剩余电流动作保护器动作特性测试仪的计量特性

测量的电流数据
5 30. 029 6 30. 041 7 30. 036 8 30. 039 9 30. 034 10 30. 027
mA
其算术平均值为 n 1 I x = ∑ I xi = 30. 033 8 mA n i =1 其标准偏差为
n
u c （ I） = 4. 3
扩展标准不确定度计算 取包含因子 k = 2 ，则扩展不确定度 U 为 U t = ku c （ t） = 2 × 1. 2 ms = 2. 4 ms 或 U trel = 2. 4 % U I = ku c （ I） = 2 × 0. 133 mA = 0. 27 mA U Irel = 1. 0 % 或
2
2. 1
不确定度传播率
方差 依照公式
2 2 u2 c = ∑ （ f / x i ） u （ x i ）
（ 5 ） 测量方法。 分断时间： 由时间检定仪输出一标准时间信 号给剩余电流动作保护器动作特性测试仪， 读取 剩余电流动作保护器动作特性测试仪分断时间显
由式（ 1 ） 得方差
2 2 2 2 u2 c （ δ t ） = c （ t x ） u （ t x ） + c （ t0 ） u （ t0 ）
由被校剩余电流动作保护器动作特性测试仪分 断时间测量的测量重复性引起标准不确定度可以通 过连续测量得到测量列，采用 A 类方法进行评定。 在重复 条 件 下 连 续 测 量 10 次， 数 据 如 表 3 所示。
表3
次数 读数 1 99 2 99 3 100
测量的时间数据
4 99 5 99 6 99 7 99 8 99 9 99
500 1 000 2 000 5 000
时间检定仪准确度 剩余电流分断时间 分辨率 测量重复性
表8
校准点 / mA c i u i （ x） / mA 0. 133 0. 029 3 5 10 15 30 50 100 150
剩余电流参数的测量不确定度评估表
不确定度分量 / mA u c （ I） / mA U I / mA （ k = 2） 0. 045 0. 10 0. 15 0. 28 0. 45 1. 0 1. 4 1. 8 2. 7 4. 4 U Irel / % （ k = 2） 0. 9 1. 0 1. 0 1. 0 0. 9 1. 0 1. 0 0. 9 0. 9 0. 9
u （ I0 ）
u（ I X1 ）
u（ I X2 ）
0. 021 9 0. 002 9 0. 000 4 0. 022 1 0. 046 2 0. 002 9 0. 001 7 0. 046 3 0. 067 8 0. 028 9 0. 004 6 0. 073 7 0. 132 8 0. 028 9 0. 004 7 0. 135 9 0. 219 4 0. 462 0. 678 0. 895 1. 328 2. 194 0. 029 0. 029 0. 029 0. 029 0. 029 0. 029 0. 005 0 0. 221 3 0. 049 0. 052 0. 034 0. 056 0. 053 0. 465 0. 680 0. 896 1. 329 2. 195
4
4. 1
合成标准不确定度
主要标准不确定度汇总表 分断时间参数主要标准不确定度见表 5 ，剩余
电流参数主要标准不确定度见表 6 。
表5
标准不确 定度分量 u i （ x） u （ t0 ） u（ t x ） u（ t x1 ） u（ t x2 ）
分断时间参数主要标准不确定度表
不确定度来源 标准不确 定度值 / ms 1. 2 0. 43 0. 3 0. 3 灵敏系数 f ci = x i －1 1 c i u i （ x） / ms 1. 2 0. 43
（ 4 ） 测量对象： 剩余电流动作保护器动作特 性测试仪，其允许误差见表 2 。
表2 被测剩余电流动作保护器动作 特性测试仪的允许误差
校准项目 分断时间 剩余电流 测量范围 20 ～ 5 000 ms 5 ～ 500 mA 最大允许误差 ± 4 ms，分断时间 t ＜ 40 ms ± 10% × 读数，分断时间 t≥40 ms ± （ 3. 5 ～ 10 ） % × 读数
其算术平均值为 n 1 t x = ∑ t xi = 99. 1 ms n i =1 其标准偏差为
n
st =
3
3. 1
标准不确定度评定
分断时间的不确定度 δ t 分断时间的不确定度 δ t 来源于 3 个方面： 一
在实 际 测 量 中， 常取一次读数作为测量结 果， 故 u（ t x1 ） = s t = 0. 3 ms 由于测量重复性和被测仪器的分辨率对测量 不确定度的贡献存在重复， 为避免重复计算， 只 计算最大影响量 u（ t X2 ） 。 3. 2 剩余电流的不确定度 δ I 剩余电流的不确定度 δ I 来源于 3 个方面： 一 是数字 万 用 表 电 流 准 确 度 引 入 的 标 准 不 确 定 度 u （ I0 ） ， 二是剩余电流动作保护器动作特性测试仪 剩余电流显示分辨率引入的标准不确定度 u （ I X1 ） ， 三是剩余电流测量重复性带来的不确定度 u （ I X1 ） 。 剩余电流动作保护器动作特性测试仪剩余电流参 数以 30 mA 为例进行标准不确定度评定。 3. 2. 1 数字万用表电流准确度引入的标准不确定 度 u （ I0 ）
u 槡
2
（ I x1 ） + u2 （ I0 ） = 0. 135 9 mA
sI =
常取一次读数作为测量结 在 实 际 测 量 中， 果， 故 u（ I x2 ） = s I = 0. 004 7 mA 由于测量重复性和被校仪器的分辨率对测量 不确定度的贡献存在重复， 为避免重复计算， 只 计算最大影响量 u（ I X1 ） 。
分断时间测量分辨率引入的标准不确定度 u（ t X1 ） 的评定
被校剩余电流动作保护器动作特性测试仪分 断时间分辨率为 1 ms， 则其半区间为 0. 5 ms， 为 均匀分布，由该分量引入的标准不确定度为 0. 5 ms≈0. 3 ms u（ t X1 ） = 3 槡 3. 1. 3 分断时间测量的测量重复性引入的标准不 确定度 u（ t X2 ）
剩余电流显示分辨率引入的标准不确定度 u（ I X1 ）
被校剩余电流动作保护器动作特性测试仪剩余 电流显示分辨率为 0. 1 mA， 则其半区间为0. 05 mA， 为均匀分布， 由该分量引入的标准不确定度为 0. 05 ms≈0. 028 9 mA u（ I X1 ） = 3 槡 3. 2. 3 剩余电流的测量重复性引入的标准不确定 度 u（ I X2 ）
槡
（ t xi ∑ 百度文库 =1
－ tx ）
2
n －1
= 0. 3 ms
是时间检定仪准确度引入的标准不确定度 u （ t0 ） ， 二是剩余电流动作保护器动作特性测试仪分断时 间测量分辨率引入的标准不确定度 u （ t X1 ） ， 三是 分断时间测量重复性带来的不确定度 u （ t X2 ） 。 剩 余电流动作保护器动作特性测试仪分断时间参数 以 100 ms 为例进行标准不确定度评定。 3. 1. 1 时间检定仪准确度引入的标准不确定度 u（ t0 ） 的评定
（ 1 ） 测量依据： JJF 1283 —2011 《剩余电流动 。 作保护器动作特性测试仪校准规范 》 （ 2 ） 环境条件： 温度范围 15 ～ 28 ℃ ； 相对湿 度 30% ～ 75% 。 （ 3 ） 计量标准： 主要计量设备为时间检定仪 （ 测量范围为 1 ms ～ 99 999. 9 s） 、数字万用表 （ 测 量范围为 0 ～ 10 A，见表 1 ） 。
仪器校准：ｗｗｗ．ｃｑｓｔｙｑ．ｃｏｍ
剩余电流动作保护器动作特性测试仪 测量不确定度分析报告
朱 鑫，刘 洋
（ 无锡市计量检定测试中心 ，江苏 无锡 214100 ） 摘要： 介绍了剩余电流动作保护器动作特性测试仪的原理 、结构以及计量特性。以 JJF 1059 —2012 《测量不确定 度评定与表示》 为依据，对剩余电流动作保护器动作特性测试仪的示值误差进行了不确定度评定 。 关键词： 剩余电流； 重复性； 分辨率； 不确定度
由被校剩余电流动作保护器动作特性测试仪 剩余电流的测量重复性引起标准不确定度可以通 过连续测量得到测量列，采用 A 类方法进行评定。 在重复条件下连续测量 10 次，数据如表 4 所示。
ms
10 99
仪器校准：ｗｗｗ．ｃｑｓｔｙｑ．ｃｏｍ
仪器校准：ｗｗｗ．ｃｑｓｔｙｑ．ｃｏｍ
表4
次数 读数 1 30. 035 2 30. 037 3 30. 028 4 30. 032
由式（ 2 ） 得方差
仪器校准：ｗｗｗ．ｃｑｓｔｙｑ．ｃｏｍ
仪器校准：ｗｗｗ．ｃｑｓｔｙｑ．ｃｏｍ
2 2 2 2 u2 c （ δ I ） = c （ I x ） u （ I x ） + c （ I0 ） u （ I0 ）
2. 2
传播系数 c（ t x ） = 1 c（ t0 ） = － 1 c（ I x ） = 1 c（ I0 ） = － 1
0
引言
示值。根据 JJF1283 —2011 ， 采用标准时间法得到 被测剩余电流动作保护器动作特性测试仪分断时 间示值误差。 剩余电流： 由剩余电流动作保护器动作特性 测试仪输出一标称剩余电流值， 用数字万用表直 接测量。根据 JJF1283 —2011 ， 采用直接测量法得 到被测剩余电流动作保护器动作特性测试仪剩余 电流示值误差。
槡
（ I xi ∑ i =1
－ Ix ）
2
n －1
≈ 0. 004 7 mA
5
测量不确定度评估
根据 JJF 1283 —2011 ，结合使用实际， 取以下 校准点，其测量不确定度见表 7 和表 8 。
表7
校准点 / ms 20 50 100 200
剩余电流分断时间参数的测量不确定度评估表
不确定度分量 / ms u （ t0 ） 1. 2 1. 2 1. 2 1. 2 1. 2 1. 2 1. 2 1. 2 u（ t X1 ） 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 u（ t X2 ） 0. 5 0. 5 0. 3 0. 3 0. 4 0. 5 0. 6 0. 5 u c （ t） / ms 1. 3 1. 3 1. 2 1. 2 1. 2 1. 2 1. 3 1. 3 U t / ms （ k = 2） 2. 6 2. 6 2. 4 2. 4 2. 5 2. 5 2. 6 2. 6 U trel / % （ k = 2） 13 5. 1 2. 4 1. 2 0. 5 0. 25 0. 13 0. 06
表6
标准不确 定度分量 u i （ x） u （ I0 ） u（ I x ） u（ I x1 ） u（ I x2 ）
剩余电流参数主要标准不确定度表
不确定度来源 标准不确 定度值 / mA 0. 133 0. 029 3 0. 028 9 0. 004 7 灵敏系数 f ci = x i －1 1
时间检定仪输出时间值 t0 ，最大允许误差为 ± （ t Ｒd × 10 － 7 + 2 ms ） ， 则其半区间为 2 ms， 为均匀 分布，由此模拟标准电阻准确度引入的标准不确 定度 u（ t0 ） 为 u （ t0 ） = 3. 1. 2 2 ms≈1. 2 ms 3 槡
数 字 万 用 表 电 流 值 I0 的 最 大 允 许 误 差 为 ± 0. 75 % I ＲD mA， 其半区间为 0. 23 mA， 为 均 匀 分 布，由此数字万用表电流准确度引入的标准不确 定度 u（ I0 ） 为 u （ I0 ） = 3. 2. 2 0. 23 mA≈0. 133 mA 3 槡
表1
序号 1 2 设备名称 时间检定仪 数字万用表
实验室的计量标准器和配套设备
技术性能 测量范围 1 ms ～ 99 999. 9 s 0 ～ 10 A 最大允许误差 ± （ t Ｒd × 10 － 7 + 2 ms） ± 0. 75% I ＲD
1
测量模型
根据测量方法， 被校剩余电流动作保护器动
作特性测试仪的分断时间示值误差可表示为 δ t = t x － t0 对应时间值。 （ 1） 式中： t x 为被校仪分断时间显示值； t0 为校准装置 根据测量方法， 被校剩余电流动作保护器动 作特性测试仪的剩余电流示值误差可表示为 δ I = I x － I0 置对应电流值。 （ 2） 式中： I x 为被校仪剩余电流显示值； I0 为校准装