JJF 2411-2026 光纤大电流测量仪校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范JJF2411—2026光纤大电流测量仪校准规范CalibrationSpecificationforFiber‑OpticHighCurrentTesters2026‑06‑25发布2026‑12‑25实施国家市场监督管理总局发布JJF2411—2026光纤大电流测量仪校准规范CalibrationSpecificationforFiber-OpticHighCurrentTestersaaaaaaa丶aaaaaaa丶aaaaaaaaaaaaaaaaa丶丶aaaaaaaaaaaaaaaaa丶归口单位：全国电磁计量技术委员会高压计量分技术委员会主要起草单位：中国计量科学研究院参加起草单位：山东省计量科学研究院西安高压电器研究院股份有限公司国家高电压计量站广东电网有限责任公司计量中心国网浙江省电力有限公司营销服务中心本规范委托全国电磁计量技术委员会高压计量分技术委员会负责解释JJF2411—2026本规范主要起草人：李传生（中国计量科学研究院）邵海明（中国计量科学研究院）参加起草人：李文强（山东省计量科学研究院）任稳柱（西安高压电器研究院股份有限公司）黄俊昌（国家高电压计量站）宋强（广东电网有限责任公司计量中心）李熊（国网浙江省电力有限公司营销服务中心）JJF2411—2026Ⅰ引言 (Ⅱ)1范围 2引用文件 3术语 4概述 5计量特性 6校准条件 7校准项目和校准方法 8校准结果表达 9复校时间间隔 附录A测量仪校准不确定度评定示例 附录B校准原始记录格式 附录C校准证书内页格式 JJF2411—2026Ⅱ本规范依据国家计量技术规范JJF1071—2010《国家计量校准规范编写规则》编制。JJF1071—2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001—2011《通用计量术语及定义》、JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》，共同构成支撑本校准规范制定工作的基础性系列规范。本规范为首次发布。JJF2411—20261光纤大电流测量仪校准规范本规范适用于采用柔性光纤敏感环，额定电流直流5kA~300kA或（和）工频5kA~60kA的光纤大电流测量仪的校准。额定电流大于直流300kA或（和）工频60kA的光纤大电流测量仪可参照本规范通过线性扩展实现校准。2引用文件本规范引用了下列文件：GB/T20840.8互感器第8部分：电子式电流互感器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术语下列术语和定义适用于本规范。3.1光纤大电流测量仪fiber‑optichighcurrenttester基于法拉第磁光效应的以光纤作为传感及传输介质的大电流测量仪器。3.2线性扩展linearexpansion以法拉第磁光效应等效为原则，在多匝柔性光纤敏感环条件下校准光纤大电流测量仪的线性度，并在单匝或较少匝数、较小电流条件下校准至少一个参考点，以实现测量范围的扩展。3.3扩展测量范围expandedmeasurementrange光纤大电流测量仪通过线性扩展能够实现的测量范围。3.4扩展电流expandedcurrent数值上等于柔性光纤敏感环的匝数与被测电流乘积的等效电流，反映了作用于光纤大电流测量仪的法拉第磁光效应的大小。3.5扩展电流非线性附加误差nonlinearadditionalerrorforexpandedcurrent光纤大电流测量仪对扩展电流的响应曲线按扩展测量范围上限的示值误差修正后与参考直线之间的偏差。参考直线为过原点斜率为1的直线。注：该误差反映了光纤大电流测量仪对法拉第磁光效应的线性响应程度。4概述光纤大电流测量仪（以下简称测量仪）主要用于测量直流及交流大电流。工作原理如图1所示，通常由柔性光纤敏感环和光电系统组成，一般带有数字或模拟输出接口。柔性光纤敏感环可以不断开载流导体直接绕其形成闭合敏感环路。测量仪具有量JJF2411—20262程自扩展特性，基于多匝柔性光纤敏感环对法拉第磁光效应的倍增作用校准测量仪的线性度，并采用少匝数或单匝敏感环传感被测电流，可扩大测量范围，实现量程扩展。载流导体载流导体光电系统光学模块柔性光纤敏感环检测电路数字/模拟输出图1测量仪原理图5计量特性5.1示值误差柔性光纤敏感环的匝数为额定匝数时，在额定电流的10%~100%范围内，最大允许误差一般为：±0.2%、±0.5%或±1%。需要扩展使用时，在校准客户指定的匝数下，额定电流点的最大允许误差一般为：±0.2%、±0.5%或±1%。5.2扩展电流非线性附加误差在扩展量程的10%~100%范围内，测量仪的扩展电流非线性附加误差的限值一般为：±0.05%、±0.1%或±0.2%。注：以上指标不用于符合性判别，仅供参考。6校准条件6.1环境条件——温度：18℃~25℃;——相对湿度：≤80%；6.2测量标准及其他设备6.2.1一般要求测量系统的扩展不确定度（k=2）应不大于被校测量仪误差限值的1/3。6.2.2直流电流比较仪最大允许误差不大于被校测量仪误差限值的1/10。6.2.3标准电流互感器最大允许误差不大于被校测量仪误差限值的1/10。6.2.4直流电流误差测量装置直流电流误差测量装置的最大允许误差不大于被校测量仪误差限值的1/10。数据采样时间不少于200ms，取采样值的算术平均值进行误差计算。6.2.5工频电流误差测量装置工频电流误差测量装置的最大允许误差不大于被校测量仪误差限值的1/4。数据JJF2411—20263采样时间不少于10个周波，采用GB/T20840.8给出的误差计算方法。6.2.6直流、交流电流源及等安匝线圈直流及交流电流源都应有足够的容量和调节细度，电流安匝数应能覆盖额定电流范围内的所有校准点。直流电流源输出电流的纹波系数应小于1%；交流电流源的频率为（50±0.5）Hz，波形畸变系数不大于5%。等安匝线圈温升引起的误差应小于被校测量仪误差限值的1/20。线圈产生的磁场干扰引起标准器的误差变化不大于被校测量仪误差限值的1/20。7校准项目和校准方法7.1校准项目测量仪的校准项目见表1。表1校准项目一览表序号校准项目计量特性条款号校准方法条款号1直流电流示值误差5.17.3.12工频电流示值误差5.17.3.23扩展电流非线性附加误差5.27.3.37.2校准前检查7.2.1外观检查a）被校测量仪外观应完好，没有影响校准工作的缺陷。b）柔性光纤敏感环的闭合装置应完好，有明确的闭合标识。c）被校测量仪的铭牌应包含产品名称、型号、出厂编号、制造厂、额定电流、额定匝数及最大允许误差等信息。d）仪器的输出接口应有明确的标识。7.2.2极性检查在额定电流的10%以下，使用直流或工频电流误差测量装置进行极性检查。当被校测量仪与标准器极性相同时，直流电流测量结果符号相同，工频电流波形同相。7.3校准方法7.3.1直流电流示值误差采用等安匝法校准，校准原理如图2所示。直流电流源、等安匝线圈、直流电流比较仪连接形成闭合回路，被校测量仪的柔性光纤敏感环按额定匝数或扩展使用所需匝数围绕等安匝线圈闭合。直流电流比较仪的输出接至直流电流误差测量装置的标准输入通道，被校测量仪的输出接至试品输入通道，直流电流误差测量装置同步采集直流电流比较仪与被校测量仪的模拟或数字输出。直流电流示值误差的校准在额定电流的10%、20%、50%、80%和100%下进行，也可根据校准客户需要选取校准点。计算方法如式（1）所示，以多次示值误差测量值的算术平均值作为测量结果。JJF2411—20264式中：δ——直流电流示值误差；Ix——被校测量仪的电流示值，kA；Is——单匝试验电流的参考值，kA；m——等安匝线圈匝数。等安匝电流:mIs等安匝线圈,m匝试验电流:Is直流电流源图2测量仪直流电流校准原理图7.3.2工频电流示值误差采用等安匝法校准，校准原理如图3所示。交流电流源、等安匝线圈、标准电流互感器连接形成闭合回路，被校测量仪的柔性光纤敏感环按额定匝数或扩展使用所需匝数围绕等安匝线圈闭合。标准电流互感器的输出接至工频电流误差测量装置的标准输入通道，被校测量仪的输出接至试品输入通道，交流电流误差测量装置同步采集标准电流互感器与被校测量仪的模拟或数字输出。校准点的选取及示值误差计算方法同7.3.1。标准电流互感器标准电流互感器等安匝电流:mIs等安匝线圈,m匝试验电流:Is柔性光纤敏感环光电系统试品数字量/模拟量输入标准输入工频电流误差测量装置被校光纤大电流测量仪交流电流源图3测量仪工频电流校准原理图JJF2411—202657.3.3扩展电流非线性附加误差扩展电流非线性附加误差在直流电流下校准，被校测量仪的柔性光纤敏感环采用额定匝数。校准原理如图4所示，在扩展量程上限的10%~100%范围内，以10%为间隔进行，也可根据校准客户需要选取校准点。计算方法如式（2）所示，以多次非线性附加误差测量值的算术平均值作为测量结果。式中：δe——扩展电流非线性附加误差；Iex——被校测量仪的扩展电流示值，kA；δ0——扩展量程上限对应的示值误差；nr——柔性光纤敏感环的额定匝数；ne——测量仪扩展使用时柔性光纤敏感环的匝数。扩展电流:mnrIs等安匝线圈,m匝试验电流:Is敏感环,nr匝直流电流源图4测量仪扩展电流非线性附加误差校准原理图8校准结果表达校准结果应在校准证书（报告）上反应，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JJF2411—20266接收日期；h）如果与校准结果的有效性或应用有关时，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。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复校时间间隔间隔。JJF2411—20267附录A测量仪校准不确定度评定示例A.1概述对某测量仪进行直流、工频电流示值误差和扩展电流非线性附加误差的测量不确定度评定，测量仪的技术参数为：额定电流直流300kA、工频50kA，额定匝数2匝，最大允许误差±0.2%。其中，直流和工频电流示值误差的测量不确定度以额定电流300kA和50kA为例进行评定，扩展电流非线性附加误差以扩展电流480kA为例进行评定。A.2直流电流示值误差测量不确定度评定A.2.1测量模型被校测量仪的直流电流示值误差的测量模型为-δ=δ+δs（A.1）式中：δ——被校测量仪的直流电流示值误差； δ——直流电流示值误差多次测量值的平均值；δs——测量标准的影响。A.2.2不确定度来源测量仪直流电流示值误差校准过程中的不确定来源主要包括：a）被校测量仪直流电流示值误差测量重复性引入的不确定度u1；b）被校测量仪分辨力引入的不确定度u2；c）等安匝线圈温升引入的不确定度u3；d）等安匝线圈磁场干扰引入的不确定度u4；e）直流电流标准传感器引入的不确定度u5；f）直流电流误差测量装置引入的不确定度u6。A.2.3标准不确定度评定A.2.3.1直流电流示值误差测量重复性引入的不确定度u1将被校测量仪的柔性光纤敏感环反复多次绕制于等安匝线圈，匝数为2匝，并在额定电流下对示值误差进行测量，结果如表A.1所示。根据贝塞尔公式，单次测量结果的实验标准偏差为u1=0.023%。表A.1直流电流示值误差重复测量结果测量次数校准装置示值/kA被校测量仪示值/kA示值误差/%1300.26300.23-0.012300.22300.16-0.02JJF2411—20268表A.1（续）测量次数校准装置示值/kA被校测量仪示值/kA示值误差/%3300.18300.06-0.044300.17300.14-0.015300.16300.150.006300.15300.00-0.057300.15300.06-0.038300.15300.03-0.049300.13299.95-0.06300.13299.93-0.07平均值300.17300.07-0.03A.2.3.2被校测量仪分辨力引入的不确定度u2被校测量仪的分辨力为10A，读数误差在±5A范围内服从均匀分布，引入的标准不确定度为2.9A，换算为相对标准不确定度为u2=0.001%。A.2.3.3等安匝线圈温升引入的不确定度u3校准过程中等安匝线圈通流会产生一定的温升，这将影响被校测量仪的比例因子，造成测量结果的不确定性，可通过监测线圈温度并适当冷却控制其影响。根据校准规范的规定，线圈温升引起的误差应小于被校测量仪误差限值的1/20，呈均匀分布，相应的标准不确定度为u3=0.01%//3≈0.006%。A.2.3.4等安匝线圈磁场干扰引入的不确定度u4根据校准规范的规定，等安匝线圈产生的磁场干扰引起标准器的误差变化不大于被校测量仪误差限值的1/20，呈均匀分布，相应的标准不确定度为u4=0.01%//3≈0.006%。A.2.3.5直流电流标准器引入的不确定度u5根据溯源结果，标准直流电流比较仪的最大允许误差为±0.01%，在区间内服从均匀分布，相应的标准不确定度为u5=0.01%//3≈0.006%。A.2.3.6直流电流误差测量装置引入的不确定度u6根据溯源结果，误差测量装置的最大允许误差为±0.01%，在区间内服从均匀分布，相应的标准不确定度为u6=0.01%//3≈0.006%。A.2.4合成标准不确定度各不确定度分量汇总如表A.2所示。各分量互不相关，合成标准不确定度为JJF2411—20269表A.2直流电流示值误差的不确定度分量不确定度分量不确定度来源评定方法分布不确定度分量的值/%示值误差测量重复性A0.023被校测量仪的分辨力B均匀0.001等安匝线圈的温升B均匀0.006u4等安匝线圈磁场干扰B均匀0.006直流电流标准器B均匀0.006误差测量装置B均匀0.006A.2.5扩展不确定度取包含因子k=2，直流300kA校准点示值误差的扩展不确定度为U=k·uc=2×0.03%=0.06%A.3工频电流示值误差测量不确定度评定A.3.1测量模型及不确定度来源测量模型与式（A.1）类似。由于额定电流下等安匝线圈的单匝电流较小，温升不明显，故忽略其影响。工频电流示值误差校准过程中的不确定来源主要包括：a）被校测量仪直流电流示值误差测量重复性引入的不确定度u1；b）被校测量仪分辨力引入的不确定度u2；c）等安匝线圈磁场干扰引入的不确定度u3；d）工频电流标准传感器引入的不确定度u4；e）工频电流误差测量装置引入的不确定度u5。A.3.2标准不确定度评定A.3.2.1工频电流示值误差测量重复性引入的不确定度u1将被校测量仪的柔性光纤敏感环反复多次绕制于等安匝线圈，匝数为2匝，并在额定电流下对示值误差进行测量，结果如表A.3所示。根据贝塞尔公式，单次测量结果的实验标准偏差为u1=0.022%。表A.3工频电流示值误差重复测量结果测量次数校准装置示值/kA被校测量仪示值/kA示值误差/%150.02750.0300.01250.04550.038-0.01350.03750.026-0.02450.03050.010-0.04550.02850.023-0.01650.02550.000-0.05750.16750.151-0.03JJF2411—2026表A.3（续）测量次数校准装置示值/kA被校测量仪示值/kA示值误差/%850.30850.280-0.06950.31550.300-0.0350.21650.186-0.06平均值50.12050.104-0.03A.3.2.2被校测量仪分辨力引入的不确定度u2被校测量仪的分辨力为1A，读数误差在±0.5A范围内服从均匀分布，引入的标准不确定度为0.29A，换算为相对标准不确定度为u2=0.001%。A.3.2.3等安匝线圈磁场干扰引入的不确定度u3根据校准规范的规定，等安匝线圈产生的磁场干扰引起标准器的误差变化不大于被校测量仪误差限值的1/20，呈均匀分布，相应的标准不确定度为u3=0.01%/3≈0.006%。A.3.2.4工频电流标准传感器引入的不确定度u4根据溯源结果，标准电流互感器的最大允许误差为±0.01%，在区间内服从均匀分布，相应的标准不确定度为u4=0.01%/3≈0.006%。A.3.2.5误差测量装置引入的不确定度u5根据溯源结果，交流误差测量装置在该校准点的最大允许误差为±0.03%，在区间内服从均匀分布，相应的标准不确定度为u5=0.03%/3≈0.018%。A.3.3合成标准不确定度各不确定度分量汇总如表A.4所示。各分量互不相关，合成标准不确定度为表A.4工频电流示值误差的不确定度分量不确定度分量来源评定方法分布不确定度分量的值/%示值误差测量重复性A0.022被校测量仪的分辨力B均匀0.001等安匝线圈磁场干扰B均匀0.006u4工频直流电流标准器B均匀0.006误差测量装置B均匀0.018A.3.4扩展不确定度取包含因子k=2，工频50kA校准点示值误差的扩展不确定度为U=k·uc=2×0.03%=0.06%A.4扩展电流非线性附加误差测量不确定度评定A.4.1测量模型被校测量仪的扩展电流非线性附加误差的测量模型为JJF2411—2026 δe=δe+δes（A.2）式中：δe——被校测量仪的扩展电流非线性附加误差； δe——扩展电流非线性附加误差多次测量值的平均值；δes——测量标准的影响。A.4.2不确定度来源扩展电流非线性附加误差校准过程中的不确定来源主要包括：a）扩展电流非线性附加误差测量重复性引入的不确定度u1；b）被校测量仪分辨力引入的不确定度u2；c）等安匝线圈磁场干扰引入的不确定度u3；d）直流电流标准传感器引入的不确定度u4；e）直流电流误差测量装置引入的不确定度u5。A.4.3标准不确定度评定A.4.3.1扩展电流非线性附加误差测量重复性引入的不确定度u110次，每次均在扩展量程上限600kA下校准示值误差，并将480kA校准点的示值按此误差进行修正，计算修正结果与参考值之间的误差，结果如表A.5所示。根据贝塞尔公式计算单次测量结果的实验标准偏差为0.003%，故10次测量平均值的实验标准偏差为u1≈0.001%。表A.5扩展电流非线性附加误差重复测量结果测量次数校准装置示值/kA被校测量仪示值/kA相对误差/%1480.40480.38-0.0042480.37480.35-0.0043480.35480.32-0.0064480.34480.30-0.0085480.34480.33-0.0026480.33480.32-0.0027480.33480.330.0008480.33480.330.0009480.33480.32-0.002480.32480.30-0.004平均值480.34480.33-0.002A.4.3.2被校测量仪分辨力引入的不确定度u2被校测量仪的分辨力为10A，读数误差在±5A范围内服从均匀分布，引入的标准不确定度为2.9A，换算为相对标准不确定度为u2=0.0006%。JJF2411—202612A.4.3.3等安匝线圈磁场干扰引入的不确定度u3根据校准规范的规定，等安匝线圈产生的磁场干扰引起标准器的误差变化不大于被校测量仪误差限值的1/20，呈均匀分布，相应的标准不确定度为u3=0.01%//3≈0.006%。A.4.3.4直流电流标准器引入的不确定度u4根据溯源结果，标准直流电流比较仪的最大允许误差为±0.01%，在区间内服从均匀分布，相应的标准不确定度为u4=0.01%//3≈0.006%。A.4.3.5误差测量装置引入的不确定度u5根据溯源结果，误差测量装置的最大允许误差为±0.01%，在区间内服从均匀分布，相应的标准不确定度为u5=0.01%//3≈0.006%。A.4.4合成标准不确定度各不确定度分量汇总如表A.6所示。各分量互不相关，合成标准不确定度为表A.6扩展电流非线性附加误差的不确定度分量汇总表不确定度分量来源评定方法分布不确定度分量的值/%扩展电流非线性附加误差测量重复性A0.001被校测量仪的分辨力B均匀0.0006等安匝线圈磁场干扰B均匀0.006u4直流电流标准器B均匀0.006误差测量装置B均匀0.006A.4.5扩展不确定度取包含因子k=2，扩展直流480kA校准点非线性示值误差的扩展不确定度为U=k·uc=2×0.01%=0.02%JJF2411—2026附录B校准原始记录格式B.1校准原始记录封面格式计量技术机构名称校准原始记录原始记录编号：××××—××××××计量器具名称 型号/规格 校准员：核验员：第×页共×页JJF2411—2026B.2校准原始记录内页格式（第2页）原始记录编号：××××—××××××送检计量器具信息额定电流额定匝数最大允许误差扩展使用匝数客户地址其他校准所依据的技术文件（代号、名称）校准环境条件及地点℃校准地点相对湿度%其他校准使用的主要标准器名称型号规格/出厂编号测量范围准确度等级/不确定度/最大允许误差检定/校准证书编号有效期至校准说明第×页共×页JJF2411—2026B.3校准原始记录结果页格式（结果页）原始记录编号：××××—××××××表B.1直流电流示值误差（额定匝数）额定电流百分数测量次数12345678910%标准值mIs/kA测量值Ix/kA示值误差平均值实验标准偏差扩展不确定度，k=2。20%标准值mIs/kA测量值Ix/kA示值误差平均值实验标准偏差扩展不确定度，k=2。50%标准值mIs/kA测量值Ix/kA示值误差平均值实验标准偏差扩展不确定度，k=2。80%标准值mIs/kA测量值Ix/kA示值误差平均值实验标准偏差扩展不确定度，k=2。100%标准值mIs/kA测量值Ix/kA示值误差平均值实验标准偏差扩展不确定度，k=2。第×页共×页JJF2411—2026原始记录编号：××××—××××××表B.2直流电流示值误差（扩展使用，柔性敏感环匝数额定电流百分数测量次数123456789100%标准值mIs/kA测量值Ix/kA示值误差平均值实验标准偏差扩展不确定度，k=2。第×页共×页JJF2411—2026原始记录编号：××××—××××××表B.3工频电流示值误差（额定匝数）额定电流百分数测量次数12345678910%标准值mIs/kA测量值Ix/kA示值误差平均值实验标准偏差扩展不确定度，k=2。20%标准值mIs/kA测量值Ix/kA示值误差平均值实验标准偏差扩展不确定度，k=2。50%标准值mIs/kA测量值Ix/kA示值误差平均值实验标准偏差扩展不确定度，k=2。80%标准值mIs/kA测量值Ix/kA示值误差平均值实验标准偏差扩展不确定度，k=2。100%标准值mIs/kA测量值Ix/kA示值误差平均值实验标准偏差扩展不确定度，k=2。第×页共×页JJF2411—2026原始记录编号：××××—××××××表B.4工频电流示值误差（扩展使用，柔性敏感环匝数额定电流百分数测量次数123456789100%标准值mIs/kA测量值Ix/kA示值误差平均值实验标准偏差扩展不确定度，k=2。第×页共×页JJF2411—2026原始记录编号：××××—××××××表B.5扩展电流非线性附加误差电流百分数测量次数12345678910%δ0标准值（mnrIs/ne）/kA测量值Iex/kA非线性附加误差平均值实验标准偏差扩展不确定度，k=2。20%标准值（mnrIs/ne）/kA测量值Iex/kA非线性附加误差平均值实验标准偏差扩展不确定度，k=2。30%标准值（mnrIs/ne）/kA测量值Iex/kA非线性附加误差平均值实验标准偏差扩展不确定度，k=2。40%标准值（mnrIs/ne）/kA测量值Iex/kA非线性附加误差平均值