基于测量不确定度理论的电能计量装置整体误差性能评估与控制研究.pdf
《基于测量不确定度理论的电能计量装置整体误差性能评估与控制研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于测量不确定度理论的电能计量装置整体误差性能评估与控制研究.pdf(8页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第6 0 卷第6 期2023年6 月15日电测与仪 表Electrical Measurement&InstrumentationVol.60 No.6Jun.15,2023基于测量不确定度理论的电能计量装置整体误差性能评估与控制研究何培东,张扬帆,黎小军,邓舒予,王欢,刘刚1(1.国网四川省电力公司计量中心,成都6 10 0 45;2.中国电力科学研究院有限公司武汉分院,武汉43 0 0 7 4)摘要:电能计量装置的准确性关系贸易结算的公平公正、电网运行的经济安全。现有相关技术标准规定了电能表、互感器的误差控制要求,但对由电能表、互感器及其回路组成的电能计量装置的综合误差性能指标,尚缺乏准确
2、量化的定义。文中以测量不确定度理论为基础,论述了不同典型条件下电能计量装置的各标准不确定度分量、合成标准不确定度以及整体扩展不确定度的计算评定方法与允许综合误差限值的确定方法,为电能计量装置综合误差性能评估,以及电能表、互感器装出前的优化组合选配提供技术依据与方法。关键词:电能计量装置;整体测量不确定度;综合误差;典型条件D0I:10.19753/j.issn1001-1390.2023.06.026中图分类号:TM933Research on overall error performance evaluation and control of electric energymetering
3、 device based on measurement uncertainty theoryHe Peidong,Zhang Yangfan,Li Xiaojun,Deng Shuyu,Wang Huan,Liu Gang(1.Metering Center,State Grid Sichuan Electric Power Company,Chengdu 610045,China.2.Wuhan Branch,China Electric Power Research Institute,Wuhan 430074,China)Abstract:The accuracy of electri
4、c energy metering devices is related to the fairness and justice of the trade settlement andthe economic security of power grid operation.Published relevant technical standards have specified the error control re-quirements of electricity meters and transformers,while there is still a lack of accura
5、te and quantitative definition of thecomprehensive error performance index for the electric energy metering devices composed of electricity meters,transform-ers and their circuits.Based on the measurement uncertainty theory,this paper discusses the calculation and evaluationmethods of standard uncer
6、tainty component,combined standard uncertainty,and the overall expanded uncertainty of elec-tric energy metering devices under different typical conditions and the determination methods of the allowable comprehen-sive error limit,which provides technical basis and method for the comprehensive error
7、performance evaluation of electricenergy metering device,as well as the optimal combination and selection of electricity meters and transformers before theyare installed.Keywords:electric energy metering device,overall measurement uncertainty,comprehensive error,typical conditions0引言电能计量装置(简称计量装置)是发
8、、供、用电各方公平公正贸易结算及电网经济技术指标核算的依据,其准确性至关重要 1-4。计量装置典型组成包括:电能表、各相电压互感器基金项目:国家电网公司总部科技项目(57 0 0-2 0 2 2 2 7 2 2 6 A-1-1-ZN)一18 0 一文献标识码:B文章编号:10 0 1-13 9 0(2 0 2 3)0 6-0 18 0-0 8(T V)、各相电流互感器(TA)及其一次、二次回路以及其他辅助设备 5-10 。JG596-2012电子式交流电能表、JJG313-2010测量用电流互感器检定规程、JJG314-2010测量用电压互感器检定规程、DL/T1485-2015三相智能电能表
9、技术规范、DL/T448-2016电能计量装置技术管理规程等技术标准,对电能表、互感器的误差控制要求已有明确的规定 1-15。但对由电第6 0 卷第6 期2023年6 月15日能表、TV和TA组成的计量装置的各不确定度来源、测量模型、各标准不确定度与整体不确定度的计算评定及综合误差的控制范围,尚缺乏准确量化的定义。GB/T16934-2013电能计量柜对计量装置综合误差有相关规定,但对每一类计量装置只规定了唯一的综合误差限值,未考虑负载平衡特性、不同接线方式及负载功率因数等因素对综合误差的非线性影响,且未完整定义综合误差限的具体计算方法与确定依据15-1以一套I类三相四线计量装置为例:电能表、
10、TV、T A 按DL/T448-2016规定均配置为0.2 级 15,TV二次回路电压降(简称压降)小于0.2%。在三相负载平衡、负载二次电流10 0%TA额定电流(ITAn)下,其综合误差在cosp=1时的极限可能区间为-0.8+0.6(%),在cos=0.5L时的极限可能区间为-2.2+2(%)。因此,十分必要准确量化地定义计量装置测量不确定度计算评定方法以及综合误差控制范围,以科学评价与控制电能计量装置整体计量性能。JF1059.1-2012测量不确定度评定与表示适用于各种准确度等级的测量领域 17 。文中依据JJF1059.1-2012提供的通用方法,分析计量装置测量不确定度来源,定义
11、测量数学模型,论述各标准不确定度分量、合成标准不确定度、整体扩展不确定度的计算评定方法与允许综合误差限值的确定方法。1计量装置测量不确定度来源分析根据计量装置工作原理及典型组成,计量装置测量不确定度的来源有:电能表误差、各相TV与TA误差、TV二次回路电压降等 3-8 ,其测量不确定度作B类评定。运行计量装置的测量结果是电能表上的抄见电量,它具备与一般测量结果不同的特点:既不是单次测量所得,也不是有限测量次数的平均值,而是连续测量的累计电能量。相当于是对被测量进行独立重复的无穷多次(n=)测量,其相对误差是无穷多次测得值的平均值,则其测量重复性引人的标准不确定度无穷小,因此计量装置测量不确定度
12、可不作A类评定。计量装置在运行过程中,电压、电流的幅值、相位、频率、波形等电力负载参量,以及电磁场、大气压力、温度、湿度等环境参量的变化,将对其运行误差产生影响 1 。文中假定这些参量的变化范围,均符合相关技术标准规定的保证电能表、TV及TA运行在允许误差范围内的工作条件,则这些影响量已包含在电能表误差与各相TV、T A 误差引人的不确定度来源之中,无需单独作为不确定度来源进行评定。如实际运行工况已有参量超出规定工作条件,则应作为不确定度来源进行评定。电测与仪表Electrical Measurement&Instrumentation2计量装置测量数学模型2.1不同计量装置的功率(1)单相计
13、量装置:P单=Ulcos(2)三相四线计量装置:P=UAlAcosPA+UplgcosPB+Uclccosc(3)三相三线计量装置:P=UablAcos(A+30)+Ucnlccos(Pc-30)(3)2.2计量装置综合误差组成计量装置综合误差及电能表、TV、T A 误差、压降,通常均用相对误差表示。(1)电能表误差8 w;(2)各相TV比差fu、相差Su引起的电能计量误差8 u;(3)各相TA比差fi、相差S,引起的电能计量误差8;(4)各相压降比差fp、相差8,引起的电能计量误差8DO2.3计量装置综合误差计算为便于计算评定相对不确定度,将各相fufifp、Su、8 1、8 p 代人式(1
14、)式(3)推导出计量装置综合误差(%)表达式 7 8 ;(1)单相计量装置:8单(%P单(8-8u-8,)三相计量装置仅有或假定为单相运行时也使用公式(4);(2)假定三相四线计量装置三相负载平衡:AP四四(%)=P四(%)=3w+Cfux+fu+fuc+fiA+fin+fic+foA+fo+foc)+Ttan(SIA+OiB+Oic-324OuA-OuB-Ouc-ODA-ODB-ODc)(3)假定三相三线计量装置三相负载平衡:AP8=(%)(%)=8w+tang(fic+fic+fic)-1fA)+22/3TDA-IA)+(216/3文中默认三相三线计量装置为两台TV、V/v 型接一 18
15、1 一Vol.60 No.6Jun.15,2023(1)(2)108(4)(5)1taneJUA+fiA+22/3Ttang)(ouA+216/3216tane(Suc.+ODc-Oc)216(6)第6 0 卷第6 期2023年6 月15日线。对于三台TV、Y/y 接线的三相三线计量装置,以及3/2 断路器接线的三相四线计量装置等其他接线方式的计量装置,其8(%)表达式可按电工基础理论与数学方法同理推导。3计量装置测量不确定度推导计算3.1评定各标准不确定度分量根据相关规程规定的电能表、TV、T A 相应负载点的误差限及压降上限确定各不确定度分量,按u()=a/k计算,其中为被测量可能值区间半
16、宽度,k为置信因子。对于电能表、TV、T A 误差引人的不确定度分量,通常取国家检定规程规定的电能表、TV、T A 误差限绝对值 115。根据DL/T1485-2015对电能表首检误差控制的规定 14,以及其他行业标准、企业标准、相关计量技术机构对电能表、TV与TA首检误差的实际控制要求与检定数据统计结果等,也可选取国家检定规程规定的电能表、TV、T A 误差限的6 0%。对于压降引人的不确定度分量,按DL/T448规定 13 ,压降幅值应低于额定二次电压的0.2%。由压降幅值表达式U(%)=f+(0.0 2 9 18,)可知:当8 p=0,f,可能的最大值为-0.2%;当fp=0,8,可能的
17、最大值为-7 或+7 。虽然f、8,最大值不会同时出现,否则压降将超过DL/T448-2016规定,且f,通常不会出现正值,只分布在期望值0 的单侧,呈不对称分布,即f=0-0.2(%)。但从最不利角度考虑压降不确定度分量,取f,最大值的绝对值0.2%、8,最大值的绝对值7 。按JJF1059.1-2012规定 17 ,电能表、TV、T A 误差及压降均按均匀分布,取置信因子k=V,则各不确定度分量uni=an/3。3.2计算合成标准不确定度电能表误差,各相TV、T A 比差、相差,以及各相压降相差之间均互不相关,虽然三相组合互感器的各相互感器误差存在相互影响,但其影响规律与影响量均存在随机性
18、、不确定性,相关系数均视为0,故均按方和根合成不确定度。设该部分合成不确定度为ux,Nc。其中:N 表示由电能表误差与即u=f=1x各相TV、T A 比差、相差引人N个不确定度分量;各不是确定度分量灵敏系数是按式(4)式(6)求得的计ax;量装置综合误差8 分别对电能表误差以及各相TV、T A一18 2 一电测与仪表Electrical Measurement&Instrumentation比差、相差及压降相差的偏导数。由压降特性可知,各相压降比差通常是同方向变化,可视为相互正强相关,相关系数为1,则按代数和合成不确定度。设该部分合成不确定度为uy,即ury=M台(ay)mj。其中:M表示由各
19、相压降引人M个不确是定度分量;是按式(4)式(6)求得的计量装置综yi合误差8 分别对各相压降比差的偏导。由于压降比差与其他误差分量不相关,则计量装置标准不确定度u.由u,与u按方和根合成:=+ig=Mfax3.3报告扩展不确定度依据JJF1059.1-2012关于扩展不确定度U和包含因子k的规定,作为一般性测量,报告计量装置测量结果的扩展不确定度时取包含因子k=2(包含概率为9 5%),则计量装置扩展不确定度为:NU,=2u,=2 x式(8)分别与式(4)式(6)联合推导得:(1)单相计量装置相对扩展不确定度:&WU.(%)=2tane)2/8%+8元)(108/)+%三相计量装置仅有单相运
20、行或假定为单相运行时也使用式(9);(2)三相四线计量装置相对扩展不确定度:8W3Uur(%)=2(0+01+01e?+0u*+Lou+uc?+0+0+Ouc)J(10)(3)三相三线计量装置相对扩展不确定度:Vol.60 No.6Jun.15,2023+Uj=1yju+2(%)Mftane)2(324/3)(7)ay(8)(9)1+第6 0 卷第6 期2023年6 月15日Uur(%)=22tang21(fu2+(2/33tang(fuc2(2/36+612(ouA2+8DA22+(0uc+pc+01c)+3.4各典型条件下的扩展不确定度表1、表2 利用式(9)式(11)在各典型条件下计算出
21、了计量装置分别在三相平衡、三相不平衡(单相)负载时的扩展不确定度。各典型条件为:Tab.1Relative expanded uncertainty of electric energy metering device under balancing load conditions计量装置准确度计量装置功率因数等级配置0.2级电能表,0.2 级TV,0.2S 级TA,压降不超过0.2%0.5级电能表,0.2 级TV,0.2S 级TA,压降不超过0.2%0.5级电能表,0.2 S级TA,无TV,压降为00.5级电能表,0.5级TV,0.5S级TA,压降不超过0.2%0.5级电能表,0.5S级TA
22、,无TV,压降为01级电能表,0.5级TV,0.5S级TA,压降不超过0.2%1级电能表,0.5S级TA,无TV,压降为0电测与仪 表Electrical Measurement&Instrumentation(1)T V 取额定二次电压(Urvn)下JJG314-2010-2规定的比差、相差限。电能表电压与Urvn相同;6(2)TA(默认 S级)取2 0%10 0%ITAn下JJG313-2010规定的比差、相差限。电能表电流与TA二次电Ttane)22+IC648216/3Ttand)2(648216/31tang(2./36DA1tang(2/36DC表1平衡负载时电能计量装置相对扩展不
23、确定度计量装置扩展不确接线方式定度Ur/%10.5三相0.5L三线0.8C10.5L0.8C10.5L0.8C10.5L0.8C10.5L0.8C10.5L0.8C10.5L0.8CVol.60 No.6Jun.15,2023流取值相同;(3)压降比差取0.2%、相差取7;(11)(4)对于三相平衡负载,cos分别取1、0.5L、0.8C;对于不平衡负载,各相cosO分别取1、0.5L;电能表+取相应电压、电流及功率因数下JJG596-2012规定的误差限。相对扩展不确定度有效位数按JJF1059.1-2012规定保留,按GB/T8170-2008数值修约规则与极限数值的表示和判定进行数据修约
24、 19 。对于其他条件下的不确定度,可将相应误差限、功率因数等代人式(9)式(11)同理求得。计量装置接线方式0.9三相四线0.60.7三相1.1三线0.80.6三相0.8三线0.71.0三相1.9三线1.30.8三相1.6三线1.11.4三相2.1三线1.61.3三相1.8三线1.4扩展不确定度Ur/%0.40.70.50.6三相四线0.90.80.6三相四线0.80.70.8三相四线1.51.00.7三相四线1.30.91.3三相四线1.81.41.2三相四线1.61.3备注适用于I类计量装置,以及按I类加严要求的其他计量装置适用于类计量装置,以及按I 类加严要求的其他计量装置适用于按I
25、类加严要求的电压直接接入的低压IV类计量装置适用于II 类计量装置,以及按II 类加严要求的IV类计量装置适用于按II 类加严要求的电压直接接人的低压IV类计量装置适用于IV类计量装置适用于电压直接接人的低压IV类计量装置-183一第6 0 卷第6 期2023年6 月15日表2 不平衡负载时电能计量装置相对扩展不确定度Tab.2Relative expanded uncertainty of electric energymetering device under unbalancing load conditions计量装置准确计量装置单相功扩展不确定度等级配置率因数 cos00.2级电能表
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 测量 不确定 理论 电能 计量 装置 整体 误差 性能 评估 控制 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。