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[摘 要]在当今的电力系统中，三相电能表发挥着相当重要的作用，是测量各种电学量的关键仪器。为了保障电表的精确性，需要对其测量结果的不确定度进行综合评定分析。本文选取了我国较为常用的某一型号三相电能表作为研究对象，对其测量结果中存在的不确定度以分类讨论的方式进行研究，为提高三相电能表测量的精确性提供了依据。
[关键词]三相电能表 测量结果 不确定度
中图分类号：TD327.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）19-0104-02
三相电能表在对各类用电设施或者相关仪器进行电学量的测量时发挥着非常重要的作用，通常具有非常高度的精确性，能够较为准确地测量出目标电学量。但受到多种因素的影响，三相电能表的测量结果往往会存在着一定的不确定度，不确定度的大小影响着测量结果的准确性以及可靠性。本文中对三相电能表测量结果不确定度的评定中所选取的是我国较为常用的一类三相电能表，采用电能表检定装置对三相电能表进行测量分析，并评定其不确定度。
一、评定根据与评定方法
测定方法分析
1 测量方法
在本文之中，依据国家计量检定规程JJG596-1999《电子式电能表》，采用0.05级YC1893（D）型三相电能表检定装置作为标准，用定低频脉冲数比较法检定0.5级三相四线电子式有功电能表，测量结果用相对误差表示。最后，根据误差比较结果，对三相电能表测量结果的不确定度进行评定分析。
在对三相电能表测量结果的不确定度进行评定分析时，主要根据γH与γW0相等的原则，进行相关的等式代换分析比较。其中：γH表示的是目标三相电能表的相对误差；γW0表示的是目标电能表检定装置上测得的相对误差。
2 数学模型
当用被检电能表输出一定的脉冲数（N）停住标准电能表的方法检定时，被检电能表的相对误差按（1）式计算。
（1）
式中：—标准表或检定装置的已定系统误差（%），不需更正时
—实测电能值（kWh），即标准电能表累计的电能值；
—算定电能值（kWh），即被检电能表在没有误差运行下，输出N个低频脉冲时，标准电能表应累计的电能值（kWh），按式（2）计算。
（2）
式中：—标准表的脉冲常数（或）；
—算定脉冲数，按式（3）计算。
（3）
式中：—被检表的低频脉冲常数（）
、—标准表外接的电流、电压互感器变比。当没有外接电流、电压互感器的时，和都等于1，如宽量限标准电能表一般都无需配电流、电压互感器扩展量限。
将式（3）代入式（2）得
（4）
在测量中，由于，并将式（4）代入（1）式分母部分，可得被检表的相对误差。
（5）
本电能标准装置采用宽量限标准电能表，没有外接电流、电压互感器，故和都等于1，当输入脉冲数N取值等于被检表脉冲常数，被检表的相对误差：
（6）
可见被检电能表的相对误差仅与标准电能表累计的电能值和标准表或检定装置的已定系统误差（%）有关。如果测量结果根据上一级计量机构检定证书数据做修正，则应考虑标准表（或标准装置）因标准溯源引起的不确定度；不做修正时，则认为，可不予考虑。
3 方差和传播系数
由公式（6），得方差：
（3）
传播系数
由公式（2）得：
=-1
二、三相电能表测量结果中输入量标准不确定度的评定分析
在采用目标电能表检定装置上测得的相对误差来表示电能表的相对误差时，会存在着一定的输入量标准的不确定度，这类不确定度可能是由多方面的因素所造成的。通过分析总结发现，造成测量结果出现不确定度的主要因素包括了重复性测量所产生的不确定度、检定装置本身存在误差所产生的不确定度，目标三相电能表上误差所造成的不确定度，电能标准装置中标准表和被检表电压端电位差引起的标准不确定度，测量结果的修约引起的标准不确定度等五个方面。为了确保分析的全面性，可从这五方面因素入手，对不确定度进行综合讨论。
（一）重复性测量所产生的不确定度
由重复性测量所产生的不确定度通常由u（γx）表示。通常在对目标三相电能表进行测量时，会进行连续多次的重复测量，这样就会出现一系列的误差。在每次测量时，由于时间的不同，电表中的电压、电流、功率、温度以及频率等参数都在发生着微笑的变化，两个时间点的环境参数不可能完全一样。为了对该类型的不确定度进行评定，在本文研究中分别采用了5台相同的目标三相电能表，在两种不同的负载条件下分别进行了十次测量，对测量结果进行处理与分析，可得到其不确定度。
（二）检定装置误差所产生的不确定度
在《电子式电能表检定规程》中，对检定装置的误差有非常严格的规定，一般能够将误差控制在相当小的范围之内。而由检定装置所产生的误差，装置中标准电能表以及电流电压互感器所产生的误差为主要来源。
（三）目标三相电能表误差所产生的不确定度
在本文中所选取的目标三相电能表的规格为额定电压为220V的0.5级电子电能表，在对其测量结果进行表示时，需要根据0.05级电能表的标准进行处理，对测量结果进行化整。在考虑到多方面因素的前提下，将常数k的取值定为，那么在进行目标三相电能表的不确定度评定时，可以遵循下式：
（公式四）
在公式四中，u（γj）所代表的是由目标三相电能表所产生的不确定度，a为限定的误差标准。
（四）电能标准装置中标准表和被检表电压端电位差引起的标准不确定度； 在电能测量中，电能标准装置中标准表和被检表电压端存在电位差，会直接引起输入电压值的不相等，从而造成电能量累积上的差异。本次测量中电能标准装置中标准表和被检表电压高端电位差与低端电位差之和为 4mV，包含因子。因此，输入电压为220V时，电能标准装置中标准表和被检表电压端电位差引起的标准不确定度：
（五）测量结果的修约引起的标准不确定度
按检定规程要求，电能测量相对误差应按规定修约为修约间距的整数倍，判断电能表是否合格，一律以修约后的结果为准。对于0.5S级的被检表，修约间距为0.05%，即经过修约后的测量结果可能会产生±0.025%的偏差，其分布属均匀分布，包含因子取。因此，测量结果的修约引起的标准不确定度：
三、测量结果中其他类型的不确定度评定
在三相电能表的测量结果中，不确定度的来源除了输入量标准之外，还有可能来自于其他方面，比如合成标准所产生的不确定度以及扩展不确定度等等。这两类不确定度的来源对三相电能表测量结果最终的不确定度评定的影响较大，也是在对各输入量标准不确定度评定计算的基础上，进行下一步计算的必要途径。
（一）合成标准不确定度
由于目标三相电能表的相对误差γH与目标电能表检定装置上测得的相对误差γW0相等，因此灵敏系数经过运算可知为1。如果用ucrel表示合成标准不确定度，那么对该类不确定度的运算可以遵循下式：
（公式六）
从公式六中可以看出来，c所表示的是灵敏系数，取值为1，因此经过计算可以得到ucrel与u（γwo）相等的结论。
（二）扩展不确定度的评定
扩展不确定度评定所得到的结果即是三相电能表测量结果不确定度的最终评定结果。对该类不确定度进行计算，建立在各输入量标准不确定度以及合成标准不确定度之上，对前期的各类型不确定度评定有着较高的要求。在进行扩展不确定度的计算时，需要的获取的前提条件有u（γwo）、包含因子kp，其中p表示置信概率，在本文中的取值为95%。
四、结束语
综上所述，在对三相电能表测量结果不确定度进行评定时，首先需要对各输入量标准不确定度进行分别评定，再对合成标准不确定度进行评定，最后在前期评定计算结果的基础上，可以对扩展不确定度进行评定，并将扩展不确定度的评定结果作为最终的三相电能表测量结果不确定度。在供电系统以及用电设施中，三相电能表将继续发挥着非常重要的作用，通过对其测量结果不确定度进行评定，可以更好地控制测量误差，让三相电能表的测量水平迈上更高的台阶。
参考文献
[1] 史向刚，王国骏，罗辉.三相数字电能表检定及示值误差测量结果的不确定度评定[J].电工技术，2012，10：54-55.
[2] 叶峰桦，尚羚.电子式三相电能表示值误差测量结果的不确定度评定[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2013，05：317-318.
[3] 王艳文，于勉.三相电能表测量结果的标准不确定度评定[J].黑龙江科技信息，2012，12：42.
[关键词]三相电能表 测量结果 不确定度
中图分类号：TD327.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）19-0104-02
三相电能表在对各类用电设施或者相关仪器进行电学量的测量时发挥着非常重要的作用，通常具有非常高度的精确性，能够较为准确地测量出目标电学量。但受到多种因素的影响，三相电能表的测量结果往往会存在着一定的不确定度，不确定度的大小影响着测量结果的准确性以及可靠性。本文中对三相电能表测量结果不确定度的评定中所选取的是我国较为常用的一类三相电能表，采用电能表检定装置对三相电能表进行测量分析，并评定其不确定度。
一、评定根据与评定方法
测定方法分析
1 测量方法
在本文之中，依据国家计量检定规程JJG596-1999《电子式电能表》，采用0.05级YC1893（D）型三相电能表检定装置作为标准，用定低频脉冲数比较法检定0.5级三相四线电子式有功电能表，测量结果用相对误差表示。最后，根据误差比较结果，对三相电能表测量结果的不确定度进行评定分析。
在对三相电能表测量结果的不确定度进行评定分析时，主要根据γH与γW0相等的原则，进行相关的等式代换分析比较。其中：γH表示的是目标三相电能表的相对误差；γW0表示的是目标电能表检定装置上测得的相对误差。
2 数学模型
当用被检电能表输出一定的脉冲数（N）停住标准电能表的方法检定时，被检电能表的相对误差按（1）式计算。
（1）
式中：—标准表或检定装置的已定系统误差（%），不需更正时
—实测电能值（kWh），即标准电能表累计的电能值；
—算定电能值（kWh），即被检电能表在没有误差运行下，输出N个低频脉冲时，标准电能表应累计的电能值（kWh），按式（2）计算。
（2）
式中：—标准表的脉冲常数（或）；
—算定脉冲数，按式（3）计算。
（3）
式中：—被检表的低频脉冲常数（）
、—标准表外接的电流、电压互感器变比。当没有外接电流、电压互感器的时，和都等于1，如宽量限标准电能表一般都无需配电流、电压互感器扩展量限。
将式（3）代入式（2）得
（4）
在测量中，由于，并将式（4）代入（1）式分母部分，可得被检表的相对误差。
（5）
本电能标准装置采用宽量限标准电能表，没有外接电流、电压互感器，故和都等于1，当输入脉冲数N取值等于被检表脉冲常数，被检表的相对误差：
（6）
可见被检电能表的相对误差仅与标准电能表累计的电能值和标准表或检定装置的已定系统误差（%）有关。如果测量结果根据上一级计量机构检定证书数据做修正，则应考虑标准表（或标准装置）因标准溯源引起的不确定度；不做修正时，则认为，可不予考虑。
3 方差和传播系数
由公式（6），得方差：
（3）
传播系数
由公式（2）得：
=-1
二、三相电能表测量结果中输入量标准不确定度的评定分析
在采用目标电能表检定装置上测得的相对误差来表示电能表的相对误差时，会存在着一定的输入量标准的不确定度，这类不确定度可能是由多方面的因素所造成的。通过分析总结发现，造成测量结果出现不确定度的主要因素包括了重复性测量所产生的不确定度、检定装置本身存在误差所产生的不确定度，目标三相电能表上误差所造成的不确定度，电能标准装置中标准表和被检表电压端电位差引起的标准不确定度，测量结果的修约引起的标准不确定度等五个方面。为了确保分析的全面性，可从这五方面因素入手，对不确定度进行综合讨论。
（一）重复性测量所产生的不确定度
由重复性测量所产生的不确定度通常由u（γx）表示。通常在对目标三相电能表进行测量时，会进行连续多次的重复测量，这样就会出现一系列的误差。在每次测量时，由于时间的不同，电表中的电压、电流、功率、温度以及频率等参数都在发生着微笑的变化，两个时间点的环境参数不可能完全一样。为了对该类型的不确定度进行评定，在本文研究中分别采用了5台相同的目标三相电能表，在两种不同的负载条件下分别进行了十次测量，对测量结果进行处理与分析，可得到其不确定度。
（二）检定装置误差所产生的不确定度
在《电子式电能表检定规程》中，对检定装置的误差有非常严格的规定，一般能够将误差控制在相当小的范围之内。而由检定装置所产生的误差，装置中标准电能表以及电流电压互感器所产生的误差为主要来源。
（三）目标三相电能表误差所产生的不确定度
在本文中所选取的目标三相电能表的规格为额定电压为220V的0.5级电子电能表，在对其测量结果进行表示时，需要根据0.05级电能表的标准进行处理，对测量结果进行化整。在考虑到多方面因素的前提下，将常数k的取值定为，那么在进行目标三相电能表的不确定度评定时，可以遵循下式：
（公式四）
在公式四中，u（γj）所代表的是由目标三相电能表所产生的不确定度，a为限定的误差标准。
（四）电能标准装置中标准表和被检表电压端电位差引起的标准不确定度； 在电能测量中，电能标准装置中标准表和被检表电压端存在电位差，会直接引起输入电压值的不相等，从而造成电能量累积上的差异。本次测量中电能标准装置中标准表和被检表电压高端电位差与低端电位差之和为 4mV，包含因子。因此，输入电压为220V时，电能标准装置中标准表和被检表电压端电位差引起的标准不确定度：
（五）测量结果的修约引起的标准不确定度
按检定规程要求，电能测量相对误差应按规定修约为修约间距的整数倍，判断电能表是否合格，一律以修约后的结果为准。对于0.5S级的被检表，修约间距为0.05%，即经过修约后的测量结果可能会产生±0.025%的偏差，其分布属均匀分布，包含因子取。因此，测量结果的修约引起的标准不确定度：
三、测量结果中其他类型的不确定度评定
在三相电能表的测量结果中，不确定度的来源除了输入量标准之外，还有可能来自于其他方面，比如合成标准所产生的不确定度以及扩展不确定度等等。这两类不确定度的来源对三相电能表测量结果最终的不确定度评定的影响较大，也是在对各输入量标准不确定度评定计算的基础上，进行下一步计算的必要途径。
（一）合成标准不确定度
由于目标三相电能表的相对误差γH与目标电能表检定装置上测得的相对误差γW0相等，因此灵敏系数经过运算可知为1。如果用ucrel表示合成标准不确定度，那么对该类不确定度的运算可以遵循下式：
（公式六）
从公式六中可以看出来，c所表示的是灵敏系数，取值为1，因此经过计算可以得到ucrel与u（γwo）相等的结论。
（二）扩展不确定度的评定
扩展不确定度评定所得到的结果即是三相电能表测量结果不确定度的最终评定结果。对该类不确定度进行计算，建立在各输入量标准不确定度以及合成标准不确定度之上，对前期的各类型不确定度评定有着较高的要求。在进行扩展不确定度的计算时，需要的获取的前提条件有u（γwo）、包含因子kp，其中p表示置信概率，在本文中的取值为95%。
四、结束语
综上所述，在对三相电能表测量结果不确定度进行评定时，首先需要对各输入量标准不确定度进行分别评定，再对合成标准不确定度进行评定，最后在前期评定计算结果的基础上，可以对扩展不确定度进行评定，并将扩展不确定度的评定结果作为最终的三相电能表测量结果不确定度。在供电系统以及用电设施中，三相电能表将继续发挥着非常重要的作用，通过对其测量结果不确定度进行评定，可以更好地控制测量误差，让三相电能表的测量水平迈上更高的台阶。
参考文献
[1] 史向刚，王国骏，罗辉.三相数字电能表检定及示值误差测量结果的不确定度评定[J].电工技术，2012，10：54-55.
[2] 叶峰桦，尚羚.电子式三相电能表示值误差测量结果的不确定度评定[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2013，05：317-318.
[3] 王艳文，于勉.三相电能表测量结果的标准不确定度评定[J].黑龙江科技信息，2012，12：42.