測(cè)量用變頻電量變送器校準(zhǔn)規(guī)范

1測(cè)量用變頻電量變送器校準(zhǔn)規(guī)范本規(guī)范適用于輸入為交流電壓或電流信號(hào)，輸出為交流、直流模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)的測(cè)量用變頻電量變送器在(5～1500)Hz內(nèi)特定頻率下電壓、電流、延時(shí)相移的校準(zhǔn)。本規(guī)范不適用于僅在工頻或者固定頻率工作下的測(cè)量變送器的校準(zhǔn)。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件：JJG126—1995交流電量變換為直流電量電工測(cè)量變送器GB/T13850交流電量轉(zhuǎn)換為模擬量或數(shù)字信號(hào)的電測(cè)量變送器凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。測(cè)量用變頻電量變送器是指將在一定頻率范圍內(nèi)并按特定規(guī)律變化的電壓或電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為與被測(cè)量成函數(shù)關(guān)系信號(hào)的儀器，其輸出量為包含輸入電量的全部特征或者部分特征信息的交流、直流模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)。測(cè)量用變頻電量變送器通常由傳感器、轉(zhuǎn)換器和傳輸單元等組成，將輸入電量通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換成小電量信號(hào)，經(jīng)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后通過(guò)傳輸單元供二次設(shè)備使用，其原理如圖1所示。測(cè)量用變頻電量變送器(以下簡(jiǎn)稱變送器)按照輸人電量可分為電壓變送器、電流變送器；按照輸出信號(hào)類型可分為模擬輸出變送器和數(shù)字變送器；模擬輸出變送器輸出信號(hào)類型可分為交流電壓輸出、交流電流輸出、直流電壓輸出、直流電流輸出。電壓信號(hào)電壓信號(hào)電流信號(hào)二次設(shè)備傳輸單元轉(zhuǎn)換器傳感器4計(jì)量特性測(cè)量范圍：100mV～10kV最大允許誤差：±(0.05%～5%)延時(shí)相移最大允許誤差：±(0.01°~5°)4.2電流測(cè)量范圍：5mA～1000A最大允許誤差：士(0.05%～5%)延時(shí)相移最大允許誤差：士(0.01°~5°)25校準(zhǔn)條件5.1環(huán)境條件變送器校準(zhǔn)條件見(jiàn)表1。表1校準(zhǔn)條件影響量參比值及允許偏差值環(huán)境溫度相對(duì)濕度55%士20%直流穩(wěn)壓電源電壓額定值(1±5%)直流穩(wěn)壓電源紋波交流電源電壓交流電源頻率機(jī)械振動(dòng)及磁場(chǎng)無(wú)影響5.2測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)裝置的擴(kuò)展不確定度應(yīng)小于被校變送器最大允許誤差絕對(duì)值的1/3,且裝置的測(cè)量范圍應(yīng)覆蓋被校變送器的電壓、電流、頻率范圍；標(biāo)準(zhǔn)源或信號(hào)源的輸出穩(wěn)定度(3min)應(yīng)不大于被校變送器最大允許誤差絕對(duì)值的1/10;標(biāo)準(zhǔn)源或信號(hào)源的調(diào)節(jié)細(xì)度應(yīng)不大于被校變送器最大允許誤差絕對(duì)值的1/10;測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及配套設(shè)備的選取可參照表2。表2測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及配套設(shè)備校準(zhǔn)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)源法標(biāo)準(zhǔn)表法電壓標(biāo)準(zhǔn)電壓源、負(fù)載箱、數(shù)字多用表電壓信號(hào)源、標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器、標(biāo)準(zhǔn)分壓器、標(biāo)準(zhǔn)電壓表、負(fù)載箱、數(shù)字多用表電流標(biāo)準(zhǔn)電流源、負(fù)載箱、數(shù)字多用表電流信號(hào)源、標(biāo)準(zhǔn)電流互感器、標(biāo)準(zhǔn)分流器、標(biāo)準(zhǔn)電流表、負(fù)載箱、數(shù)字多用表延時(shí)相移信號(hào)源、負(fù)載箱、標(biāo)準(zhǔn)相位計(jì)6校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法6.1校準(zhǔn)項(xiàng)目校準(zhǔn)項(xiàng)目見(jiàn)表3。表3變送器校準(zhǔn)項(xiàng)目序號(hào)電壓變送器電流變送器1電壓電流2延時(shí)相移①延時(shí)相移①注①:此項(xiàng)僅對(duì)交流模擬量輸出的電壓(電流)變送器適用。36.2校準(zhǔn)方法6.2.1校準(zhǔn)前檢查目測(cè)或手動(dòng)操作，檢查被校變送器，應(yīng)符合以下要求：a)外形結(jié)構(gòu)完好，外露部件無(wú)松動(dòng)，接觸可靠，無(wú)影響正確校準(zhǔn)的缺陷；b)銘牌信息應(yīng)包括：產(chǎn)品名稱、制造廠名、出廠編號(hào)、型號(hào)；c)附有使用說(shuō)明書(shū)、接線圖及其他必要文件，數(shù)字變送器應(yīng)提供配套讀數(shù)顯示器d)按說(shuō)明書(shū)通電預(yù)熱后應(yīng)工作正常。6.2.2電壓變送器6.2.2.1校準(zhǔn)點(diǎn)的選取電壓校準(zhǔn)點(diǎn)按表4選取，其頻率選取包括工作頻率范圍上下限在內(nèi)的不少于5個(gè)頻率點(diǎn)；延時(shí)相移的校準(zhǔn)可在工作頻率范圍內(nèi)的40%U。點(diǎn)同步進(jìn)行，也可按用戶要求表4電壓校準(zhǔn)點(diǎn)電壓校準(zhǔn)點(diǎn)0注：U。為電壓變送器標(biāo)稱電壓；校準(zhǔn)點(diǎn)0僅適用于直流輸出變送器。6.2.2.2電壓a)標(biāo)準(zhǔn)源法校準(zhǔn)接線如圖2所示，輸出負(fù)載根據(jù)說(shuō)明書(shū)選取電阻值或者空載。按照6.2.2.1選擇校準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)源的輸出A,,讀取變送器輸出值Bx,按式(1)計(jì)算變送器的誤差。Bx——被校變送器的輸出值；B,——輸入電壓為A,時(shí)，被校變送器的輸出期望值；B;——被校變送器的輸出引用值(量程上限或者標(biāo)稱范圍上限)。a)電壓輸出型電壓變送器圖2標(biāo)準(zhǔn)源法校準(zhǔn)電壓接線圖JJF1558—20164標(biāo)準(zhǔn)源標(biāo)準(zhǔn)源*~U9專~U變送器9b)電流輸出型電壓變送器配套顯示儀表9古電壓變送器標(biāo)準(zhǔn)源~U~U9c)數(shù)字輸出型電壓變送器R—電壓負(fù)載電阻；R—電流負(fù)載電阻；DMM一數(shù)字多用表b)標(biāo)準(zhǔn)表法校準(zhǔn)接線如圖3所示，輸出負(fù)載根據(jù)說(shuō)明書(shū)選取電阻值或者空載。當(dāng)電壓超出標(biāo)準(zhǔn)電壓表量程時(shí)，可采用分壓器或電壓互感器擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)電壓表的量程。按照6.2.2.1選擇校準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置信號(hào)源的輸出，讀取標(biāo)準(zhǔn)電壓表讀數(shù)A,和變送器輸出值Bx,按式(2)計(jì)算變送器誤差。Bx——被校變送器的輸出值；B:——輸入為KuA,時(shí)，被校變送器的輸出期望值，Ku為分壓器變比，標(biāo)準(zhǔn)表直接測(cè)量時(shí)取為1Bt——被校變送器的輸出引用值(量程上限或者標(biāo)稱范圍上限)。U~U~信號(hào)源信號(hào)源JJF1558—2016a)電壓輸出型電壓變送器o9亡b)電流輸出型電壓變送器信號(hào)源~U9*事*U?U?○○~U9專c)電壓輸出型電壓變送器(分壓器擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)表量程)***V~U~U~Uo999一電流輸出型電壓變送器(分壓器擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)表量程)圖3標(biāo)準(zhǔn)表法校準(zhǔn)電壓接線圖56UU~信號(hào)源e)電壓輸出型電壓變送器(電壓互感器擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)表量程)*V~U電壓Riof)電流輸出型電壓變送器(電壓互感器擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)表量程)~U電壓變送器古信號(hào)源配套儀表v*9U~信號(hào)源配套儀表V9h)數(shù)字輸出電壓變送器(分壓器擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)表量程)圖3(續(xù))7i)數(shù)字輸出型電壓變送器(電壓互感器擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)表量程)6.2.2.3延時(shí)相移延時(shí)相移校準(zhǔn)接線如圖4所示，輸出負(fù)載根據(jù)說(shuō)明書(shū)選取電阻值或者空載。當(dāng)輸入超出相位計(jì)輸入限值時(shí)，可采用分壓器變換至相位計(jì)輸入范圍。按照6.2.2.1選擇校準(zhǔn)點(diǎn)，設(shè)置信號(hào)源的電壓輸出，讀取相位計(jì)示值作為變送器的延時(shí)相移。a)交流電壓輸出型電壓變送器b)交流電流輸出型電壓變送器圖4相位誤差校準(zhǔn)接線圖8c)交流電壓輸出型電壓變送器(相位計(jì)采用分壓器輸入)d)交流電流輸出型電壓變送器(相位計(jì)采用分壓器輸入)6.2.3電流變送器6.2.3.1校準(zhǔn)點(diǎn)的選取電流校準(zhǔn)點(diǎn)按表5選取，其頻率選取包括工作頻率范圍上下限在內(nèi)的不少于5個(gè)頻率點(diǎn)；延時(shí)相移的校準(zhǔn)可在工作頻率范圍內(nèi)的40%I,點(diǎn)同步進(jìn)行，也可按用戶要求表5電流校準(zhǔn)點(diǎn)電流校準(zhǔn)點(diǎn)注：I,為電流變送器標(biāo)稱電流；校準(zhǔn)點(diǎn)0僅適用于直流輸出變送器。a)標(biāo)準(zhǔn)源法校準(zhǔn)接線如圖5所示。按照6.2.3.1選擇校準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)源的輸出，讀取變送器輸出值Bx,按式(3)計(jì)算變送器誤差。9標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)源Bx——被校變送器的輸出值；B,——輸人電流為A,時(shí)，被校變送器的輸出期望值；B:——被校變送器的輸出引用值(量程上限或者標(biāo)稱范圍上限)。a)電壓輸出型電流變送器校準(zhǔn)接線圖~1~1變送器RioDMM99b)電流輸出型電流變送器校準(zhǔn)接線圖*配套9÷c)數(shù)字輸出電流變送器校準(zhǔn)接線圖電流變送器9古標(biāo)準(zhǔn)源~[~I9R—電壓負(fù)載電阻；R?！娏髫?fù)載電阻；DMM—數(shù)字多用表b)標(biāo)準(zhǔn)表法校準(zhǔn)接線如圖6所示，當(dāng)電流超出標(biāo)準(zhǔn)電流表量程時(shí)，可采用分流器或互感器擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)電流表的量程。按照6.2.3.1選擇校準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置信號(hào)源的輸出，讀取標(biāo)準(zhǔn)電流表讀數(shù)A,和變送器輸出值Bx,按式(4)計(jì)算變送器誤差。信信號(hào)源B?——被校變送器的輸出值；B:輸人為K?A,時(shí)，被校變送器的輸出期望值，K?為分壓器變比，標(biāo)準(zhǔn)表直接測(cè)量時(shí)K?取為1;B?被校變送器的輸出引用值(量程上限或者標(biāo)稱范圍上限)。a)電壓輸出型電流變送器率~I÷A*~I~I變送器9b)電流輸出型電流變送器DMMo-o-等標(biāo)準(zhǔn)分流器V9古變送器信號(hào)源DMM~1~I事*c)電壓輸出型電流變送器(電阻分流器擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)表量程)圖6標(biāo)準(zhǔn)表法校準(zhǔn)電流接線圖信號(hào)信號(hào)源信號(hào)源9~I~IV~I~IV一d)電流輸出型電流變送器(電阻分流器擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)表量程)****~I~1~I~1**A信號(hào)源~I~I**儀表信號(hào)源~IV本99***]~IA配套電流信號(hào)源~I*V一標(biāo)準(zhǔn)電壓表；A—標(biāo)準(zhǔn)電流表；R。一電壓負(fù)載電阻；R?—電流負(fù)載電阻；DMM—數(shù)字多用表6.2.3.3延時(shí)相移延時(shí)相移校準(zhǔn)接線如圖7所示，可采用分流器將電流變換至相位計(jì)輸人范圍。按照?qǐng)D7延時(shí)相移校準(zhǔn)接線圖標(biāo)準(zhǔn)相位計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相位計(jì)*變頻功率～1源分流器9古電流變送器~19b)交流電流輸出型電流變送器(相位計(jì)采用電阻分流器輸入)7校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)校準(zhǔn)結(jié)果應(yīng)在校準(zhǔn)證書(shū)(報(bào)告)上反映，校準(zhǔn)證書(shū)(報(bào)告)應(yīng)至少包括以下信息：b)實(shí)驗(yàn)室名稱和地址；c)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)(如果與實(shí)驗(yàn)室的地址不同);d)證書(shū)或報(bào)告的唯一性標(biāo)識(shí)(如編號(hào)),每頁(yè)及總頁(yè)數(shù)的標(biāo)識(shí)；e)客戶的名稱和地址；f)被校對(duì)象的描述和明確標(biāo)識(shí)；g)進(jìn)行校準(zhǔn)的日期，如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和有關(guān)時(shí)，應(yīng)說(shuō)明被校對(duì)象的接收h)如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時(shí)，應(yīng)對(duì)被校樣品的抽樣程序進(jìn)行說(shuō)明；i)對(duì)校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識(shí)，包括名稱及代號(hào)；j)本次校準(zhǔn)所用測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說(shuō)明；1)校準(zhǔn)結(jié)果及其測(cè)量不確定度的說(shuō)明；m)對(duì)校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說(shuō)明；n)校準(zhǔn)證書(shū)和校準(zhǔn)報(bào)告簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識(shí)；o)校準(zhǔn)結(jié)果僅對(duì)被校對(duì)象有效的聲明；p)未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書(shū)面批準(zhǔn)，不得部分復(fù)制證書(shū)或報(bào)告的聲明。校準(zhǔn)原始記錄格式見(jiàn)附錄B,校準(zhǔn)證書(shū)(報(bào)告)內(nèi)頁(yè)格式見(jiàn)附錄C、附錄D。8復(fù)校時(shí)間間隔建議復(fù)校時(shí)間間隔為1年。送校單位也可根據(jù)實(shí)際使用情況自主決定復(fù)校時(shí)間JJF1558—2016測(cè)量用變頻電量變送器電壓測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定示例本示例采用標(biāo)準(zhǔn)源法對(duì)測(cè)量用變頻電量變送器(以下稱變送器)電壓進(jìn)行校準(zhǔn)，并對(duì)電壓測(cè)量結(jié)果的不確定度進(jìn)行評(píng)定。以一臺(tái)標(biāo)稱最大允許誤差土0.7%,輸入電壓量程上限為4000V,輸出量程上限為50mA的電壓變送器為例，在20Hz、1000V的電壓測(cè)量為例來(lái)評(píng)定測(cè)量不確定度。A.1測(cè)量原理采用標(biāo)準(zhǔn)源法進(jìn)行校準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)源選用標(biāo)準(zhǔn)功率源6100B。設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)功率源的功率輸出A.,穩(wěn)定后用數(shù)字多用表讀取變送器的輸出值Bx。A.2測(cè)量模型待測(cè)變送器電壓測(cè)量誤差按式(A.1)計(jì)算。考慮到待測(cè)分辨力的影響、引線分布參數(shù)以及參考標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)功率源的年穩(wěn)定性對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，測(cè)量模型可由式(A.2)表示。Bx——被校變送器輸出值；B,——輸入為A,時(shí)，變送器輸出的參考標(biāo)準(zhǔn)值，即校準(zhǔn)中的參考標(biāo)準(zhǔn)值；δBw——測(cè)量線路、電磁場(chǎng)、供電電源等對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響；δBp——讀數(shù)數(shù)字多用表測(cè)量誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響；B:——被校變送器的輸出引用值(量程上限或者標(biāo)稱范圍上限),為常數(shù)。A.3測(cè)量不確定度分量(1)參考標(biāo)準(zhǔn)，B,采用B類方法進(jìn)行評(píng)定，已知標(biāo)準(zhǔn)源在輸出1000V時(shí)，一年準(zhǔn)確度為±(158×10-6輸出+26mV),則最大允許誤差為0.184V,為均勻分布，包含因子k=√3,則：換算成輸出為u(B?)=0.0014mA(2)測(cè)量重復(fù)性，△B采用A類方法進(jìn)行評(píng)定。取一臺(tái)電壓變送器對(duì)1000V(20Hz)進(jìn)行測(cè)量，在重復(fù)的條件下進(jìn)行10次連續(xù)測(cè)量，獲得一組輸出值12.450mA、12.451mA、12.450mA、單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差u(△B)=0.0003mA(3)測(cè)量線路等因素對(duì)功率測(cè)量的影響，δBw測(cè)量線路及其他因素的影響估計(jì)在(O±0.002)mA以內(nèi)，假定其為矩形分布，于是其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為(4)讀數(shù)數(shù)字多用表測(cè)量誤差的影響，δBo采用B類方法進(jìn)行評(píng)定，被檢變送器在輸入1000V時(shí)，輸出為12.450mA,用8508A數(shù)字多用表進(jìn)行讀數(shù)，最大允許誤差±0.00575mA,可以認(rèn)為在該范圍內(nèi)滿足矩形分布，引入的測(cè)量不確定度分量為A.4相關(guān)性各輸入量之間未發(fā)現(xiàn)有任何值得考慮的相關(guān)性。A.5不確定度概算將式(A.2)求偏導(dǎo)可得各分量的靈敏系數(shù)50mA,則靈敏系數(shù)為0.02mA-1各不確定度分量見(jiàn)表A.1。輸出量程上|表A.1不確定度分量匯總表量估計(jì)值/mA標(biāo)準(zhǔn)不確定度/mA概率分布靈敏系數(shù)/mA-1不確定度分量/mA0.0014正態(tài)2.8×10~5—0.0500.0003正態(tài)6X10-00.0012矩形2.4×10~500.0033矩形6.6×10-5A.6合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度ue(γ)=√u2(B)+u2(B,)+u2(δBw)+u2(δBo)=0.008%A.7擴(kuò)展不確定度測(cè)量結(jié)果的分布可認(rèn)為是正態(tài)分布，取包含因子k=2,故擴(kuò)展不確定度為：U=0.016%A.8結(jié)果報(bào)告被校變送器在1000V,20Hz時(shí)，變送器電壓測(cè)量輸出為12.450mA,測(cè)量誤差為一0.10%,其擴(kuò)展不確定度U=0.016%,k=2。校準(zhǔn)原始記錄格式測(cè)量用變頻電量變送器原始記錄 校準(zhǔn)使用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器信息標(biāo)準(zhǔn)器名稱型號(hào)編號(hào)技術(shù)特征計(jì)量證書(shū)號(hào)有效期至1)電壓輸出負(fù)載電阻Ω頻率/Hz輸入值/V輸出期望值/mA輸出值/mA誤差(%FS)測(cè)量不確定度(k=2)2)延時(shí)相移輸出