高压开关 （断路器 ）是电力系统中重要的控制和保护设备开关设备机械方面的可靠性对设备的特性具有非常重要的影响。在电力系统预防性试验中其机械特性的检测占有重要的地位。无论电力线路处于什么状态例如空载、负载或断路当要求断路器动作时它应能可靠动作或是关合或是断开电路。断路器在电力线路或设备发生故障时将故障部分从电网快速切除保证电网无故障部分正常运行。高压开关测试仪检测是青海电力科学试验研究院新开展的检测项目。青海电力科学试验研究院是经中国实验室认可委员会认证单位。为保证检测结果的准确性及满足认可实验室对检测结果的要求应对新开展的高压开关测试仪的测量结果进行不确定度的评定。目前电科院的高压开关测试仪检测装置可对电力系统中各种型号的高压开关测试仪进行检测。为保证测量结果的准确性特对其分、合闸时间示值误差的测量结果进行不确定度分析评定。
1 高压开关测试仪示值误差测量结果的不确定度评定
1∙1 概述
1∙1∙1 目的
评定高压开关测试仪在分、合闸时间校准示值误差的测量结果不确定度。
1∙1∙2 测量依据
ＪＪＧ（机械 ）140－93《高压开关动特性测试仪检定规程 》。
1∙1∙3 校准的环境条件
（20±5）℃；相对湿度 （50±10）％ＲＨ。
1∙1∙4 被测物品及其主要技术指标
ＳＭ100型高压开关测试仪在分、合闸时间为100ｍｓ时*大允许示值误差 ±0∙5ｍｓ。
1∙1∙5 测量标准相关技术指标
ＧＫＪＺ－Ｈ型高压开关动特性测试仪校验装置：时间输出范围0∙01～999∙99ｍｓ在分、合闸时
间为 100ｍｓ时*大允许示值误差为 ±0∙02ｍｓ。
1∙1∙6 评定结果的使用
符合上述条件的测量结果一般可直接使用本文不确定度评定结果。
1∙2 测量方法和过程
采用比较法用标准装置输出分、合闸时间校准被测高压开关测试仪的示值误差。将高压开关动特性测试仪校验装置与被测高压开关测试仪的端口直接连接采用外同步方式进行控制。被检测试仪读数减标准装置读数即为高压开关测试仪的示值误差。
1∙3 数学模型
ＪＪＧ（机械 ）140－93《高压开关动特性测试仪检定规程 》给出的示值误差表示式即为不确定度评定的数学模型：
γ＝Ｖｘ－Ｖｓ （1）
式中γ－－－被测高压开关测试仪示值误差ｍｓ；
Ｖｘ－被测高压开关测试仪读数ｍｓ；
Ｖｓ－－－直流标准器读数ｍｓ。
1∙4 合闸输入量的标准不确定度评定
由于输入量包含合闸时间测量和分闸时间测量 2部分应分别进行不确定度评定首先进行合闸输入量的标准不确定度评定。
1∙4∙1 测量不确定度来源
被测高压开关测试仪示值误差 γ的不确定度来源主要包括：
1）Ｖｘ 测量重复性引入的标准不确定度 ｕ（Ｖｘ）；
2）校验装置输出 Ｖｓ测量误差引起的标准不确定度 ｕ（Ｖｓ）。
1∙4∙2 Ｖｘ 测量重复性引入的标准不确定度 ｕ（Ｖｘ）的评定连接测量电路设置校验装置的输出 Ｖｓ ＝100ｍｓ读取被测高压开关测试仪合闸时间示值Ｖｘ。卸下连接线重新连接测量电路再次读取测高压开关测试仪合闸时间示值 Ｖｘ。重复进行10次读数数据见表 1。
应用贝塞尔公式代入表 1数据可以求出单
次测量的实验标准差 ｓ（Ｖｘ）：
ｓ（Ｖｘ）＝110－1∑10ｉ＝1（Ｖｘｉ－Ｖ—ｘ）2＝0．0516ｍｓ（2）
Ｖｘ测量重复性引入的标准不确定度 ｕ（Ｖｘ）
等于 1倍单次测量的实验标准差 ｓ（Ｖｘ）：ｕ（Ｖｘ）＝ｓ（Ｖｘ）＝0．0516ｍｓ
自由度：ν1＝10－1＝9。
1∙4∙3 Ｖｓ测量误差引入的标准不确定度 ｕ（Ｖｓ）的评定校验装置经上**计量技术检定机构检定合格。制造商给出分、合闸时间 Ｖｓ在 100ｍｓ量程
的*大允许误差 δ＝±0∙02ｍｓ。在此区间内Ｖｓ的可能值服从矩形 （均匀 ）分布包含因子 ｋ＝ 3区间半宽度 α＝0∙02ｍｓ。所以Ｖｓ测量误差引入
ｕ（Ｖｓ）＝αｋ＝0．023ｍｓ＝0．0115ｍｓ （3）
估计不确定度 ｕ（Ｖｓ）的误差为Δｕ（Ｖｓ）ｕ（Ｖｓ）＝0∙2
则其自由度为：
ν2≈12Δｕ（Ｖｓ）ｕ（Ｖｓ）－2＝12 （4）
1∙4∙4 高压开关测试仪示值误差 γ测量的合成标准不确定度 ｕｃ（γ）评定在本例中Ｖｘ和 Ｖｓ互不相关所以合成标准不确定度 ｕｃ（γ）及其自由度 νｅｆｆ分别由下式计算：
ｕｃ（γ）＝ ｃ21ｕ2（Ｖｘ）＋ｃ22ｕ2（Ｖｓ） （5）
式中灵敏系数 ｃ1＝●γ●Ｖｘ＝1ｃ2＝●γ●Ｖｓ＝－1。
ｕｃ（γ）＝ ｕ2ｘ（γ）＋ｕ2ｓ（γ）＝ ｕ2（Ｖｘ）＋ｕ2（Ｖｓ）＝ 0．05162＋0．01152 ｍｓ＝0．0528ｍｓ的标准不确定度 ｕ（Ｖｓ）：
1∙4∙5 高压开关测试仪示值误差 γ测量扩展不确定度 Ｕ（γ）评定
1）包含因子 ｋ（γ）的选择选取置信概率 Ｐ为 95％由 νｅｆｆ＝10查 ｔ－分布表得包含因子 ｋｐ＝ｋ95＝ｔ95（10）＝2．23。
2）示值误差 γ测量扩展不确定度 Ｕ合闸时间示值误差 γ测量结果的扩展标准不确定度 Ｕ95为：
Ｕ95＝ｋ95×ｕｃ（γ）＝2．23×0．0528ｍｓ＝0．12ｍｓ （7）
1∙4∙6 测量结果及其不确定度报告
在 100ｍｓ量程被测高压开关测试仪合闸时示值误差 γ＝±0∙5ｍｓ。取置信水准 ｐ≈95％包含因子 ｋｐ＝2∙23被测合闸时间示值误差 γ测量结果的扩展标准不确定度 Ｕ95为：
Ｕ95＝0∙12ｍｓ νｅｆｆ＝10
1∙5 分闸时间测量结果及其不确定度评定
由于分闸时间测量的测量标准、测量依据、不确定度来源与合闸时间测量相同分析过程及方法也相同所以从略。表 3、表 4只列出被测高压开关测试仪分闸时间示值 Ｖｘ10次重复测量读数值和测高压开关测试仪分闸时间示值误差 γ测量不确定度评定汇总表。
2 结语
用高压开关动特性测试仪校验装置检测高压开关测试仪 100ｍｓ点示值误差测量结果的相对扩展不确定度为：
合闸时间：Ｕ95ｒｅｌ ＝0∙12ｍｓ（νｅｆｆ ＝10、ｋ＝2∙23）
分闸时间：Ｕ95ｒｅｌ ＝0∙15ｍｓ（νｅｆｆ ＝10、ｋ＝2∙23）
由扩展不确定度的值可知用高压开关动特性测试仪校验装置检测高压开关测试仪所带来的不确定是完全可以满足检测需要的。
