JJF (陕) 098-2022 数字高压表校准规范.pdf

陕 西 省 地 方 计 量 技 术 规 范陕 西 省 地 方 计 量 技 术 规 范JJF（陕）（陕）0982022数字高压表校准规范Calibration Specification for Digital High Voltmeter20221116 发布20230216 实施陕 西 省 市 场 监 督 管 理 局陕 西 省 市 场 监 督 管 理 局发 布JJF（陕）098-2022归 口 单 位：陕西省市场监督管理局主要起草单位：西安高压电器研究院股份有限公司陕西省计量科学研究院本规范由陕西省市场监督管理局负责解释数字高压表校准规范Calibration Specification forDigital High VoltmeterJJF（陕）（陕）0982022JJF（陕）098-2022本规范主要起草人：贺永智（西安高压电器研究院股份有限公司）贾转转（西安高压电器研究院股份有限公司）汤元会（陕西省计量科学研究院）参加起草人：钟磊（西安高压电器研究院股份有限公司）赵昱（西安高压电器研究院股份有限公司）李晓光（西安高压电器研究院股份有限公司）姚晨皓（西安高压电器研究院股份有限公司）JJF（陕）098-2022I目录引言.（）1范围.（1）2规范性引用文件.（1）3术语.（1）4计量特性.（2）4.1基本误差.（2）4.2准确度等级.（2）4.3短时稳定性.（2）4.4变差.（2）5校准条件.（3）5.1环境条件.（3）5.2测量标准器及其他设备.（3）6校准项目和校准方法.（4）6.1校准项目.（4）6.2校准方法.（4）7校准结果表达.（6）7.1校准结果处理.（6）7.2校准结果的不确定度.（7）8校准周期.（7）附录A：数字高压表校准原始记录（推荐）格式.（8）附录B：校准证书内容及内页（参考）格式.（9）附录C：数字高压表不确定度分析.（11）JJF（陕）098-2022II引言本规范依据 JJF10712010国家计量校准规范编写规则、JJF10012011通用计量术语及定义、JJF 1059.12012测量不确定度评定与表示等基础性系列规范文件进行制定。本规范校准方法及计量特性等参考了 GB/T 16927.12011 高电压试验技术 第 1 部分：一般定义及试验要求、GB/T 16927.22012高电压试验技术 第 2 部分：测量系统的相关条款。本规范为首次发布。JJF（陕）098-20221数字高压表校准规范1范围本规范适用于电压大于1kV、具有直流和交流（频率45Hz55Hz）或单项测量功能的数字高压表的校准。2引用文件本规范引用了下列文件：GB/T 16927.22013高电压试验技术 第1部分：一般定义及试验要求GB/T 16927.22013高电压试验技术 第 2 部分：测量系统凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。3概述数字高压表是用于交流高电压和（或）直流高电压的测量仪器，它由高压分压器、传输电缆和低压数字表构成，其工作原理如图1所示。为了减少外界干扰，高压分压器的低压输出端通常使用屏蔽电缆与低压数字表连接，电缆的屏蔽层与芯线间的电容与高压分压器的低压臂阻抗并联，因此应把传输电缆视为数字高压表的一部分。图1工作原理转换装置为高压分压器，Z1高压分压器高压臂阻抗；Z2高压分压器低压臂阻抗；U2测量仪器PV为低压数字表（或峰值电压表）；U1被测高电压；k为分压比k（Z1Z2）/Z2；则U1U2k。1JJF（陕）098-202224计量特性4.1基本误差数字高压表的基本误差公式可用下列形式之一表示。a）两项误差之和所表示的绝对误差来表示，如公式（1）：=（%+%）（1）式中：a与读数有关的误差系数；被校表的读数值（显示值）；b与满刻度值有关的误差系数；被校表的量程；a、b值数值由生产厂家给出，误差公式中的b值应不大于a值的1/5，若生产厂家未给出b值，则认为b值为零。b）用与数字高压表读数值之比的相对误差表示，如公式（2）：=（%+%）（2）4.2准确度等级数字高压表的准确度等级分为0.1，0.2，0.5，1.0，1.5和2.0共6个等级。每一个等级对应的允许误差见表1。表1 准确度等级与允许误差准确度等级ab0.10.10.020.20.20.040.50.50.11.01.00.21.51.50.32.02.00.4对于多量程数字高压表，不同的量程允许有不同的准确度等级。4.3短时稳定性数字高压表在额定电压下，10min内其误差的变化应不大于其准确度等级对应允许误差的1/3。4.4变差数字高压表在校准点上两次测量（上升与下降或下降与上升）的差值称为数字高压表的变差，其变差应不大于其准确度等级对应允许误差的1/3。注：以上计量特性要求仅供参考。2JJF（陕）098-202235校准条件5.1环境条件校准时的环境温度：(1035)；相对湿度：80%。被校数字高压表和标准器的周围物体应有足够的安全距离；高压引线不应起电晕。5.2测量标准器及其他设备5.2.1测量标准器校准时使用的标准器具种类、名称、准确度等级见表2，校准数字高压表的标准器，准确度等级应在工作频率范围内满足表2要求。表2 标准器要求被校数字高压表准确度等级标准器名称准确度等级0.1标准电压表0.020.01分压器或互感器0.010.020.2标准电压表0.050.02分压器或互感器0.020.050.5标准电压表0.10.05分压器或互感器0.050.11.0标准电压表0.20.1分压器或互感器0.10.21.5标准电压表0.2分压器或互感器0.22.0标准电压表0.5分压器或互感器0.25.2.2其他设备辅助设备主要包括交流高压电源、直流高压电源和调压控制装置，其技术要求应满足以下要求：a）校准用的高压电源稳定性应满足在半分钟内其电压的稳定度应不低于0.1K%（K为被校数字高压表准确度等级的数值），其他技术要求应满足表2的规定；b）调压控制装置连续可调。表 3 高压电源技术要求数字高压表准确度等级工频电压频率Hz交流电压波形畸变系数（%）直流电压纹波系数（%）0.1，0.2500.530.10.5，1.00.51.5，2.013JJF（陕）098-202246校准项目和校准方法6.1校准项目数字高压表校准项目见表4。表 4校准项目序号校准项目校准方法条款1基本误差6.2.22变差6.2.33短时稳定性6.2.46.2校准方法6.2.1校准前准备6.2.1.1外观检查数字高压表外观应完好，应有专用接地端子，且有明显接地标识。仪器外露件不能松动，接地端钮、开关、旋钮、按键必须正常，且不应有可以引起测量错误和仪表损坏的缺陷。通电后数字高压表显示屏、各功能开关、按钮和指示灯应能正常工作。6.2.1.2绝缘强度数字高压表整体应能承受1.1倍额定电压1min的耐压试验，而且无闪络或击穿现象。当试验电压下降到工作电压范围内时，仍能保持原有准确度。6.2.2基本误差6.2.2.1电压基本误差校准点的选取电压基本误差的校准点一般可选取被校数字高压表量程的 10%、20%、50%、80%、100%的 5 个点。校准时，各校准点在电压上升和下降各测量一次，实际值为上升值和下降值的平均值。如果校准多量程数字高压表，应对全部量程分别进行校准。注：1.校准过程中校准点也可根据客户要求的电压值进行校准。2.测量范围上限一般为数字高压表的额定电压，若客户有规定校准电压的上限，可根据客户要求进行校准。6.2.2.2采用高压分压器作标准器校准采用高压分压器作标准器校准数字高压表时，按图 2 所示线路图接线。4JJF（陕）098-20225B高压电源及调压控制和保护装置，PV1被校数字高压表，PV2标准数字电压表图 2 用高压分压器作标准器接线图调节高压电源的输出电压，使标准电压表达到校准点相应的指示值，当被校数字高压表的电压指示值稳定后，读取被校数字高压表指示值。基本误差表达式为公式（3）、（4）。=122 100%（3）2=2（4）式中：被校数字高压表基本误差，%；1被校数字高压表的指示值，kV；2被校数字高压表的实际值，kV；pv2标准数字电压表的读数值，V；k标准分压器的分压比。6.2.2.3采用互感器作标准器校准采用电压互感器作标准器校准数字高压表时，按图 3 所示线路接线。TV电压互感器图 3 用电压互感器作标准器接线图调节高压电源的输出电压，使标准电压表达到校准点相应的指示值，当被校数字高压表的电压指示值稳定后，读取被校数字高压表指示值。基本误差表达式为公式（5）、（6）。5JJF（陕）098-20226=122 100%（5）2=pv2（6）式中：被校数字高压表基本误差，%；1被校数字高压表的指示值，kV；2被校数字高压表的实际值，kV；pv2标准数字电压表的读数值，V；k标准互感器的变比。注：采用高压分压器作标准器校准时，对数字高压表交直流电压均可进行校准；采用电压互感器作标准器校准时，仅能对数字高压表交流电压进行校准。6.2.3变差校准被校准数字高压表在选定校准点上进行两次测量（上升与下降或下降与上升），取差值绝对值作为该数字高压表校准点的变差。按公式（7）计算电压示值的变差。=（7）式中：被校数字高压表电压示值的变差，kV；被校数字高压表示值的上升值，kV；被校数字高压表示值的下降值，kV；6.2.4短时稳定性试验对数字高压表施加测量范围上限80%的标准电压，并保持此电压10min，期间每分钟读取被校数字高压表的示值，按公式（8）计算电压示值的短时稳定性。=100%（8）式中：被校数字高压表电压示值的短时稳定性，%；被校数字高压表示值的最大值，kV；被校数字高压表示值的最小值，kV；输出电压的标准值，kV。7 校准结果表达7.1校准结果处理经校准的数字高压表出具校准证书，校准证书应符合 JJF 10712010 中 5.12 的要求，并给出各校准项目名称和测量结果以及扩展不确定度。校准原始记录（推荐）格式见附录 A，校准证书内容及内页（参考）格式见附录 B。6JJF（陕）098-202277.2校准结果的不确定度数字高压表校准结果的不确定度按JJF 1059.12012的要求评定，校准结果不确定度评定示例见附录C。8校准周期为确保被校准数字高压表技术指标的准确可靠，建议校准时间间隔为12个月。由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸多因素所决定的，因此，送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。7JJF（陕）098-20228附录A：数字高压表校准原始记录（推荐）格式1.外观检查：检查项结论外形结构是否完好，无损坏铭牌标识是否信息完整（名称、型号、制造厂家等）通电检查2.校准时使用的标准/标准器：仪器名称型号/出厂编号不确定度/准确定度等级/最大允许误差证书编号证书有效期溯源至3.短时稳定性：测量次数DC 指示值（kV）AC 指示值（kV）测量次数DC 指示值（kV）AC 指示值（kV）15263748直流电压实际值：交流电压实际值：直流电压稳定性：交流电压稳定性：4.基本误差：校准人员核验人员校准日期年月日量程实际值（标准值）（kV）示值（被校表显示值）变差（kV）平均值（kV）误差（%）Urel（k=2）上升下降8JJF（陕）098-20229附录B：校准证书内容及内页（参考）格式B.1校准证书应至少包括以下信息：a）标题：“校准证书”；b）实验室的名称和地址；c）进行校准的地点（如果与实验室的地址不同）；d）证书的唯一性标识（如编号），每页及总页数的标识；e）送校单位的名称；f)被校对象的描述和明确标识；g)进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的接收日期；h)如果与校准结果的有效性和应用有关时，应对被校样品的抽样程序进行说明；i)校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；k)校准环境的描述；l)校准结果及测量结果不确定度的说明；m）对校准规范的偏离的说明；n）校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识；o）校准结果仅对校准对象有效的声明；p）未经校准实验室书面批准，不得部分复制校准证书的声明。9JJF（陕）098-202210B.2校准证书内页（参考）格式证书编号：被校测量器具信息附加说明：校准所使用的计量标准装置或主要标准器：仪器名称型号/出厂编号测量范围不确定度/准确定度等级/最大允许误差证书有效期至溯源单位及证书编号备注：校准时的环境条件及地点：环境条件：温度：相对湿度：%地点：校准所依据的技术文件（代号、名称）：校准结果一、短时稳定性测量次数DC 指示值（kV）AC 指示值（kV）测量次数DC 指示值（kV）AC 指示值（kV）15263748直流电压实际值：交流电压实际值：直流电压稳定性：交流电压稳定性：二、基本误差量程实际值（标准值）（kV）示值（被校表显示值）（kV）变差（kV）平均值误差（%）Urel（k=2）上升下降10JJF（陕）098-202211附录C：数字高压表不确定度分析一、数字高压表直流电压不确定度分析1测量条件（1）环境条件：温度：25.5，相对湿度：40.5%（2）计量标准器：直流分压器、数字多用表（34461）（3）被测对象：数字高压表（型号 OSM-30D，编号 30-230，1.5 级）2测量模型U=Ux-Un，=式中：U被校数字高压表绝对误差，Ux被测电压示值，Un被测电压实际值，标准电压表的读数值，k标准分压器的分压比。3标准不确定度 u 的评定3.1 由数字高压表重复性引入的相对标准不确定度 u1rel在重复性条件下，对被校数字高压表 10kV 测量点进行 10 次重复测量，测量实验标准差计算公式为：niinxxns12_)(11测得数据如下：测量次数12345678910实际值（kV）10.4810.4710.4910.4810.4710.4810.4610.4910.4810.46平均值：10.48kV单次测量实验标准差：s=0.01 kV则重复性引入的的相对标准不确定度为：u1rel=0.1%3.2直流分压器引入的相对标准不确定 u2rel本次校准使用的直流分压器经上级校准，上级校准给定的测量不确定度为 Urel=1.010-4（k=2），则相对标准不确定度 u2rel为：11JJF（陕）098-202212u2rel=1.010-4/2=0.005%3.3数字多用表引入的不确定度分量 u3rel数字多用表在 10mV1000V 内示值最大允许误差为：MPE=（5010-6读数+3510-6量程），在重复性条件下测量电压取平均值为 1.005V，数字多用表的最大允许误差为：MPE=（5010-61.005V+3510-610V）=0.0004V，服从均匀分布，包含因子 k=3，则相对标准不确定度 u3rel为：u3rel=0.0004/3/1.005=0.023%3.4被测装置示值分辨力的影响带来的不确定度分量 u4rel被测装置的最小分辨力为 0.01kV，则其半宽度为 0.005 kV，在此区间内认为服从均匀分布，包含因子 k=3，则相对标准不确定度 u4rel为：u4rel=0.005/10.5/3=0.029%3.5温度的影响带来的不确定度分量 u5rel试验中温湿度均在规定的范围内，所以温度变化的影响可忽略不计。3.6工作电磁场的影响带来的不确定度分量 u6rel实验地点周围无大功率用电设备及大功率发射塔等产生的电磁干扰，故该分量忽略不计。3.7测试方法或测试线路的影响带来的不确定度分量 u7rel因为本次实验测试线路采用校准规范中的标准接线方式，故该分量忽略不计。4合成标准不确定度的评定测量不确定度汇总表：u1relu2relu3relu4rel0.1%0.005%0.023%0.029%参照测量不确定度汇总表，各不确定度分量互不相关，被校数字高压表分辨力引入的不确定度及重复性引入的不确定度二者取最大值原则，合成标准不确定度：ucrel=u1rel2+u2rel2+u3rel2=0.1%5扩展不确定度取包含因子 k=2，则测量扩展不确定度为Urel=0.2%（k=2）12JJF（陕）098-202213二、数字高压表交流电压不确定度分析1测量条件（1）环境条件：温度：25.5，相对湿度：40.5%（2）计量标准器：电压互感器、数字多用表（3）被测对象：数字高压表（型号 OSM-30D，编号 30-230，1.5 级）2测量模型 U=Ux-Un，=式中：U被校数字高压表绝对误差，Ux被测电压示值，Un被测电压实际值，标准电压表的读数值，k标准分压器的分压比。3标准不确定度 u 的评定3.1由数字高压表重复性引入的相对标准不确定度 u1rel由电压互感器及数字多用表组成的系统对数字高压表进行重复性测量，测量实验标准差计算公式为：niinxxns12_)(11对被检数字高压表 10kV 测量点进行 10 次重复测得值数据如下：测量次数12345678910实际值（kV）10.3710.3510.3810.3810.3710.3710.3610.3810.3510.36平均值：10.37kV单次测量实验标准差：s=0.012 kV则重复性引入的的相对标准不确定度为：u1rel=0.12%3.2电压互感器引入的相对标准不确定度 u2rel本次校准使用的电压互感器经上级检定，上级检定的电压的定级为 0.01 级，则相对标准不确定度 u2rel为：u2rel=1.010-4/3=0.0058%（均匀分布 k=3）3.3数字多用表引入的不确定度分量 u3rel13JJF（陕）098-202214数字多用表在 10mV1000V 内示值最大允许误差为：MPE=（5010-6读数+3510-6量程），在重复性条件下测量电压取平均值为 4.777V，数字多用表的最大允许误差为：MPE=（5010-64.777V+3510-610V）=0.00059V，服从均匀分布，包含因子 k=3，则相对标准不确定度 u3rel为：u3rel=0.00059/3/4.777=0.007%3.4被测装置示值分辨力的影响带来的不确定度分量 u4rel被测装置的最小分辨力为 0.01kV，则其半宽度为 0.005 kV，在此区间内认为服从均匀分布，包含因子 k=3，则相对标准不确定度 u4rel为：u4rel=0.0005/10/3=0.029%3.5温度的影响带来的不确定度分量 u5rel试验中温湿度均在规定的范围内，所以温度变化的影响可忽略不计。3.6工作电磁场的影响带来的不确定度分量 u6rel实验地点周围无大功率用电设备及大功率发射塔等产生的电磁干扰，故该分量忽略不计。3.7测试方法或测试线路的影响带来的不确定度分量 u7rel因为本次实验测试线路采用校准规范中的标准接线方式，故该分量忽略不计。4合成标准不确定度的评定测量不确定度汇总表：u1relu2relu3relu4rel0.12%0.0058%0.007%0.029%参照测量不确定度汇总表，各不确定度分量互不相关，被校数字高压表分辨力引入的不确定度及重复性引入的不确定度二者取最大值原则，相对合成标准不确定度为：ucrel=u1rel2+u2rel2+u3rel2=0.12%5扩展不确定度取包含因子 k=2，则相对扩展不确定度为：Urel=0.24%（k=2）14JJF（陕）098-2022