直流分流器檢定裝置校準結果不確定評定分析

國網湖北省電力有限公司營銷服務中心（計量中心） 陳 輝

新能源汽車產業發展迅猛，“智能有序充電、鄰近車位共享、統一建設標準”的充電網絡已見雛形，為規范電動汽車充電設備投運前質量檢測工作，保障新能源車車主的充電貿易公平，確保充電設備安全穩定運行，必須對每個充電設施的內置計量器具進行檢定，內置計量器具由充電設備供應商完成設備生產后，100%進行檢定后，檢測合格后方可將內置計量器具裝入充電設備。本文重點介紹充電設施內置分流器的檢定/校準，介紹直流分流器檢定裝置校準結果不確定評定。

1 直流分流器檢定裝置概述

1.1 直流分流器檢定裝置工作原理

直流電能表外附分流器（以下簡稱分流器）配合直流電能表使用，是測量直流電流的工作用四端電阻量具，由兩個銅接頭及其之間的板狀或棒狀電阻元件組成，電壓降由安裝在分流器接頭上的電位端子引出，如圖1所示。

圖1 連接示意圖

本計量標準采用直流標準源法，直流電能表檢定裝置輸出通過分流器的標準電流源，用數字多用表對分流器兩端電壓進行測量，將測得的電壓值除以直流電能表檢定裝置輸出的電流值，即得到分流器的電阻測量值，將其與分流器的標稱電阻值進行比較即得到分流器的電阻誤差值，其檢定原理框圖如圖2。

圖2 分流器檢定裝置原理框圖

1.2 測量依據

《JJG 1069-2011》《直流分流器》。

1.3 計量標準

主要計量標準設備為直流分流器檢定裝置XL-9201T3。

1.4 被測對象

適用于輸入額定電流5A～10kA、準確度0.02級～2級，由銅接頭及其之間的板狀或棒狀電阻元件組成的直流分流器的首次檢定、后續檢定和使用中檢查。

1.5 測量方法

采用直流標準源法，將分流器接入到對應的分流器工裝，小信號測試線可靠連接，通過標準電流源給分流器額定電流，測試分流器輸出的小信號，計算出分流器的實測值，分流器的實測值W’與分流器的標稱值W 比較，按下式計算出相對誤差γ。

1.6 數學模型

圖3 標準電流源法示意圖

其中Δ 為電量絕對誤差，其余符號同(1)式。

1.7 方差以及傳播系數

2 不確定度分析及評定

以校準FL-2，0.2級，75mV/600A 直流分流器為例，給定電流：100A，測量小信號12.5mV 為例，其不確定度的主要來源有：標準器引入的標準不確定度分量u1；測量重復性引入的標準不確定度分量u2。

2.1 標準器引入的標準不確定度分量u1

標準器最大允許誤差為0.02%，即分散區間的半寬為a=0.02%，在此區間可認為服從正態分布(k=)，則標準不確定度μ(γW02)=0.02%/=0.0115%

2.2 測量重復性引入的標準不確定度分量u2

在額定工作條件下，對型號為FL-2，0.2級，75mV/600A 直流分流器的100A 點進行10次測量，得到以下數據（見表1）：

表1

用貝塞爾公式計算，相對不確定度分量為：u2rel（Ux）=0.002156%

2.3 合成標準相對不確定度

2.4 擴展不確定度

取k=2。則在此點的擴展不確定度為Urel= k×urel=2×0.012%=0.024%。

3 檢定或校準結果的驗證

采用傳遞比較法，即用計量檢定裝置測量一只穩定的被檢二等標準電阻100Ω，然后將該被檢送上一級計量標準的部門進行檢定后。若計量標準和高一級計量標準時的擴展不確定度（k=2）分別為U和U0，它們的測量結果分別為y 和y0,則應滿足：

當U0≤U/3成立時，U0可忽略不計,即|y-y0| ≤U

表2

4 結語

根據對整套裝置不確定度的評定和驗證結果，該裝置穩定可靠，保障國家計量單位制的統一和量值傳遞的一致性、準確性。為電力經濟發展和電動汽車產業發展以及計量監督管理提供公正、準確的檢定、校準數據或結果，對供電區域內的直流系統中的電能計量器具提供準確的量值傳遞，實現直流分流器全省統一檢定和管理，為新能源電動汽車內置直流計量器具檢測提供堅強保障，大力推進全省新能源電動汽車充電設備的發展。