電力計量標(biāo)準(zhǔn)建立及考核要求的探討

國網(wǎng)江蘇省電力有限公司營銷服務(wù)中心 梅益芹

電力計量標(biāo)準(zhǔn)的建立與考核是對計量標(biāo)準(zhǔn)測量能力的綜合評價，是對量值傳遞準(zhǔn)確性的確認。而隨著國家取消計量檢定員證的行政審批，并入注冊計量師管理，電力計量標(biāo)準(zhǔn)建立及考核也有了新的要求。為幫助電網(wǎng)企業(yè)更規(guī)范地建立電力計量標(biāo)準(zhǔn)，更有效地開展計量標(biāo)準(zhǔn)的日常運行，筆者根據(jù)現(xiàn)實工作中典型案例，對電力計量標(biāo)準(zhǔn)建立與考核中關(guān)鍵項目的考核要求及方法進行探討。

1 電力計量標(biāo)準(zhǔn)建立的前期準(zhǔn)備

企業(yè)申請新建電力計量標(biāo)準(zhǔn)可從以下五個方面去開展前期準(zhǔn)備：配置計量標(biāo)準(zhǔn)器和配套設(shè)備，計量標(biāo)準(zhǔn)器準(zhǔn)確度等級至少比擬開展檢定或校準(zhǔn)的項目高兩個準(zhǔn)確度等級；計量標(biāo)準(zhǔn)器和配套設(shè)備需進行溯源，取得有效的檢定或校準(zhǔn)證書；新建電力計量標(biāo)準(zhǔn)至少試運行6個月，并對其進行穩(wěn)定性、檢定或校準(zhǔn)結(jié)果重復(fù)性等計量特性進行考察；配置至少2名取過證的檢定或校準(zhǔn)人員，1名計量標(biāo)準(zhǔn)負責(zé)人；建立電力計量標(biāo)準(zhǔn)的文件集。

2 計量標(biāo)準(zhǔn)器和配套設(shè)備的溯源

計量標(biāo)準(zhǔn)器和配套設(shè)備應(yīng)進行有效溯源和定期溯源。計量標(biāo)準(zhǔn)器應(yīng)送至法定計量檢定機構(gòu)或縣級以上人民政府相關(guān)部門授權(quán)的計量檢定機構(gòu)進行檢定或校準(zhǔn)，主要配套設(shè)備應(yīng)經(jīng)過具備測量能力的計量機構(gòu)進行檢定或校準(zhǔn)。

計量標(biāo)準(zhǔn)和配套設(shè)備的溯源時間應(yīng)連貫，不能有脫節(jié)現(xiàn)象，否則無法保證計量標(biāo)準(zhǔn)計量性能的是否處于受控狀態(tài)。對于沒有定期溯源的計量標(biāo)準(zhǔn)，我們應(yīng)當(dāng)按照新建計量標(biāo)準(zhǔn)的要求，重新進行計量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性、檢定或校準(zhǔn)結(jié)果重復(fù)性等計量特性的考察[1]。

3 檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的重復(fù)性考核

3.1 重復(fù)性試驗的方法

做重復(fù)性試驗時應(yīng)當(dāng)注意重復(fù)測量的條件即5個“相同”：相同的測量程序、相同的測量系統(tǒng)、相同的測量地點、相同的測量條件、相同的測量人員。檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的重復(fù)性一般用用單次檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的實驗標(biāo)準(zhǔn)差s（yi）：

n為獨立重復(fù)測量的次數(shù)，一般不少于10次。

3.2 重復(fù)性試驗的要求

對于申請新建的電力計量標(biāo)準(zhǔn)，重復(fù)性試驗的數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)作為測量不確定度評定的一個分量。對于已經(jīng)建立的電力計量標(biāo)準(zhǔn)，每年至少開展一次重復(fù)性試驗。將每次的重復(fù)性與新建標(biāo)時同一測量點的重復(fù)性作比較，若不大于新建標(biāo)時所測得的重復(fù)性，那么本次的檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的重復(fù)性合格；若大于新建標(biāo)時所測得的重復(fù)性，則應(yīng)當(dāng)用本次的重復(fù)性數(shù)據(jù)重新評定測量不確定度，所評定的不確定度符合開展檢定或校準(zhǔn)項目要求，那么所測得的重復(fù)性合格；若所評定的不確定度不符合開展檢定或校準(zhǔn)項目的要求，那么所測得的重復(fù)性試驗不合格[2]。

4 電力計量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核

4.1 穩(wěn)定性考核要求

計量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性指在規(guī)定時間內(nèi)計量標(biāo)準(zhǔn)的計量特性發(fā)生的變化量。申請新建的電力計量標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)經(jīng)過6個月以上的穩(wěn)定性考核；已建標(biāo)的電力計量標(biāo)準(zhǔn)，每年至少開展一次穩(wěn)定性考核。每次穩(wěn)定性考核所選用的核查標(biāo)準(zhǔn)必須相同且計量性能穩(wěn)定可靠，若計量標(biāo)準(zhǔn)可以進行多種參數(shù)的檢定或校準(zhǔn)，則需對各參數(shù)分別進行穩(wěn)定性考核[3]。

4.2 穩(wěn)定性考核方法

申請新建的電力計量標(biāo)準(zhǔn)與已建標(biāo)的電力計量標(biāo)準(zhǔn)，其穩(wěn)定性考核的具體做不同。

4.2.1 申請新建的電力計量標(biāo)準(zhǔn)

應(yīng)每隔一段時間（超過1個月），對核查標(biāo)準(zhǔn)開展一組n次的重復(fù)測量，計算出算術(shù)平均值作為該組的測得值，一共需測量m組（不小于4組）。通過計算得到m組測得值中的最大值與最小值差，即為新建電力計量標(biāo)準(zhǔn)在該時間段內(nèi)的穩(wěn)定性。

例如：某一計量檢定機構(gòu)新建（0.2級）交流電流、電壓檢定裝置，采用核查標(biāo)準(zhǔn)法進行穩(wěn)定性考核。具體做法：首先選擇常用量值點100V、5A，用一臺性能穩(wěn)定的交流電流、電壓表作為核查標(biāo)準(zhǔn)，每個一個半月，用（0.2級）交流電流、電壓檢定裝置對核查標(biāo)準(zhǔn)進行一組10次的重復(fù)測量，共測量4組，其算術(shù)平均值分別為，電壓：100.012V、100.024V、100.010V、100.014V，電流：4.9986A、4.9983A、4.9990A、4.9991A。計 算 得 到（0.2級）交流電流、電壓檢定裝置的穩(wěn)定性為，電壓：100.024V-100.010V=0.014V，電 流：4.9991A-4.9983A=0.0008A。

4.2.2 已建標(biāo)的電力計量標(biāo)準(zhǔn)

至少每年一次用電力計量標(biāo)準(zhǔn)對核查標(biāo)準(zhǔn)開展一組n次的重復(fù)測量，計算出算術(shù)平均值作為本次的測量值。計算出相鄰兩次的測量值的差即為該段時間內(nèi)計量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性。

例如：已建標(biāo)的計量標(biāo)準(zhǔn)（0.01級）三相功率表標(biāo)準(zhǔn)裝置，用核查標(biāo)準(zhǔn)法進行穩(wěn)定性考核。具體做法：選用一臺性能穩(wěn)定的三相功率表作為核查標(biāo)準(zhǔn)，在常用測量點：三相四線100V/5A，cosφ=1.0，用（0.01級）三相功率表標(biāo)準(zhǔn)裝置每年對三相功率表進行一組10次的重復(fù)測量，計算得到算術(shù)平均值作為測量值，將相鄰兩次的測量值之差作為這段時間內(nèi)的穩(wěn)定性。測量數(shù)據(jù)如表1。

表1 測量數(shù)據(jù)

4.3 電力計量標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性判定方法

電力計量標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性小于該標(biāo)準(zhǔn)裝置的最大允許誤差的絕對值時，穩(wěn)定性合格。

5 檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的測量不確定評定

5.1 電力計量標(biāo)準(zhǔn)檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的測量不確定度評定

電力計量標(biāo)準(zhǔn)檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的測量不確定度評定包括被測量對象描述、測量模型分析、輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定，不確定度分量匯總、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度、報告擴展不確定度等步驟。

5.2 測量不確定度的評定思路

下面以絕緣電阻表檢定裝置的測量不確定度評定方法為例，探討測量不確定度的評定思路。

5.2.1 測量方法

選用高阻箱作標(biāo)準(zhǔn)，采用整體法檢定絕緣電阻表的示值誤差。其測量方法示意框圖如下。

上圖，被檢表指示值為RX，高阻箱測量盤上電阻值R0，即可測得被檢絕緣電阻表的示值誤差。

5.2.2 數(shù)學(xué)模型

被檢絕緣電阻表的示值誤差表達式為：Δ=Rx-R0

式中：Δ—示值誤差，MΩ；Rx—被檢絕緣電阻表指示值，MΩ；R0—標(biāo)準(zhǔn)器高阻箱測得值，MΩ。

5.2.3 方差和靈敏系數(shù)

依照公式由數(shù)學(xué)模型可得合成方差：

式中靈敏系數(shù)：

5.2.4 不確定度分量的來源

由測量方法和數(shù)學(xué)模型可知，絕緣電阻表示值誤差的測量不確定度分量主要來源于：標(biāo)準(zhǔn)高阻箱、兆歐表不準(zhǔn)確所引入的不確定度分量；由于各種隨機因素影響使讀數(shù)不重復(fù)所引入的不確定度分量。

5.2.5 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評定

5.2.5.1 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的A類評定

下面以GZX92型高阻箱為標(biāo)準(zhǔn)，檢定210150型數(shù)字式絕緣電阻表為例進行分析。

由于各種隨機因素影響使讀數(shù)不重復(fù)所引入的不確定度分量u（RX）按A類評定。在1000V絕緣電阻為10MΩ、100MΩ進行10次測量，其測量結(jié)果如表2。

表2 10MΩ、100MΩ測量結(jié)果

測量次數(shù)n=10

由貝塞爾公式計算單次測量實驗標(biāo)準(zhǔn)差

s（R1）=0.019MΩ相對值1.81×10-3

s（R2）=0.051MΩ相對值5.38×10-4

實際工作中常取一次讀數(shù)作為測量結(jié)果，故標(biāo) 準(zhǔn) 不 確 定 度 為：u1（RX）=1.81×10-3、u2（RX）=5.38×10-4。

其自由度Vi（RX）=n-1=9。

5.2.5.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的B類評定

由GZX92型型高阻箱不準(zhǔn)確所引入的不確定度分量u（R0）按B類評定。

根據(jù)使用手冊：

10MΩ最大允許誤差為：±0.5%，區(qū)間半寬a1=0.5%

100MΩ最大允許誤差為：±1%，區(qū)間半寬a2=1%

其自由度V（R0）→∞。

5.2.6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

表3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

10MΩ

100MΩ

5.2.7 擴展不確定度

取k=2，計算擴展不確定度：

U=kuc

U1=k1uc1=2×3.4×10-3=6.8×10-3

U2=k2uc2=2×5.8×10-3=1.2×10-2

5.2.8 報告測量結(jié)果的擴展不確定度

由以上評定可知，選用GZX92高阻箱作標(biāo)準(zhǔn)，采用整體法校準(zhǔn)絕緣電阻表，其擴展不確定度為：

（1-10）MΩ：U=6.8×10-3（k=2）

（10-100）MΩ：U=1.2×10-2（k=2）

綜上，電力計量標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范建立和正確維護是量值準(zhǔn)確傳遞的重要保障，各電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)按管理規(guī)范要求，加強電力計量標(biāo)準(zhǔn)管理，規(guī)范電力計量標(biāo)準(zhǔn)考核，保證電力設(shè)備量值傳遞和溯源的準(zhǔn)確性，為國民經(jīng)濟的發(fā)展和計量檢定管理提供準(zhǔn)確的檢定、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。