CN107861091A - 一种基于动态电能校准器的动态性能溯源方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于动态电能校准器的动态性能溯源方法，方法包括（1）选择一款在稳态测试信号下准确度等级为0.01级的标准装置；（2）选择一款0.05级高动态性能的标准表作为0.05级动态电能校准器；（3）在稳态测试信号条件下，用所述0.01级的标准装置对所述0.05级动态电能校准器进行常规校准；（4）选取一款需被校准的0.1级及以下等级电能表动态性能测量装置；（5）在动态测试信号条件下，通过电能比对，用0.05级动态电能校准器来校准所述0.1级及以下等级的电能表动态性能测量装置的动态性能准确度指标；（6）在动态测试信号条件下，经校准后所述0.1级及以下等级的电能表动态性能测量装置，考核被测电能表的动态性能指标。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于动态电能校准器的动态性能溯源方法，属电能计量技术领域。
背景技术
现行电能量值溯源体系下，电能表的检定校验，全都采用稳态信号作为测试信号，检定规程虽规定了多个电流和功率因素测试点，但各测试点的误差指标都是在电压电流信号达到设定值并稳定后才进行测量的，检定结果仅反应电能表的稳态性能指标。为保证电能表在一些非线性负荷的动态信号环境下准确计量，需要研制采用电能表动态性能测量装置，以考核电能表的动态性能指标,为保证测量装置的使用准确、合规，就需要实现测量装置本身的溯源。
目前，国内外在动态性能溯源方法主要有以下两种：一是，有学者提出了一种测量电能表动态误差的方法，以正弦包络工频信号和梯形包络工频信号作为动态条件，通过源表结合、多参数、多仪器测量相互核对的办法，考察现有标准功率(电能)表在动态条件的特性，初步得到了3.0％的不确定度估计；二是，有学者通过研制的基于幅移键控(即ASK调制)信号调制机理的电能表动态误差测试装置的测试结果，考虑测量重复性引入的标准不确定度、电能表校验装置误差引入的标准不确定度、电能表校验装置的上级传递误差引入的标准不确定度、电能表动态误差测试装置的误差引入的标准不确定度以及电能表动态误差理论计算方法所产生误差引入的标准不确定度，综合得出了0.4778％的标准不确定度。
因此，现有的动态性能溯源精度还有进一步提升空间，本发明提供了一种动态性能溯源方法，通过采用动态电能校准器，可以实现对0.1级电能表动态性能测量装置的溯源。
发明内容
本发明的目的是：为了解决动态负荷条件下电能计量的溯源问题，以适用于测试评估电能表在各类动态负荷下的计量性能并开发相应的测试装置，本发明提出一种基于动态电能校准器的动态性能溯源方法。
为实现上述目的，本发明提出了一种基于动态电能校准器的动态性能溯源方法，所述动态电能校准器在动态测试信号条件下，通过电能比对，校准电能表动态性能测量装置的准确度指标，利用其在动态测试信号条件下电能计量的准确性高的特点，与电能表动态性能测量装置进行电能比对，实现对电能表动态性测量装置的校准，使其在动态测试信号下进行溯源，所述方法包括：
(1)选择一款在稳态测试信号下准确度等级为0.01级的标准装置；
(2)选择一款0.05级高动态性能的标准表作为0.05级动态电能校准器；
(3)在稳态测试信号条件下，用所述0.01级的标准装置对所述0.05级动态电能校准器进行常规校准，确认0.05级动态电能校准器满足稳态指标要求；
(4)选取一款需被校准的0.1级及以下等级电能表动态性能测量装置；
(5)在动态测试信号条件下，通过电能比对，用0.05级动态电能校准器来校准所述0.1级及以下等级的电能表动态性能测量装置的动态性能的准确度指标；
(6)在动态测试信号条件下，经校准后所述0.1级及以下等级的电能表动态性能测量装置，可用于考核被测电能表的动态性能指标。
其中，在步骤(2)中，选择所述0.05级动态电能校准器的要求是：选择一款高动态性能的标准表，在稳态测试信号下，可在0.01级的标准装置上常规校准；在动态测试信号条件下，所述0.05级动态电能校准器需克服了量程切换、采样同步误差、相位补偿等因素对电能表动态性能的影响，且采用按瞬时功率计算产生电能脉冲，可及时反应测试信号变化的，其动态电能计量的准确性高。
其中，在步骤(3)中，在稳态测试信号条件下，用所述0.01级的标准装置对所述0.05级动态电能校准器进行常规校准，两者校验的时间要求是：所述0.01级的标准装置是基于平均功率计算产生电能脉冲，所述0.05级动态校准器是基于瞬时功率计算产生电能脉冲，为了克服这两种电能脉冲输出方式不同对测量结果造成的影响可达到基本忽略的程度，要求在额定电压电流下，获得每个误差结果的校准时间不得少于其中为功率因素，Emax为两者输出脉冲方式不同引起附加误差所接受的最大值。
一种基于动态电能校准器的动态性能溯源系统，包括0.01级标准装置、0.05级动态电能校准器、0.01级及以下等级电能表动态性能测试装置、被测电能表、稳态测试信号源和动态测试信号源；所述稳态测试信号源发出稳态测试信号分别给0.01级标准装置和0.05级动态电能校准器，在稳态测试信号条件下，所述0.01级的标准装置对所述0.05级动态电能校准器进行常规校准；所述动态测试信号源发出动态测试信号分别给0.05级动态电能校准器、0.1级及以下等级电能表动态性能测试装置，在动态测试信号条件下，所述0.05级动态电能校准器校准所述0.01级及以下等级电能表动态性能测量装置的动态性能准确度指标；同样的，经校准的所述0.01级及以下等级电能表动态性能测量装置，在动态测试信号条件下，可用于考核被测电能表的动态性能指标。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的一种基于动态校准器的动态性能溯源方法，可以解决动态负荷条件下电能计量的溯源问题，保证测量装置的使用准确、合规，实现测量装置本身的溯源，然后用于有效测试评估电能表在各类动态负荷下的计量性能。
附图说明
图1是基于动态电能校准器的动态性能溯源流程图；
图2是基于动态电能校准器的动态性能溯源系统示意图。
具体实施方式
本发明的具体实施方式如附图所示。
对电能表测量装置溯源，采用比装置更高精度的装置检定仪或标准表，直接测量装置的准确度指标。本实施例沿用该溯源思路，研制一款高动态性能的标准表，克服了量程切换、采样同步误差、相位补偿等因素对电能表动态性能的影响，在动态信号环境下，其电能计量的准确性高，提出一种高动态性能的标准表作为动态电能校准器的动态性能溯源方法。
在检定校验中，采用稳态信号作为测试信号，各测试点的误差指标都是在电压电流信号达到设定值并稳定后才进行测量的，检定结果仅反应稳态性能指标，称之为常规校准；在检定校验采用动态信号作为测试信号，各测试点的误差指标都是在电压电流信号在幅值、频率、相位等参数快速变化的动态下进行测量的，检定结果可反应动态性能指标，称之为动态校准。
图1是本实施例的动态性能溯源方法流程图，具体步骤如下：
步骤1，选择一款在稳态测试信号下准确度等级为0.01级的标准装置；
步骤2，选择一款0.05级高动态性能的标准表作为0.05级动态电能校准器；
步骤3，在稳态测试信号条件下，用所述0.01级的标准装置对所述0.05级动态电能校准器进行常规校准，确认0.05级动态电能校准器满足稳态指标要求；
步骤4，选取一款需被校准的0.1级及以下等级电能表动态性能测量装置；
步骤5，在动态测试信号条件下，通过电能比对，用0.05级动态电能校准器来校准所述0.1级及以下等级的电能表动态性能测量装置的动态性能的准确度指标；
步骤6，在动态测试信号条件下，经校准后所述0.1级及以下等级的电能表动态性能测量装置，可用于考核被测电能表的动态性能指标。
在本实施例的步骤2中，选择所述0.05级动态电能校准器的要求是：选择一款高动态性能的标准表，在稳态测试信号下，可在0.01级的标准装置上常规校准；在动态测试信号条件下，所述0.05级动态电能校准器需克服了量程切换、采样同步误差、相位补偿等因素对电能表动态性能的影响，且采用按瞬时功率计算产生电能脉冲，可及时反应测试信号变化的，其动态电能计量的准确性高。
在本实施例的步骤3中，在稳态测试信号条件下，用所述0.01级的标准装置对所述0.05级动态电能校准器进行常规校准，两者校验的时间要求是：所述0.01级的标准装置是基于平均功率计算产生电能脉冲，所述0.05级动态校准器是基于瞬时功率计算产生电能脉冲，为了克服这两种电能脉冲输出方式不同对测量结果造成的影响可达到基本忽略的程度，要求在额定电压电流下，获得每个误差结果的校准时间不得少于其中为功率因素，Emax为两者输出脉冲方式不同引起附加误差所接受的最大值。当t＝20秒，功率因素取1时，Emax＝0.0159％，已接近最大允许误差0.05％的1/3；功率因素仍取1，要使得Emax＝0.005％，则可算得t＝63.6秒。
图2是本发明的动态性能溯源系统示意图。
本发明实施例一种基于动态电能校准器的动态性能溯源系统，包括0.01级标准装置、0.05级动态电能校准器、0.01级及以下等级电能表动态性能测试装置、被测电能表、稳态测试信号源和动态测试信号源；所述稳态测试信号源发出稳态测试信号分别给0.01级标准装置和0.05级动态电能校准器，在稳态测试信号条件下，所述0.01级的标准装置对所述0.05级动态电能校准器进行常规校准；所述动态测试信号源发出动态测试信号分别给0.05级动态电能校准器、0.1级及以下等级电能表动态性能测试装置，在动态测试信号条件下，所述0.05级动态电能校准器校准所述0.01级及以下等级电能表动态性能测量装置的动态性能准确度指标；同样的，经校准的所述0.01级及以下等级电能表动态性能测量装置，在动态测试信号条件下，可用于考核被测电能表的动态性能指标。
如图2所示，稳态测试信号源输出的电压、电流信号达到设定值且稳定，分别输出给0.01级的标准装置和0.05级动态电能校准器，进行常规校准，获得每个误差结果的校准时间不得少于20秒，确保0.05级动态电能校准器满足稳态指标要求；其次，通过动态测试信号源输出动态变化的电压电流信号，分别输出给0.05级动态电能校准器和0.1级及以下等级电能表动态性能测量装置，进行动态校准，校准0.1级及以下等级电能表动态性能测量装置是否满足动态指标要求；最终，通过动态测试信号源输出动态变化的电压电流信号，分别输出给0.1级及以下等级电能表动态性能测量装置和被测电能表，用于考核被测电能表的动态性能指标。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (3)
1.一种基于动态电能校准器的动态性能溯源方法，其特征在于，所述动态电能校准器在动态测试信号条件下，通过电能比对，校准电能表动态性能测量装置的准确度指标，实现对测量装置的校准，使其在动态测试信号下进行溯源，所述方法包括：
(1)选择一款在稳态测试信号下准确度等级为0.01级的标准装置；
(2)选择一款0.05级高动态性能的标准表作为0.05级动态电能校准器；
(3)在稳态测试信号条件下，用所述0.01级的标准装置对所述0.05级动态电能校准器进行常规校准，确认0.05级动态电能校准器满足稳态指标要求；
(4)选取一款需被校准的0.1级及以下等级电能表动态性能测量装置；
(5)在动态测试信号条件下，通过电能比对，用0.05级动态电能校准器来校准所述0.1级及以下等级的电能表动态性能测量装置的动态性能准确度指标；
(6)在动态测试信号条件下，经校准后所述0.1级及以下等级的电能表动态性能测量装置，考核被测电能表的动态性能指标。
2.根据权利要求1所述的一种基于动态电能校准器的动态性能溯源方法，其特征在于，所述步骤(2)中0.05级动态电能校准器的要求是：选择一款高动态性能的标准表，在稳态测试信号下，在0.01级的标准装置上常规校准；在动态测试信号条件下，所述0.05级动态电能校准器需克服量程切换、采样同步误差、相位补偿因素对电能表动态性能的影响，且采用按瞬时功率计算产生电能脉冲。
3.根据权利要求1所述的一种基于动态电能校准器的动态性能溯源方法，其特征在于，所述步骤(3)，在稳态测试信号条件下，所述0.01级的标准装置对所述0.05级动态电能校准器进行常规校准，两者校验的时间要求是：在额定电压电流下，获得每个误差结果的校准时间不得少于其中为功率因素，Emax为两者输出脉冲方式不同引起附加误差所接受的最大值。
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