林胡锋
（深圳市计量质量检测研究院 广东深圳 518000）
摘要：电能表作为一种电能的计量工具，保证其准确性尤为重要，因此对电能表的电能进行计量与评定则显得相当重要。本文是根据新颁布的中华人民共和国国家计量检定规程（JJG1149-2018）中电动汽车非车载充电机的检定相关标准与要求，对电动汽车非车载充电机电能计量误差以及不确定度进行评定与分析。评定结果给出了测量结果的可靠程度并与标准进行对比。计量不确定度能够全面说明计量设备的测量能力的优劣，成为考核电能计算标准装置综合性能的重要依据。
关键词：电能计量；不确定度；评定与验证
Abstract：As a kind of electric energy metering tool，it is very important to ensure its accuracy. Therefore，it is very important to measure and evaluate the electric energy of the meter. This article is based on the newly promulgated relevant standards and requirements for verification of off-board chargers for electric vehicles in the National Measurement Verification Regulations（JJG1149-2018）of the People's Republic of China. It also evaluates and analyzes the energy metering errors and uncertainty of off-board chargers for electric vehicles. . The evaluation results give the reliability of the measurement results and compare them with the standard. Measurement uncertainty can fully explain the pros and cons of measuring equipment measurement capabilities，and become an important basis for evaluating the overall performance of energy calculation standard equipment.
Key words：Electric energy measurement；Uncertainty；Evaluation and validation
引言
目前企业在发展过程中电能已经成为一种重要的二次能源，在企业对电能需求量的不断增加的同时，作为供用电能企业结算依据的电能计量数据的准确性将直接影响到供用电企业的经济效益。但是在实际使用过程中，电能的计量往往受其他因素的影响而出现误差，造成电能计量数据不准确，进而直接影响到供电企业的经济效益。这些主要包括由于计量装置的安装位置、安装环境等的影响、谐波、功率因素等等。因此在电能使用的过程中应该要合理的配备有效的计量器具，采用全面、准确、可靠地电能计量方式，才能最大限度的降低电能计量的综合误差。非车载充电机与加油机一样是用于贸易结算的计量器具，其计量、质量是否准确可靠直接影响到充电电能贸易双方的经济利益，也关系到市场的稳定、公正与公平。
国家在近期对于电动汽车非车载充电机的检定颁布了新的《中华人民共和国国家计量检定规程》（JJG1149-2018），新的国家检定规程中主要对电动汽车非车载充电机在检定过程和检定结果进行明确的规定以及提出了相关的标准。本文主要是针对新的国家检定规程中的新的计量性能要求标准对电动汽车非车载充电机电能计量不确定度进行评定与分析。为了认真贯彻落实新的国家检定规程，进一步加强非车载充电机产品计量、质量监管，巩固和深化非车载充电机产品计量、质量监管成果，保障非车载充电机产品计量准确、质量可靠，保障贸易公平、公正，维护消费者和贸易双方的切身利益，预防由于电能计量计费的误差而引起的纠纷，减少安全隐患，保证市场稳定的发展。为“民生计量，能源计量”工作的有效开展，全面推动非车载充电机产品监督管理向纵深发展，推进长效管理机制的建设，使非车载充电机产品计量、质量工作再上新台阶。
1 电能计量不确定度评定的方法
1.1 不确定度的定义
不确定度指的是由于测量误差的存在，对被测量值的不能肯定的程度。反之则能表明该结果的可信程度。不确定度是用来衡量测量结果质量的指标。不确定度越小，所描述的结果与被测量的真值就越接近，质量越高，水平越高，其使用价值越高；不确定度越大，质量越低，水平越低，其使用价值越低。
1.2 不确定度的分类
1.2.1 标准的不确定度有两类评定方法：A类评定和B类评定。
（1）测量不确定度A类评定是对于规定测量条件下测得的量值用统计分析的方法进行的测量不确定度的评定，用实验标准偏差定量表征。用符号表示。具体计算方法由以下公式体现：
实验标准偏差 （1）
（2）
（2）测量不确定度B类评定是用不同于测量不确定度A类评定的方法对测量不确定度分量进行的评定。评定基于的有关信息包括：权威机构发布的量值、有证标准物质的量值、校准证书、仪器的漂移、经检定的测量仪器的准确度等级、根据人员经验推断的极限值等。用估计的标准偏差定量表征。
1.2.2 合成标准不确定度
合成标准不确定度用符号Uc表示，在数值上合成标准不确定度的平方等于各个标准不确定度分量的平方和。即
（3）
1.2.3 扩展不确定度
扩展不确定度用符号U表示，是合成标准不确定度扩展了k倍得到的，即
（4）
k是大于1的数，其大小取决于测量模型中输出量的概率分布及所取的包含概率。
1.3 评定测量不确定度的一般流程
（1）明确被测量的定义；
（2）明确测量原理、测量方法、测量条件以及所用的测量标准；
（3）建立被测量的测量模型，分析不确定度的来源；
（4）评定各输入量的而标准不确定度；
（5）计算合成标准不确定度；
（6）确定扩展不确定度；
（7）报告测量结果
2 非车载充电机电能计量不确定度的评定
2.1 概述
依据近期国家新颁布的中华人民共和国国家计量检定规程（JJG1149-2018）中第5章节中的示值误差标准，在规定的检定条件下，充电机显示的充电电能量的测量误差用相对误差表示。充电机准确度等级不同，工作误差限不同：准确度为一级的工作误差限为；准确度为二级的工作误差限为。
2.2 参考文件
JJG 1149-2018电动汽车非车载充电机
JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示技术规范
2.3 检定条件
JJG1149-2018电动汽车非车载充电机检定规程中规定在检定充电机时，应满足下列条件：
（1）检定条件及其允许偏差不超过表1规定；
（2）检定充电机时，应无明显的冲击负荷，充电机封印完整，工作场所不存在影响检定的无法清楚的障碍物，不存在明显的安全隐患。
2.4 建立数学模型，列出不确定度传播律
2.4.1 直流电能测量相对误差数学模型
（%） （5）
式中：— 被检表对电能的测量误差（%）；
— 由检定装置确定的测量误差（%）（装置显示器上显示的误差）；
— 装置的测量误差（%）；
— 被检表误差数据修约引起的测量误差（%）。
新的国家检定规程（JJG1149-2018）中规定：充电机的工作误差用相对误差表示，因此：
（6）
其中γ为相对误差，表示被检电能表电能显示值，w表示标准电能表误差电能显示值
2.4.2 列出不确定度的传播律：
由公式5求得灵敏系数为：
C1= C2=C3=
2.5 相对标准不确定度的来源及评定
主要由被检充电机测量重复性引起的不确定度分量，采用A类评定；检定装置测量误差引起的不确定度分量和被检充电机误差修约引起的不确定度分量，采用B类评定。
2.5.1 被检表测量重复性引起的不确定度分量：
检定一台1级型号为DQCJ-700F-100K-P编号SB11173/01的非车载充电机，负载选用比亚迪e6电动汽车，充电方式为恒流充电，充电电压范围（260V～350V），连续测量10次的相对误差。测量误差结果如下：
为算术平均值. =0.47%
单次测量的实验标准差：由公式1可得=0.0291%
在常规测量中，通常取三次测量误差的平均值作为测量结果： = S/= 0.016%
2.5.2 检定装置测量误差引起的不确定度分量：
0.2级直流充电桩电能计量装置检定装置的最大允许误差为±0.2%，属均匀分布，k=，则
2.5.3 被检表误差修约引起的不确定度分量
1级非车载充电机电能测量结果修约间隔为0.01kWh，选取10kWh作为测量点，则修约引入的测量不确定度为0.1%，区间的半宽度为0.05%，服成均匀分布
==0.0289%
2.6 合成相对标准不确定度 的评定
有公式3可以计算得到合成相对标准不确定度：
=++
.
2.7 相对扩展不确定度的评定
在置信概率为95%的情况下，包含因子k取2，由公式4可得：
U=k=2×0.12%=0.24%
2.8 不确定度报告
充电方式为恒流充电，充电电压范围（260V～350V），充电电流100A时，1级非车载充电机的测量误差=0.47%，修约后误差=0.5%，，测量结果的测量不确定度为：U=0.24%，k=2。
3 检定或校准结果的验证
验证采用比较法，用被考核的直流充电桩电能计量装置与中国计量科学研究院开发的直流电能计量装置对一台非车载充电机进行检定，将测量结果做比较，结果应满足JJF1033-2008验证方法的规定，即 （7）
3.1 被考核直流充电桩电能计量装置检定结果如下：
（下转第161页）
充电电流100A时，1级非车载充电机的测量误差=0.47%，，测量结果的测量不确定度为：U=0.24%，k=2。3.2 直流电能计量装置检定结果如下：
计算方法与上述第2.5章节一致，在此部分计算过程省略。
充电电流100A时，1级非车载充电机的测量误差=0.48%，测量结果的测量不确定度为：U=0.05%，k=2。
3.3 结果验证
4 结束语
通过对非车载充电机电能计量不确定度评定方法的研究，能够充分理解了电能计量的各项误差来源以及不确定度的计算。电能表计量进行检定测量的过程中所遇到的不确定性因素 有很多，因此对其不确定度进行分析是非常有必要的，这可以更好的对电能表计量的准确性进行掌握。为此，需要对电能表计量检测的不确定度进行深入的分析，掌握其具体的数值，进行准确的判断，更好的为电能表计量工作进行提供支持。
本工作得到国家重点研发计划（2016YFF0201203）支持
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论文作者:林胡锋
论文发表刊物:《河南电力》2018年5期
论文发表时间:2018/9/7
标签：不确定论文; 测量论文; 电能论文; 误差论文; 标准论文; 充电机论文; 装置论文; 《河南电力》2018年5期论文;