0 引言
高壓開關(guān)是電力系統(tǒng)中*重要的控制和保護(hù)設(shè)備，在電網(wǎng)中起著控制和保護(hù)兩方面的作用。由于高壓開關(guān)功能的特殊性，與其他高壓電力設(shè)備相比，具有其自身的特點(diǎn)——要求有很高的可靠性。開關(guān)特性測試儀是高壓開關(guān)特性參數(shù)的重要測試設(shè)備，其主要的測試項(xiàng)目包括時間量、行程量、速度量。在儀器設(shè)備的研制、測試方法的研究方面，不少學(xué)者做了大量的研究工作 [1-3]。很多系列的開關(guān)特性測試儀被研制開發(fā)，并在現(xiàn)場被廣泛地采用。
對于開關(guān)特性測試儀的校準(zhǔn)方法論述不多。本文主要針對速度量的校準(zhǔn)提出了兩種方法，比較其各自的特點(diǎn)，并進(jìn)行不確定度分析。
1 直接法
1.1 測試條件與方法
測試環(huán)境：溫度：（20±5）℃，濕度：（50±10）%RH。
測試標(biāo)準(zhǔn)儀器：GKBZ-009 型高壓開關(guān)測試儀檢驗(yàn)裝置（以下簡稱為檢驗(yàn)裝置）。
由于合閘、分閘速度的測量方法、不確定度來源等的一致性，本文中分析的均為合閘過程，分閘可按照相同的過程得到。
直接法是通過檢驗(yàn)裝置的速度校驗(yàn)?zāi)K直接得到的速度量作為標(biāo)準(zhǔn)值，來校準(zhǔn)被檢儀器的速度量。原理框圖如圖 1 所示。
具體過程：依靠速度發(fā)生裝置產(chǎn)生運(yùn)動，帶動標(biāo)準(zhǔn)傳感器和被檢測試儀傳感器進(jìn)行完全一致的機(jī)械運(yùn)動，兩種傳感器感知的運(yùn)動過程應(yīng)完全相同，通過對標(biāo)準(zhǔn)傳感器信號的準(zhǔn)確分析，同測試儀的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，來校準(zhǔn)被檢測試儀。
1.2 不確定度分析
數(shù)學(xué)模型：δ = Vx - Vs
式中：δ — 示值誤差；
Vx — 被測儀器示值；
Vs — 標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)裝置的標(biāo)準(zhǔn)值
直接法的不確定度主要來源為
1）V ｘ 測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u（Vs），采用不確定度 A 類評定；
2）檢驗(yàn)裝置標(biāo)準(zhǔn)值 Vs 的誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u（Vs），采用不確定度 B 類評定。
驅(qū)動速度發(fā)生裝置，模擬合閘動作，測得速度標(biāo)準(zhǔn)值 3.60 m/s，被檢測試儀示值 3.62 m/s，在該點(diǎn)進(jìn)行分析計(jì)算，各不確定度分量見表 1。
u（Vx）與 u（Vs）不相關(guān)，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為=0.043 6 m/s
取包含因子 k = 2，直接法測開關(guān)特性測試儀速度值的擴(kuò)展不確定度為U(δ) = 0.087 2 m/s ≈ 0.09 m/s ?。╧ = 2）
2 間接法
2.1 測試條件與方法
測試環(huán)境：溫度：（20±5）℃，濕度：（50±10）%RH。
測試標(biāo)準(zhǔn)儀器：GKBZ-009 型高壓開關(guān)測試儀檢驗(yàn)裝置；HPD/LABC3000 數(shù)顯三米萬能測長儀；8846A 高精度數(shù)字多用電表。
間接法是通過測長儀、高精度數(shù)字多用電表等標(biāo)準(zhǔn)儀器測得被測儀器的位移量，與檢驗(yàn)裝置測得的時間量計(jì)算得到的速度量作為標(biāo)準(zhǔn)值對被檢測試儀進(jìn)行校準(zhǔn)。原理框圖如圖 2 所示。
由于在實(shí)際測試中，被測儀器的位移傳感器與速度發(fā)生裝置剛性連接，難以使用測長儀等長度標(biāo)準(zhǔn)器對其位移量進(jìn)行測量，因此通過間接方式得到位移量。本文中被測儀器的位移傳感器為滑線電阻器方式，因此可以通過測量其合閘前后的電阻變化量來得到位移變化量。
速度標(biāo)準(zhǔn)值：
式中：a — 被測儀器位移傳感器的位移電阻比系數(shù)；
ΔR — 合閘前后被測儀器位移傳感器的電阻值變化量；t — 合閘時間位移電阻比系數(shù) a 可通過高精密測長儀與高精 度 數(shù) 字 多 用 電 表 測 出， 認(rèn) 為 被 檢 測 試 儀 的 位移傳感器是線性可靠的，實(shí)測被檢測試儀傳感器a =42.434 mm/kΩ。
2.2 不確定度分析
數(shù)學(xué)模型：δ = Vx - Vs 其中，間接法的不確定度主要來源為
1）Vx 測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u（Vx），采用不確定度 A 類評定；
2）標(biāo)準(zhǔn)值 Vs 的誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u（Vs），包括兩方面：ΔR 的測量誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u（ΔR），采用不確定度 B 類評定；合閘時間 t 的測量誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u（t）, 采用不確定度 B 類評定。
同樣驅(qū)動速度發(fā)生裝置，被測儀器示值 3.62 m/s，經(jīng)計(jì)算得到速度標(biāo)準(zhǔn)值 3.61 m/s，在該點(diǎn)進(jìn)行分析計(jì)算，各不確定度分量見表 2。
u（Vx）與 u（Vs）不相關(guān)，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為= 0.019 m/s取包含因子 k = 2，間接法測開關(guān)特性測試儀速度值的擴(kuò)展不確定度為U(δ) = 0.038 m/s ≈ 0.04 m/s ?。╧ = 2）
3 結(jié)語
比較兩種方法可以看到，直接法的測量過程簡單，但得到的不確定度較大，主要原因是直接法中，檢驗(yàn)裝置的位移傳感器測位移值與間接法中依靠高精度測長儀與數(shù)字多用電表測位移值相比，引入的不確定度分量較大。間接法得到的不確定度較小，實(shí)際上，間接法中測長儀與數(shù)字多用電表引入的不確定度極小，測量重復(fù)性引入的不確定度占**主導(dǎo)地位。但是間接法的測量過程較為復(fù)雜，實(shí)際上是將被測儀器的位移傳感器進(jìn)行了一次標(biāo)定，在檢測時間充裕、測量可靠性要求較高時適用，而在測量可靠性水平可以接受的情況下，直接法應(yīng)當(dāng)是更加優(yōu)選的方案。
同時應(yīng)該注意到，直接法中相當(dāng)重要的一點(diǎn)是保持檢驗(yàn)裝置與被測儀器的位移傳感器的動作是完全一致的，在安裝的時候要注意避免間隙空行程以及角度偏差等因素造成測量結(jié)果的誤差以及不確定度的增大。
采用間接法時，如果被測儀器采用的是非滑線電阻器式的位移傳感器，只要是中間參量是確定并可測的，其不確定度評定也可以參照本文的方法。
