高壓開關(guān) （斷路器 ）是電力系統(tǒng)中重要的控制和保護設(shè)備?開關(guān)設(shè)備機械方面的可靠性對設(shè)備的特性具有非常重要的影響。在電力系統(tǒng)預(yù)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(tài)?例如空載、負載或斷路?當(dāng)要求斷路器動作時?它應(yīng)能可靠動作?或是關(guān)合?或是斷開電路。斷路器在電力線路或設(shè)備發(fā)生故障時?將故障部分從電網(wǎng)快速切除?保證電網(wǎng)無故障部分正常運行。高壓開關(guān)測試儀檢測是青海電力科學(xué)試驗研究院新開展的檢測項目。青海電力科學(xué)試驗研究院是經(jīng)中國實驗室認可委員會認證單位。為保證檢測結(jié)果的準確性及滿足認可實驗室對檢測結(jié)果的要求?應(yīng)對新開展的高壓開關(guān)測試儀的測量結(jié)果進行不確定度的評定。目前?電科院的高壓開關(guān)測試儀檢測裝置可對電力系統(tǒng)中各種型號的高壓開關(guān)測試儀進行檢測。為保證測量結(jié)果的準確性?特對其分、合閘時間示值誤差的測量結(jié)果進行不確定度分析評定。
1 高壓開關(guān)測試儀示值誤差測量結(jié)果的不確定度評定
1?1 概述
1?1?1 目的
評定高壓開關(guān)測試儀在分、合閘時間校準示值誤差的測量結(jié)果不確定度。
1?1?2 測量依據(jù)
ＪＪＧ（機械 ）140－93《高壓開關(guān)動特性測試儀檢定規(guī)程 》。
1?1?3 校準的環(huán)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(shù)指標
ＳＭ100型高壓開關(guān)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(guān)技術(shù)指標
ＧＫＪＺ－Ｈ型高壓開關(guān)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(jié)果的使用
符合上述條件的測量結(jié)果?一般可直接使用本文不確定度評定結(jié)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(guān)測試儀的示值誤差。將高壓開關(guān)動特性測試儀校驗裝置與被測高壓開關(guān)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(shù)減標準裝置讀數(shù)?即為高壓開關(guān)測試儀的示值誤差。
1?3 數(shù)學(xué)模型
ＪＪＧ（機械 ）140－93《高壓開關(guān)動特性測試儀檢定規(guī)程 》給出的示值誤差表示式?即為不確定度評定的數(shù)學(xué)模型：
γ＝Ｖｘ－Ｖｓ （1）
式中?γ－－－被測高壓開關(guān)測試儀示值誤差?ｍｓ；
Ｖｘ－被測高壓開關(guān)測試儀讀數(shù)?ｍｓ；
Ｖｓ－－－直流標準器讀數(shù)?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(yīng)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(guān)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(fù)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(fù)性引入的標準不確定度 ｕ（Ｖｘ）的評定連接測量電路?設(shè)置校驗裝置的輸出 Ｖｓ ＝100ｍｓ?讀取被測高壓開關(guān)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(guān)測試儀合閘時間示值 Ｖｘ。重復(fù)進行10次讀數(shù)?數(shù)據(jù)見表 1。
應(yīng)用貝塞爾公式?代入表 1數(shù)據(jù)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(fù)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(jīng)上**計量技術(shù)檢定機構(gòu)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(qū)間內(nèi)?Ｖｓ的可能值服從矩形 （均勻 ）分布?包含因子 ｋ＝ 3?區(qū)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(guān)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(guān)?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(shù) 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(guān)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(jié)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(jié)果及其不確定度報告
在 100ｍｓ量程?被測高壓開關(guān)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(jié)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(jié)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(jù)、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(guān)測試儀分閘時間示值 Ｖｘ10次重復(fù)測量讀數(shù)值和測高壓開關(guān)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(jié)語
用高壓開關(guān)動特性測試儀校驗裝置檢測高壓開關(guān)測試儀 100ｍｓ點示值誤差測量結(jié)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(guān)動特性測試儀校驗裝置檢測高壓開關(guān)測試儀所帶來的不確定是完全可以滿足檢測需要的。
