数字式多功能测控电表校准规范

-PAGE22--PAGE21-数字式多功能测控电表校准规范1范围本规范适用于数字式多功能测控电表的校准，不适用于数字电能表或具有功率、时间积分功能的仪表的校准。2引用文件本规范引用了下列文件：JJG596-2012电子式交流电能表检定规程GB/T17215.301-2007多功能电能表特殊要求GB/T22264.1-2008安装式数字显示点测量仪表第1部分：定义和通用要求凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范。凡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术语3.1平均功率meanpower即有功功率，指交流电路中，一个信号周期内的功率平均值。3.2功率累积powerintegration一段时间内，平均功率与时间的成绩。其单位为kWh。4概述数字式多功能测控电表是具有导轨安装式结构，用于监测交流电压、电流、功率、频率、功率因数（相位）等多种电力参数，能进行数据记录和存储，并能进行通讯的电量测量仪表。用于采集交流电压、交流电流、交流有功功率、交流无功功率、功率因数（或相位）、有功电能，并具有通讯功能的多功能电力仪表。它广泛用于公共建筑，实现对不同类型负荷的分项计量功能，为公共建筑的节能提供依据。数字式多功能测控电表的测量原理如图1，主要由采样电路、信号调理电路、模数转换器、CPU处理器、LCD显示和通讯接口组成。LCDLCD显示信号调理电路模数转换器CPU处理器通讯接口电压采样电路电流采样电路图1数字式多功能测控电表的测量原理5计量特性5.1基本误差交流电压、交流电流、交流功率及功率累积表1数字式多功能测控电表交流电压、交流电流、交流功率及功率累积基本误差限/%准确度等级0.20.51.02.03.05.0交流电压±0.2±0.5±1±2±3±5交流电流±0.2±0.5±1±2±3±5交流功率±0.2±0.5±1±2±3±5功率累积±0.2±0.5±1±2±3±5频率表2数字式多功能测控电表频率基本误差频率范围仪表准确度等级45Hz～65Hz0.20.5最大允许误差/%±0.2±0.5功率因数或相位.1功率因数表3数字式多功能测控电表功率因数基本误差准确度等级0.20.51.02.03.05.0相当于功率因数最大允许误差/%±0.2±0.5±1±2±3±5.2相位表4数字式多功能测控电表相位基本误差准确度等级0.20.51.02.03.05.0相当于相角最大允许误差/°±0.15±0.45±0.90±1.80±2.70±4.50电能（有功）表5数字式多功能测控电表电能（有功）基本误差类别功率因数仪表准确度等级0.512基本误差限/%单相和平衡负载时三相仪表的电能基本误差1±0.5±1.0±2.00.5（L）±0.6±1.0±2.00.8（C）±0.6±1.0不平衡负载时三相仪表的电能基本误差1±0.6±2.0±3.00.5（L）±1.0±2.0±3.0负载电流为In时，不平衡负载与平衡负载的电能基本误差的误差之差不超过1±1.0±1.5±2.55.2电气性能安全性绝缘电阻非工作状态下，将绝缘电阻表的L、E端分别接于工作电源端子与电量仪表机壳、工作电源端子与电压线路、工作电源与电流线路、电压线路与电流线路之间。测定各项的绝缘电阻不低于100MΩ。工频耐受电压在被校电力仪表电气回路对地之间及无电气连接的各电气回路之间施加有效值如表6所示的50Hz正弦波电压1min，不应出现电弧、放电、击穿和损坏。试验后，被校电力仪表工作正常，各功能准确度应仍符合本规范、5.1.2、5.1.3、5.1.4、5.1.5的要求。表6工频耐受电压信号回路额定电压/V试验电压有效值/V信号回路额定电压/V试验电压有效值/VU≤60500300<U≤690189060<U≤3001500690<U≤8002000注：以上指标不是用于合格性判别，仅供参考。5.3测量范围表7数字式多功能测控电表测量范围项目测量范围交流电压57.7V；100V；220V；380V交流电流（0～100）A交流功率（有功）输入电压：57.7V、100V、220V、380V输入电流：（0～100）A频率（45～65）Hz功率因数0～+1相位（0～359.999）º电能输入电压：57.7V、100V、220V、380V输入电流：（0～100）A6校准条件6.1环境条件校准应在表8规定的条件下进行。表8校准数字式多功能测控电表环境条件影响量参比值或参比范围允许偏差温度20℃±5℃相对湿度45%～75%/电源电压额定值±10%电源频率额定值±1%外磁场无影响/6.2测量标准及其它设备三相标准功率源、三相多功能标准电能表的技术要求单相（三相）标准功率源、单相（三相）多功能标准电能表的技术要求详见表9。表9单相（三相）标准功率源、单相（三相）多功能标准电能表技术要求设备名称参数最大允许误差或准确度等级单相（三相）标准功率源单相（三相）多功能标准电能表交流电压±0.05%交流电流±0.05%交流功率±0.05%功率因数±0.0005相位±0.05º频率±0.002Hz电能0.05级计算机及通信线缆配备计算机和通过RS485远程读取测量值的通讯线缆及相应的接口转换器。耐压测试仪校准用耐压测试仪输出交流电压范围：（0.1～5）kV，输出容量不低于500VA，准确度不低于5级。6.2.4绝缘电阻表校准用绝缘电阻表测量范围不小于500MΩ，输出电压500V，准确度等级不低于10级。7校准项目和校准方法7.1校准项目校准项目见表10。表10数字式多功能测控电表校准项目序号校准项目序号校准项目1外观及工作及正常性检查6交流功率2绝缘电阻7频率3工频耐压8功率因数（相位）4交流电压9电能（有功）5交流电流10功率累积7.2校准方法外观检查及正常性检查被校仪器应有明显的标识，包括仪器名称、型号、出厂编号、生产单位等；各输入输出端子、信号类型及连线方式应标记准确；无影响校准操作的结构缺陷。通电后被校仪器各功能应正常。显示器、按键、开关、通讯接口等功能部件均应能正常工作。绝缘电阻非工作状态下，用绝缘电阻表接于工作电源端子与电量仪表机壳、工作电源端子与电压线路、工作电源与电流线路、电压线路与电流线路之间。测定各项的绝缘电阻不低于100MΩ。7.2.3工频耐压非工作状态下，设定耐压测试仪的击穿报警电流为5mA，在工作电源端子与电量仪表机壳之间施加50Hz交流正弦波电压2000V，历时1min，不应出现击穿或飞弧现象。示值误差校准示值误差的校准应在表8规定的条件下，测量标准器预热30min，被检仪器预热15min，然后开始示值误差的校准。7.2.4.1交流电压交流电压测量功能应视被校仪器的具体情况，对于自有电源形式的，由于仪器的工作电源由电压回路提供，则校准点应选取为被校仪器的额定电压点，如推荐的点有57.7V、100V、220V和380V等。对于带辅助电源形式的，应根据被校仪器交流电压的测量范围选取不少于5个的校准点。推荐点如额定电压的10%、20%、50%、80%、100%点。按图2连接设备。图2比较法接线图注：图中“*”为同名端。采用比较法，设置单相（或三相）标准功率源的输出电压，标准表的显示值为，并记录被校仪器示值，则被校仪器的示值误差按式（1）计算：（1）式中：——被校电力仪表交流电压相对误差，%；——电量仪表交流电压测量值，V；——标准表的显示电压值，V。.2交流电流通常选取（45～65）Hz范围内任一频率作为校准频率点，单通道在量程范围内选取5个校准点；多通道电力仪表每个通道均应校准，校准点选取同单通道。按图2连接设备。采用比较法，设置单相（或三相）标准功率源的输出电流，标准表的显示值为，并记录被校仪器示值，则被校仪器的示值误差按式（2）计算：（2）式中：——被校电力仪表交流电流相对误差，%；——电量仪表交流电流测量值，A；——标准表的显示电流值，A。.3交流功率通常选取50Hz作为校准频率点，根据用户使用需要一般选取（110V、220V或380V）作为基本量程，在电压基本量程下，电流在测量范围内均匀选取不少于5个校准点来进行功率示值误差的校准。功率因数选择1.0、0.5L、0.8C，其中0.5L、0.8C的功率因数仅在电流量程的某一个点进行校准。按图2连接设备。采用比较法，设置三相（或单相）标准功率源的功率输出，标准表的显示值为，并记录被校仪器示值，则被校仪器的示值误差按式（3）计算：（3）式中：——被校电力仪表交流功率相对误差，%；——电量仪表交流功率测量值，W；——标准表的显示标准功率值，W。.4交流频率电压一般选取被校电力仪表额定电压，在频率的测量范围内均匀选取不少于3个校准点。按图2连接设备。采用比较法，设置三相（或单相）标准功率源频率，标准表显示的频率值为，并记录被校仪器示值，则被校仪器的示值误差按式（4）计算：（4）式中：——被校数字式多功能测控电表频率相对误差，%；——数字式多功能测控电表频率显示值，Hz；——标准表显示的频率值，Hz。.5功率因数和交流相位通常选取（45～65）Hz范围内任一频率进行校准，电流、电压选择额定电压额定电流，功率因数校准点通常选择1.0、0.8L、0.5L、0.8C、0.5C；相位校准点通常选择0°，超前30°，超前60°，滞后30°，滞后60°。按图2连接设备。采用比较法，交流源输出电压，电流至选定值，设置交流源的输出功率因数（相位）至校准点，标准表的功率因数（相位表）显示值为（），被校数字式多功能测控电表显示值为（），则被校数字式多功能测控电表功率因数（相位）的示值误差按（5）或（6）式计算：（5）（6）式中：——被校数字式多功能测控电表功率因数示值误差；——被校准数字式多功能测控电表相位示值误差，° ——数字式多功能测控电表相位显示值，º；——标准表显示的相位值，º。.6电能（有功）电能测量功能的校准点在参比频率、参比电压，不同功率因数下，按负载电流逐次减小的顺序，推荐依据表11和表12规定的校准点进行基本误差的校准。表11校准数字式多功能测控电表平衡负载下的负载点仪表准确度等级功率因数cos=1cos=0.5（L）cos=0.8（C）负载电流0.5级及以下Imax，In①，0.1In，①In为仪表标识的额定电流或互感器次级额定电流表12不平衡负载时数字式多功能测控电表分组校准时调定的负载点仪表准确度等级功率因数cos=1cos=0.5（L）负载电流0.5级及以下Imax，In，0.2In，按图2连接设备。电能基本误差用相对误差表示。每一个负载功率下，至少记录两次误差测定数据，取其平均值作为实测基本误差值。若不能正确地采集被测仪表电能脉冲数的，舍去测得的数据。若测得的误差值等于0.8倍或1.2倍被检仪表电能基本误差限，再进行两次测量，取这两次与前两次测量数据的平均值作为最后测得的基本误差值。用标准表法校准电能标准表与被校仪器都在连续工作的情况下，用被校仪器输出的脉冲（低频或高频）控制标准电能计数来确定被校仪器电能的相对误差。被校仪器电能的相对误差γ按式（7）计算：γ=×100%（7）式中：γ——被校仪器电能的相对误差，%——实测脉冲数，个；——标准表的脉冲数，个；.7功率累积按图2连接设备。功率累积误差用相对误差表示。在额定电压和满度电流下，按功率因数1.0开展基本误差的测量。方法一：电能走字试验法按以上设置要求，并设定测量标准的功率累积标准值，测量结束后读取被检表的测量显示值，按式（8）计算被校仪器功率累积的相对误差。⊿Wp=（8）式中：——被校仪器功率累积测量值，kW•h；——测量标准预置功率累积标准值，kW•h。方法二：功率累积法按图2连接设备。设定单相（或三相）标准功率源，标准表的电压回路与被校仪器的电压回路并联，标准表的电流回路与被校仪器的电流回路串联，当功率源输出达到设定值的满度值后，同时启动标准表和被校仪器进行功率累积测量。对于无启动开关的被校仪器，试验时，在启动标准表测量时，应同步读取被校仪器功率累积的初值。在功率因数为1时，测试时长应满足功率累积的改变量大于被校仪器的误差计算需要，以使得被校表末尾改变一个字的读数误差不超过其准确度的1/10。对于无启动开关的被校仪器，功率累积值为各时间间隔内终了值和初始值之差，标准表的功率累积值为该时间间隔内的功率累积值。标准表的功率累积值记为，被校仪器的功率累积值记为，按式（8）计算被校仪器功率累积值的相对误差。8校准结果表达校准结果应在校准证书（报告）上反映，校准证书（报告）应至少包括以下信息：a）标题，如“校准证书”；b）实验室名称和地址；c）进行校准的地点（如果与实验室的地址不同）；d）证书或报告的唯一性标识（如编号），每页及总页数的标识；e）客户的名称和地址；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）对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）校准结果及其测量不确定度的说明；m）对校准规范的偏离的说明；n）校准证书和校准报告签发人的签名、职务或等效标识；o）校准结果仅对被校对象有效的声明；p）未经实验室书面批准，不得部分复制证书或报告的声明。测量不确定度的评定与表示参见附录A，校准原始记录格式见附录B，校准证书（报告）内页格式见附录C。9复校时间间隔建议复校时间间隔为12个月，送校单位也可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。附录A数字式多功能测控电表示值误差测量不确定度评定示例A.1交流电压概述环境条件：环境温度（20±5）℃，相对湿度60%～75%测量标准：表A.1测量标准技术指标标准设备名称技术指标三相多功能标准电能表电压测量范围：3×（57.7～380）V电流测量范围:3×（0.1～100）A精确度等级:0.05级三相电能表多功能校验装置电压测量范围：3×（57.7～380）V电流测量范围:3×（0.1～100）A精确度等级:0.05级被测对象：数字式多功能测控电表交流电压部分。测量方法：采用比较法测量。设定标准功率源输出电压，读取标准表电压示值Us，读取被检表交流电压示值Ux，从而计算的被测表交流电压的示值误差。数学模型：△U=Ux-Us式中：△U——交流电压示值误差，V；Ux——被检表交流电压示值，V；Us——标准表交流电压值示值，V。标准不确定度分量的评定重复性引入的不确定度重复性条件下，对交流电压220V点开展10次独立重复测量，结果如表A.2表A.2重复性引入的不确定度测量次数测量值/V平均值/V实验标准差/V1219.96220.020.0462219.973219.984219.995220.006220.027220.058220.059220.0710220.10于是得u1=0.046V。标准表交流电压最大允许误差引入的不确定度经上级检定，标准功率源交流电压最大允许误差的半宽度为，a=220V×0.05%=0.11V，服从均匀分布。于是u2==0.064V。不确定度分量表表A.3不确定度分量表序号不确定度来源灵敏度系数Ci不确定度分量ui1重复性10.046V2标准表交流电压示值误差-10.064V合成标准不确定度uc==0.078V扩展不确定度取包含因子k=2，交流电压220V点，测量结果的扩展不确定度U=k·uc=0.16V；相对不确定度Urel=0.07%，k=2A.2交流电流概述测量环境：环境温度（20±5）℃，相对湿度60%～75%测量标准：同表A.1。被测对象：数字式多功能测控电表交流电流部分。测量方法：采用比较法测量。设定标准功率源输出电流，读取标准表交流电流示值Is，读取被检表交流电流示值Ix，从而计算的被测表交流电流的示值误差。数学模型△I=Ix-Is式中：△I——交流电流示值误差，A；Ix——被检交流电流示值，A；Is——标准表交流电流值示值，A；标准不确定度分量的评定测量重复性引入的不确定度重复性条件下，对交流电流1.5A开展10次独立重复测量，结果如表A.4表A.4测量重复性引入的不确定度测量次数测量值/A平均值/A实验标准差/A11.49991.50040.000321.500231.500141.500251.500261.500571.500581.500591.5003101.5011于是得u1=0.0003A测量标准引入的不确定度标准表经上级传递合格，交流电流1.5A时，标准表交流电流的误差半宽为a=0.00075A，于是u2=0.0004A。不确定度分量一览表表A.5不确定度分量一览表序号不确定度来源灵敏度系数Ci不确定度分量ui1重复性10.0003A3标准表交流电流示值误差-10.0004A合成标准不确定度uc==0.0005A扩展不确定度取包含因子k=2，交流电流1.5A点，测量结果的扩展不确定度U=k·uc=0.0010A；相对不确定度：Urel=0.07%，k=2.A.3交流功率概述测量环境：温度（20~23）℃，相对湿度60%～75%测量标准同表A.1。被测对象：被检表功率部分测量方法：采用比较法测量，由交流标准功率源同时输出电压与电流到标准表和被检表，调节标准功率源输出值，读取标准表交流功率示值Ps，读取被检表的功率显示值Px，将Px与Ps相减，其差值为被测表功率的示值误差。数学模型△P=Px-Ps式中：△P—交流功率示值误差，W；Px—被检表交流功率指示值，W；Ps—标准表交流功率示值，W。标准不确定度分量的评定测量重复性引入的不确定度重复性条件下，对交流功率（220V；1.5A；CosΦ=1.0）点开展10次独立重复测量，结果如表A.6表A.6测量重复性引入的不确定度测量次数测量值/W平均值/W实验标准差/W1329.93330.1340.1282330.023330.044330.075330.096330.177330.238330.239330.2110330.36于是得u1=0.128W测量标准引入的不确定度标准表经上级传递合格，330W（220V；1.5A；CosΦ=1.0）点，误差半宽为a=0.165W，于是u2=0.095W。不确定度分量一览表表A.7不确定度分量一览表序号不确定度来源灵敏度系数Ci不确定度分量ui1重复性10.128W3标准表交流功率示值误差-10.095W合成标准不确定度uc==0.159W扩展不确定度取包含因子k=2，交流功率330W（220V；1.5A；CosΦ=1.0）点，测量结果的扩展不确定度U=k·uc=0.32W相对不确定度Urel=0.10%，k=2A.4功率因数A.4.1概述A测量环境：温度（20±5）℃，相对湿度60%～75%A测量标准：同表A.1。A被测对象：被检表功率因数部分。测量方法：采用比较法，对被检表的功率因数（相位）项目进行测量，交流标准功率源同时输出被检表的额定电压和电流到标准表和被检数字功率因数表，调节交流标准功率电流滞后电压60º此时功率因数为0.5，此时记录下标准表的功率因数示值Pfs和被检表的示值Pfx。则被检表功率因数的基本误差按公式（1）计算（1）式中：——以基准值百分数表示的功率因数表的示值误差；——功率因数表的基准值，＝1；——被检功率因数表显示值；——标准表功率因数示值。A.4.2数学模型Pf＝Pfx－Pfs式中：Pf－功率因数示值误差；Pfx－被检表功率因数显示值；Pfs－交流标准功率源功率因数示值。A.4.3标准不确定度分量的评定A测量重复性引入的不确定度重复性条件下，功率因数0.5（220V；1.5A；CosΦ=0.5）点开展10次独立重复测量，结果如表A.8表A.8测量重复性引入的不确定度测量次数测量值平均值实验标准差10.49960.499580.0001020.499630.499740.499550.499760.499770.499680.499590.4994100.4995于是得u1=0.00010测量标准引入的不确定度标准表经上级传递合格，功率因数0.5（220V；1.5A；CosΦ=0.5）点，误差半宽为a=0.0005，于是u2=0.00029。不确定度分量一览表表A.9不确定度分量一览表序号不确定度来源灵敏度系数Ci不确定度分量ui1重复性10.000102标准表功率因数示值误差-10.00029合成标准不确定度uc==0.00031扩展不确定度取包含因子k=2，在功率因数0.5点，测量结果的扩展不确定度U=k·uc=0.0006相对不确定度Urel=0.06%，k=2A.5频率概述测量环境：温度（20±5）℃，相对湿度60%～75%测量标准：同表A.1。被测对象：被检数字式多功能测控电表频率部分测量方法：采用比较法，设定三相标准功率源输出电压为被检表的额定电压，调节标准功率源，读取标准表的频率示值为fs，被检表的频率示值fx，从而计算出被检表频率的示值误差。数学模型f＝fx－fs式中：f－交流频率的示值误差，Hz；fx－被检表频率示值，Hz；fs－标准表的频率示值，Hz。标准不确定度分量的评定重复性引入的不确定度重复性条件下，对频率50Hz（220V）点开展10次独立重复测量，结果如表A.10表A.10测量重复性引入的不确定度测量次数测量值/Hz平均值/Hz实验标准差/Hz149.994650.00170.0061250.0064350.0064450.0064549.9946649.9946750.0064850.0064949.99461050.0064于是得u1=0.0061Hz。测量标准示值误差引入的不确定度50Hz（220V）时，输出频率误差半宽a=0.0050Hz，于是u2=0.0029Hz。不确定度分量一览表表A.11不确定度分量一览表序号不确定度来源灵敏度系数Ci不确定度分量ui1重复性10.0061Hz2标准表频率示值误差-10.0029Hz合成标准不确定度uc==0.0068Hz扩展不确定度取包含因子k=2，频率50Hz（220V）点，测量结果的扩展不确定度U=k·uc=0.014Hz；相对不确定度Urel=0.03%，k=2附录B校准原始记录格式数字式多功能测控电表原始记录送校单位证书/记录编号样品名称型号规格测量范围制造厂出厂编号准确度标准器名称型号规格出厂编号证书号测量范围标准设备/样品检查校准前：□正常，□不正常