多功能电力用现场校验仪校准规范

多功能电力用现场校验仪校准规范1范围本规范适用于新生产和使用中的单、三相多功能电力用现场校验仪的交流参数、谐波和电能部分的校准。2引用文件本规范引用了下列文献：JJG1085-2013标准电能表JJF1491-2014数字式交流电参数测量仪GB/T19862-2016电能质量监测设备通用要求GB/T14549-1993电能质量公用电网谐波DL/T826-2002交流电能表现场测试仪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概述多功能电力用现场校验仪（以下简称现场校验仪）是集电参量测量、电能表校验、电能质量监测为一体的多功能数显测量仪器，广泛用于电力系统各电参量指标、电能质量的现场监测，现场校验仪同时配有钳形电流互感器，使得现场接线简便，无需断开电流回路即可直接接入。4计量特性4.1交流电压、交流电流、交流功率、频率、功率因数（相位）表1测量范围和最大允许误差功能测量范围最大允许误差交流电压1V~1000V±0.05%及以下交流电流10mA~2000A±0.05%及以下交流功率10mW~2000kW±0.05%及以下表1（续）功能测量范围最大允许误差频率40Hz~1kHz±0.05%及以下功率因数（相位）0~1（0°~360°）±0.01°及以下注：功率因数最大允许误差换算成电角度。以上指标不是用于合格性判别，仅供参考。4.2谐波电压、谐波电流允许误差按GB/T17626.30-2012《电磁兼容试验和测量技术电能质量测量方法》中规定分为A级、S级规定分为A级、S级。表2谐波电压、谐波电流最大允许误差级别校准参数条件最大允许误差A谐波电压UhN≥1%UN±5%UhN＜1%UN±0.05%谐波电流IhN≥3%IN±5%IhN＜3%IN±0.15%S谐波电压UhN≥3%UN±5%UhN＜3%UN±0.15%谐波电流IhN≥10%IN±5%IhN＜10%IN±0.5%注:A级（Advanced，高级）符合GB/T17626.30-2012中A级准确度测量方法，适用于要求精确测量电能质量指标参数的场合（例如供电合同约定的解决电能质量纠纷、或验证是否满足相关电能质量标准等）。S级（Surveys，调查）符合GB/T17626.30-2012中S级准确度测量方法，适用于对电能质量常规测试及调查统计、排除故障等场合。UN为基波电压，UhN为第h次谐波电压给定标准值；IN为基波电流，IhN为第h次谐波电流给定标准值。4.3电能基本误差电能基本误差在5.1.3规定的条件下校准，以相对误差的百分数表示。表3现场校验仪电能的基本误差限单、三相（平衡负载）现场校验仪电能的基本误差限电流值范围功率因数基本误差限0.01In≤I<Imaxcosφ1.0，0.5L，0.8C±0.05%及以下sinφ（感性或容性）1.0，0.5，0.25±0.20%及以下不平衡负载时三相现场校验仪电能的基本误差限0.05In≤I<Imaxcosθ1.0，0.5L±0.07%及以下sinθ（感性或容性）1.0，0.5±0.25%及以下注：In——直接接入式或经钳形互感器接入式现场校验仪的额定电流，Imax——最大电流。以上指标不是用于合格性判别，仅供参考。4.4电气安全性能4.4.1绝缘电阻被校现场校验仪各电气回路对地和无电气连接的各电气回路之间的绝缘电阻应不低于5MΩ。工频耐受电压在被校现场校验仪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4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，被校现场校验仪工作正常，各功能准确度应仍符合本规范4.1、4.2、4.3的要求。表4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（V）U≤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校准条件5.1环境条件5.1.1环境温度：（23±2）℃；5.1.2相对湿度：（60±15）%；5.1.3校准电能基本误差的参比条件校准现场校验仪电能基本误差时，参比条件应符合表5规定：表5参比条件影响量参比值各等级现场校验仪允许的偏差0.050.10.20.3电压参比电压±0.5%频率参比频率±0.3%波形正弦波电压和电流波形失真度不大于1%cosφ（sinφ）规定值±0.01来自外部的参比频率下的磁感应强度磁感应强度为零磁感应强度引起的误差该变量应不大于0.005%0.01%0.02%0.03%在任一情况下，总要求应小于0.05mT此外，三相现场校验仪应按接线图的相序接线，并保证电压和电流基本平衡：表6电压和电流平衡被校现场校验仪准确度等级0.050.10.20.3每相电压对三相电压平均值的偏差不大于，%±0.5±0.5±1.0±1.0每相电流对三相电流平均值的偏差不大于，%±1.0±1.0±2.0±2.0各相电流和电压的相位差与另外任一相电流和电压的相位差不大于，°22225.2测量标准及其它设备校准各参数所用标准设备见表7。表7校准各参数所用标准设备校准参数标准源法标准表法交流电压示值误差标准源交流电源、标准电压表交流电流示值误差标准源、标准电流互感器交流电源、标准电流表、标准电流互感器交流功率示值误差标准源、标准电流互感器交流电源、标准功率表、标准电流互感器频率示值误差标准源变频电源、标准频率表功率因数（相位）示值误差标准源交流电源、标准相位表谐波电压示值误差标准谐波源谐波源、谐波测试分析仪谐波电压示值误差标准谐波源谐波源、谐波测试分析仪电能基本误差/标准电能表注：除上表规定的标准设备外，也可使用其他符合上述要求的计量器具作为标准设备。标准装置的测量扩展不确定度应小于被校现场校验仪的最大允许误差绝对值的1/3，标准装置的功能和测量范围要完全覆盖被校现场校验仪的功能和测量范围。校准所用标准装置必须经过量值溯源。标准装置应该有良好的屏蔽和接地，以减小外界干扰。6校准项目和校准方法6.1校准前检查被校现场校验仪外观应完整无破损，标有型号、出厂编号、生产厂家，通电后应清晰显示所测数据，按照说明书要求进行预热并工作正常。根据被校现场校验仪的功能和量程，设置好标准器相应的功能和量程。6.2交流电压通常选取50Hz作为校准频率点，交流电压基本量程选取5个校准点，非基本量程选取3个校准点。标准源法a）接线按图1所示。标准源标准源*U*I*U*I被测现场校验仪图1标准源法接线图注：图中“*”为同名端b）设置标准源输出标准电压，被校现场校验仪电压显示为，则被校现场校验仪电压的示值误差为：（1）相对误差为：（2）式中：——被校现场校验仪交流电压示值误差，V；——被校现场校验仪交流电压相对误差，%；——被校现场校验仪交流电压的显示值，V；——交流电压标准值，V。标准表法a）接线图如图2所示。交流电源交流电源*U*I*U*I被测现场校验仪标准表图2标准表法接线图b）当标准源的准确度不能满足要求，可把标准源作一般稳压源使用，配上标准表，用标准表法校准交流电压。调节标准源输出电压，标准表的显示值为，被校现场校验仪电压显示值为，示值误差按式（1）计算，相对误差按式（2）计算。6.3交流电流通常选取50Hz作为校准频率点，交流电流基本量程选取5个校准点，非基本量程选取3个校准点。对带钳形电流互感器的现场校验仪进行校准，将被测导线置于钳口近似几乎中心位置或标志位置，调节电流源，校准点选取同上。标准源法a）接线图如图1所示。b）设置标准源输出标准电流，被校现场校验仪电流显示为，则被校现场校验仪电流的示值误差为：（3）相对误差为：（4）式中：——被校现场校验仪交流电流示值误差，A；——被校现场校验仪交流电流相对误差，%；——被校现场校验仪交流电流的显示值，A；——交流电流标准值，A。标准表法a）接线图如图2所示。调节标准源输出电流，标准表的显示值为，被校现场校验仪电压显示值为，示值误差按式（3）计算，相对误差按式（4）计算。6.4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、0.5C，其中0.5L、0.5C的功率因数仅在电流量程的某一个点进行校准。单相功率（1）标准源法a）接线图如图1所示。调节标准源，先输出电压值，设置功率因数，再输出电流值，输出功率至校准点，被校现场校验仪功率显示为，则被校现场校验仪功率的示值误差为：（5）相对误差为：（6）式中：——被校现场校验仪交流功率示值误差，W；——被校现场校验仪交流功率相对误差，%；——被校现场校验仪交流功率的显示值，W；——交流功率标准值，W。（2）标准表法a）接线图如图2所示。b）调节标准源，先输出电压值，设置功率因数，再输出电流值，输出功率至校准点，被校现场校验仪功率显示为，则被校现场校验仪功率的示值误差按式（5）计算，相对误差按式（6）计算。三相功率（1）标准源法a）接线按图3所示（三相四线），或按图4（三相三线）所示。b）调节标准源，先输出各相电压值，设置各相功率因数，再输出各相电流值，标准源输出总功率至校准点，被校现场校验仪总功率显示为，则被校现场校验仪总功率的示值误差按式（5）计算，相对误差按式（6）计算。（1）标准表法a）接线按图5所示（三相四线），或按图6（三相三线）所示。b）调节标准源，先输出各相电压值，设置各相功率因数，再输出各相电流值，标准源输出总功率至校准点，被校现场校验仪总功率显示为，则被校现场校验仪总功率的示值误差按式（5）计算，相对误差按式（6）计算。**IA*IB*IC*UA*UB*UC标准源被检现场校验仪*IA*IB*IC*UA*UB*UCUN图3三相四线功率标准源法接线图**IA*IB*IC*UA*UB*UC标准源被检现场校验仪*IA*IC*UA*UB*UC图4三相三线功率标准源法接线图**IA*IB*IC*UA*UB*UC交流电源被检现场校验仪*IA*IB*IC*UA*UB*UCUN*UA*UB*UC*IA*IB*IC标准功率表图5三相四线功率标准表法接线图**IA*IB*IC*UA*UB*UC交流电源被检现场校验仪*IA*IC*UA*UB*UC*UA*UB*UC*IA*IB*IC标准功率表图6三相三线功率标准表法接线图6.5频率电压一般选取被校现场校验仪额定电压（未注明额定电压则根据用户使用需要设定），在频率的测量范围内均匀选取不少于三个校准点。标准源法a）接线图如图1所示。b）设置标准源，，频率显示值为，则被校现场校验仪频率的示值误差为：（7）相对误差为：（8）式中：——被校现场校验仪交流频率示值误差，Hz；——被校现场校验仪交流频率相对误差，%；——被校现场校验仪交流频率的显示值，Hz；——交流频率标准值，Hz。标准表法a）接线按图2所示。b）调节标准源，设置选定电压，输出频率至校准点，，频率显示值为，被校准现场校验仪的频率示值误差按式（7）计算，相对误差按式（8）计算。6.6功率因数（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（也可选取常用点），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°。标准源法a）接线图如图1所示。b）标准源输出电压、电流至选定值，设置标准源的输出功率因数（相位）至校准点cosφN（φN），被校仪表显示值为cosφX（φX），则被校现场校验仪功率因数（相位）的示值误差Δcosφ（Δφ）为：（9）（10）式中：Δcosφ——被校现场校验仪功率因数示值误差；cosφN——功率因数标准值；cosφX——被校准现场校验仪功率因数显示值；Δφ——被校准现场校验仪相位示值误差，（°）；φN——相位标准值，（°）；φX——被校准现场校验仪相位显示值，（°）。标准表法a）接线图如图2所示。b）标准源输出电压、电流至选定值，设置标准源的输出功率因数（相位）至校准点cosφN（φN），被校仪表显示值为cosφX（φX），则被校现场校验仪功率因数（相位）的示值误差按（9）或（10）计算。6.7谐波电压选择被校准现场校验仪的额定电压（或用户给定值电压）作为基波电压，基波电压频率一般根据需要选取50Hz或60Hz，谐波电压校准点选取参见表8。表8整数次谐波电压、谐波电流校准点推荐表等级被测量谐波含有率（%）谐波次数A谐波电压1、0.5、4、83、5、7、11、13、25谐波电流1、3、203、5、7、11、13、25S谐波电压1、3、83、5、7、11、13、25谐波电流3、10、203、5、7、11、13、25标准源法a）接线图如图1所示。b）根据选定的基波电压值，选择被校现场校验仪的电压量程，设置标准谐波源输出基波电压标准值和表5规定的各次谐波电压标准值UhN，读取被校现场校验仪谐波电压显示值Uh，则被校现场校验仪谐波电压示值误差ΔUh为：（11）谐波电压含有率≥1%（A级）或谐波电压含有率≥3%（S级），相对误差Uh按式（12）计算，谐波电压含有率＜1%（A级）或谐波电压含有率＜3%（S级），相对误差Uh按式（13）计算。（12）（13）式中：——被校现场校验仪第h次谐波电压示值误差，V；——被校现场校验仪h次谐波电压显示值，V；——第h次谐波电压标准值，V；——基波电压标准值，V；——被校现场校验仪第h次谐波电压相对误差，%。标准表法a）接线图如图2所示。选择标准谐波测试分析仪和被校现场校验仪适当的电压量程，由谐波源输出选定的基波电压和谐波电压，标准谐波测试分析仪显示值为UhN，被校现场校验仪谐波电压显示值为Uh。被校现场校验仪谐波示值误差按式（11）计算。谐波电压含有率≥1%（A级）或谐波电压含有率≥3%（S级），相对误差按式（12）计算，谐波电压含有率＜1%（A级）或谐波电压含有率＜3%（S级），相对误差按式（13）计算。6.8谐波电流选择被校准现场校验仪的额定电流（或用户给定值电压）作为基波电流，基波电流频率一般根据需要选取50Hz或60Hz，谐波电流校准点选取参见表5。标准源法a）接线图如图1所示。b）根据选定的基波电流值，选择被校现场校验仪的电流量程，设置标准谐波源输出基波电流标准值和表5规定的各次谐波电流标准值IhN，读取被校现场校验仪谐波电流显示值Ih，则被校现场校验仪谐波电流示值误差ΔIh为：（14）谐波电流含有率≥3%（A级）或谐波电流含有率≥10%（S级），相对误差Ih按式（15）计算，谐波电流含有率＜3%（A级）或谐波电流含有率＜10%（S级），相对误差Uh按式（16）计算。（15）（16）式中：——被校现场校验仪第h次谐波电流示值误差，A；——被校现场校验仪h次谐波电流显示值，A；——第h次谐波电流标准值，A；——基波电流标准值，A；——被校现场校验仪第h次谐波电流相对误差，%。标准表法a）接线图如图2所示。选择标准谐波测试分析仪和被校现场校验仪适当的电流量程，由谐波源输出选定的基波电流和谐波电流，标准谐波测试分析仪显示值为IhN，被校现场校验仪谐波电流显示值为Ih。被校现场校验仪谐波示值误差按式（14）计算。谐波电流含有率≥3%（A级）或谐波电流含有率≥10%（S级），相对误差按式（15）计算，谐波电流含有率＜3%（A级）或谐波电流含有率＜10%（S级），相对误差按式（16）计算。6.9电能基本误差达到通电预热时间后，可参照表9选定电流负载点进行校准，也可根据用户实际需要指定负载点。在每一个负载下，至少做2次测量，取其平均值作为测量结果。表9校准现场校验仪电能基本误差时选定电流负载点推荐表校准单、三相（平衡负载）现场校验仪电能基本误差时可选定的电流负载点功率因数负载电流cosφ1.00.01In，0.05In，0.1In，0.5In，In0.5L0.02In，0.1In，In0.8C0.02In，0.1In，Insinφ（感性或容性）1.00.01In，0.05In，0.1In，0.5In，In0.50.02In，0.1In，In0.250.1In，In校准三相（不平衡负载）现场校验仪电能基本误差时可选定的电流负载点cosθ1.00.05In，In0.5L0.05In，Insinθ（感性或容性）1.00.05In，In0.50.05In，In用标准表法校准电能基本误差将标准表与被校现场校验仪同时测定的电能值相比较，以确定被校现场校验仪电能相对误差。被校仪器电能的相对误差γ按式（17）计算：γ=×100%（17）式中：γ——被校现场校验仪电能的相对误差，%——实测脉冲数，个；——标准表的脉冲数，个。6.10电气安全性能试验绝缘电阻试验在额定工作条件下，用250V的绝缘电阻表测试被校现场校验仪额定电压不大60V的各电气回路对地和无电气连接的各电气回路间的绝缘电阻，用500V绝缘电阻表测试被校现场校验仪额定电压不大于60V的各电气回路对地和无电气连接的各电气回路间的绝缘电阻均应符合本规范的规定。工频耐压试验在额定工作条件下，用50Hz正弦波电压对被校现场校验仪各电气回路对地和无电气回路间进行试验，时间1min，施加按表4规定的试验电压，不应出现电弧、放电、击穿和损坏，且被校现场校验仪工作正常。7校准结果表达7.1校准证书校准结果应在校准证书上反映，校准证书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、职位或等效标识；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。校准原始记录格式见附录B，校准证书内页格式见附录C。7.2校准结果不确定度评定校准结果的不确定度评定按照JJF1059.1-2012进行，不确定度评定范例见附录A。8复校时间间隔送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔，建议复校时间间隔为12个月。附录A多功能电力用现场校验仪交流功率测量不确定度评定示例A.1测量方法环境条件：温度：21℃，相对湿度：60%，供电电压：220V，电源频率：50Hz。测量标准：三相电能表多功能校验装置准确度0.01级。被测对象：三相电能表现场校验仪。测量过程：将三相电能表现场校验仪与标准装置按规定线路连接，以功率校准点1100W，50Hz为例进行评定。A.2测量模型ΔP=PX-PN（A.1）式中：ΔP—被校现场校验仪交流功率示值误差，W；PX—被校现场校验仪交流功率示值，W；PN—交流功率标准值，W。A.3方差和灵敏系数由于PX和PN不相关。由公式（A.1）可以导出示值误差的方差和灵敏系数（A.2），（A.3）式中：c1为PX的灵敏系数，c2为PN的灵敏系数。A.4标准不确定度分量的评定A.4.1由测量重复性引入的标准不确定度分量u1标准装置输出220V，5A，50Hz，cosφ=1.0，在重复条件下重复测量10次，得到的数据见表A.1所示表A.1重复性测量结果测量次数被校现场校验仪示值（W）11100.1721100.1431100.1141100.1051100.0861100.1171100.1381100.1591100.18101100.16平均值1100.133标准偏差s0.033按照贝塞尔公式计算出标准偏差s，由于在实际工作中取单次测量结果作为最终结果，故标准不确定度分量u1为：u1=s=0.033W（见表A.1）。由被校现场校验仪的分辨力引入的标准不确定度分量u2。被校现场校验仪在1100W时的分辨力为0.01W，其概率分布为均匀分布，包含因子k=，则其标准不确定度分量u2=0.006W。考虑到校准现场校验仪交流功率时由重复性带来的不确定度分量中包含有分辨力的影响，为了避免重复，在标准不确定度分量合成时取u1和u2两者中较大者。A.4.3由标准装置引入的标准不确定度分量u3标准装置最大允许误差为±0.01%，属于均匀分布，k=，则由标准装置引入的标准不确定度分量：（A.4）A.5合成不确定度现场校验仪交流功率校准结果的测量不确定度的来源及数值汇总于表A.2中表A.2输出电压校准结果的测量不确定度来源及数值汇总序号标准不确定度分量标准不确定度来源标准不确定度数值1u1测量重复性0.033W2u3交流电压表的准确度0.064W由于表A.2中各标准不确定度分量相互独立、互不相关，故合成标准不确定度为：=0.072W（A.5）采用相对不确定度表示则为：（A.6）A.6扩展不确定度取扩展因子k=2，则现场校验仪在1100W校准点测量结果的扩展不确定度为：附录B校准原始记录格式