结果的影响。

（5）不确定度评定

在进行不确定度评定时，参加者应合理考虑不确定度分量，并进行合理的评定，客观反映参加者的技术能力。

3 结束语

在测量用电压互感器校准能力验证计划中，常使用En值来评定某一参加者的每一个单独结果。但En值并不表明哪个参加者的结果最接近指定值，它只表明其测量结果是否符合参加者声称的不确定度。因此，参加者不因盲目追求较小的测量不确定度，而因切合自身实验室的需求，评定合理的声称不确定度即可。

通过测量用电压互感器校准能力验证，证实参加者实验室对程序、方法和人员运作的有效控制，提升实验室的可信度，确保测量用电压互感器的量值统一，为以后开展电能计量检定校准工作增强信心。