高壓開關 （斷路器 ）是電力系統中重要的控制和保護設備?開關設備機械方面的可靠性對設備的特性具有非常重要的影響。在電力系統預防性試驗中?其機械特性的檢測占有重要的地位。無論電力線路處于什么狀態?例如空載、負載或斷路?當要求斷路器動作時?它應能可靠動作?或是關合?或是斷開電路。斷路器在電力線路或設備發生故障時?將故障部分從電網快速切除?保證電網無故障部分正常運行。高壓開關測試儀檢測是青海電力科學試驗研究院新開展的檢測項目。青海電力科學試驗研究院是經中國實驗室認可委員會認證單位。為保證檢測結果的準確性及滿足認可實驗室對檢測結果的要求?應對新開展的高壓開關測試儀的測量結果進行不確定度的評定。目前?電科院的高壓開關測試儀檢測裝置可對電力系統中各種型號的高壓開關測試儀進行檢測。為保證測量結果的準確性?特對其分、合閘時間示值誤差的測量結果進行不確定度分析評定。

1 高壓開關測試儀示值誤差測量結果的不確定度評定

1?1 概述

1?1?1 目的

評定高壓開關測試儀在分、合閘時間校準示值誤差的測量結果不確定度。

1?1?2 測量依據

ＪＪＧ（機械 ）140－93《高壓開關動特性測試儀檢定規程 》。

1?1?3 校準的環境條件

（20±5）℃；相對濕度 （50±10）％ＲＨ。

1?1?4 被測物品及其主要技術指標

 ＳＭ100型高壓開關測試儀?在分、合閘時間為100ｍｓ時?*大允許示值誤差 ±0?5ｍｓ。

1?1?5 測量標準相關技術指標

 ＧＫＪＺ－Ｈ型高壓開關動特性測試儀校驗裝置：時間輸出范圍0?01～999?99ｍｓ?在分、合閘時

間為 100ｍｓ時?*大允許示值誤差為 ±0?02ｍｓ。

1?1?6 評定結果的使用

符合上述條件的測量結果?一般可直接使用本文不確定度評定結果。

1?2 測量方法和過程

 采用比較法?用標準裝置輸出分、合閘時間校準被測高壓開關測試儀的示值誤差。將高壓開關動特性測試儀校驗裝置與被測高壓開關測試儀的端口直接連接?采用外同步方式進行控制。被檢測試儀讀數減標準裝置讀數?即為高壓開關測試儀的示值誤差。

1?3 數學模型

 ＪＪＧ（機械 ）140－93《高壓開關動特性測試儀檢定規程 》給出的示值誤差表示式?即為不確定度評定的數學模型：

γ＝Ｖｘ－Ｖｓ （1）

式中?γ－－－被測高壓開關測試儀示值誤差?ｍｓ；

Ｖｘ－被測高壓開關測試儀讀數?ｍｓ；

Ｖｓ－－－直流標準器讀數?ｍｓ。

1?4 合閘輸入量的標準不確定度評定

 由于輸入量包含合閘時間測量和分閘時間測量 2部分?應分別進行不確定度評定?首先進行合閘輸入量的標準不確定度評定。

1?4?1 測量不確定度來源

被測高壓開關測試儀示值誤差 γ的不確定度來源?主要包括：

1）Ｖｘ 測量重復性引入的標準不確定度 ｕ（Ｖｘ）；

2）校驗裝置輸出 Ｖｓ測量誤差引起的標準不確定度 ｕ（Ｖｓ）。

 1?4?2 Ｖｘ 測量重復性引入的標準不確定度 ｕ（Ｖｘ）的評定連接測量電路?設置校驗裝置的輸出 Ｖｓ ＝100ｍｓ?讀取被測高壓開關測試儀合閘時間示值Ｖｘ。卸下連接線?重新連接測量電路?再次讀取測高壓開關測試儀合閘時間示值 Ｖｘ。重復進行10次讀數?數據見表 1。

應用貝塞爾公式?代入表 1數據可以求出單

次測量的實驗標準差 ｓ（Ｖｘ）：

ｓ（Ｖｘ）＝110－1∑10ｉ＝1（Ｖｘｉ－Ｖ—ｘ）2＝0．0516ｍｓ（2）

Ｖｘ測量重復性引入的標準不確定度 ｕ（Ｖｘ）

等于 1倍單次測量的實驗標準差 ｓ（Ｖｘ）：ｕ（Ｖｘ）＝ｓ（Ｖｘ）＝0．0516ｍｓ

自由度：ν1＝10－1＝9。

 1?4?3 Ｖｓ測量誤差引入的標準不確定度 ｕ（Ｖｓ）的評定校驗裝置經上**計量技術檢定機構檢定合格。制造商給出分、合閘時間 Ｖｓ在 100ｍｓ量程

 的*大允許誤差 δ＝±0?02ｍｓ。在此區間內?Ｖｓ的可能值服從矩形 （均勻 ）分布?包含因子 ｋ＝ 3?區間半寬度 α＝0?02ｍｓ。所以?Ｖｓ測量誤差引入

ｕ（Ｖｓ）＝αｋ＝0．023ｍｓ＝0．0115ｍｓ （3）

估計不確定度 ｕ（Ｖｓ）的誤差為Δｕ（Ｖｓ）ｕ（Ｖｓ）＝0?2

則其自由度為：

ν2≈12Δｕ（Ｖｓ）ｕ（Ｖｓ）－2＝12 （4）

 1?4?4 高壓開關測試儀示值誤差 γ測量的合成標準不確定度 ｕｃ（γ）評定在本例中?Ｖｘ和 Ｖｓ互不相關?所以合成標準不確定度 ｕｃ（γ）及其自由度 νｅｆｆ分別由下式計算：

ｕｃ（γ）＝ ｃ21ｕ2（Ｖｘ）＋ｃ22ｕ2（Ｖｓ） （5）

式中?靈敏系數 ｃ1＝●γ●Ｖｘ＝1?ｃ2＝●γ●Ｖｓ＝－1。

 ｕｃ（γ）＝ ｕ2ｘ（γ）＋ｕ2ｓ（γ）＝ ｕ2（Ｖｘ）＋ｕ2（Ｖｓ）＝ 0．05162＋0．01152 ｍｓ＝0．0528ｍｓ的標準不確定度 ｕ（Ｖｓ）：

1?4?5 高壓開關測試儀示值誤差 γ測量擴展不確定度 Ｕ（γ）評定

 1）包含因子 ｋ（γ）的選擇選取置信概率 Ｐ為 95％?由 νｅｆｆ＝10?查 ｔ－分布表得包含因子 ｋｐ＝ｋ95＝ｔ95（10）＝2．23。

 2）示值誤差 γ測量擴展不確定度 Ｕ合閘時間示值誤差 γ測量結果的擴展標準不確定度 Ｕ95為：

Ｕ95＝ｋ95×ｕｃ（γ）＝2．23×0．0528ｍｓ＝0．12ｍｓ （7）

1?4?6 測量結果及其不確定度報告

 在 100ｍｓ量程?被測高壓開關測試儀合閘時示值誤差 γ＝±0?5ｍｓ。取置信水準 ｐ≈95％?包含因子 ｋｐ＝2?23?被測合閘時間示值誤差 γ測量結果的擴展標準不確定度 Ｕ95為：

Ｕ95＝0?12ｍｓ νｅｆｆ＝10

1?5 分閘時間測量結果及其不確定度評定

 由于分閘時間測量的測量標準、測量依據、不確定度來源與合閘時間測量相同?分析過程及方法也相同?所以從略。表 3、表 4只列出被測高壓開關測試儀分閘時間示值 Ｖｘ10次重復測量讀數值和測高壓開關測試儀分閘時間示值誤差 γ測量不確定度評定匯總表。

2 結語

 用高壓開關動特性測試儀校驗裝置檢測高壓開關測試儀 100ｍｓ點示值誤差測量結果的相對擴展不確定度為：

合閘時間：Ｕ95ｒｅｌ ＝0?12ｍｓ（νｅｆｆ ＝10、ｋ＝2?23）

分閘時間：Ｕ95ｒｅｌ ＝0?15ｍｓ（νｅｆｆ ＝10、ｋ＝2?23）

 由擴展不確定度的值可知?用高壓開關動特性測試儀校驗裝置檢測高壓開關測試儀所帶來的不確定是完全可以滿足檢測需要的。