ГОСТ Р 55193-2012 Электрооборудование и электроустановки переменного тока на напряжение 3 кВ и выше. Методы измерения при испытаниях высоким напряжением

Приложение Б
(справочное)

     
Примеры расчета неопределенностей измерения при высоковольтных измерениях

     Б.1 Пример 1: Масштабный коэффициент измерительной системы переменного напряжения (метод сличений)

Калибровка измерительной системы номинального переменного напряжения 500 кВ, обозначенной , производится в аккредитованной калибровочной лаборатории в испытательном помещении заказчика. Калибровку производят до 500 кВ методом сличения с эталонной измерительной системой, обозначенной (см. рисунок Б.1). Обе системы состоят из делителя напряжения и цифрового вольтметра, отображающих на выходах делителей значения напряжений и соответственно. Масштабный коэффициент и относительная расширенная неопределенность эталонной системы при температуре окружающей среды 20°С составляют соответственно 1025 и 0,8% (2), включая составляющую неопределенность, определенную для долгосрочной нестабильности.

Температура окружающего воздуха при калибровке должна быть (15±2)°С. Так как масштабный коэффициент был установлен при температуре 20°С, вводится поправка - 0,3% согласно его температурному коэффициенту, исправление действительного значения на 1022 при 15°С. Эта поправка, однако, не очень точная и более того, вследствие изменений температуры в пределах ±2°С во время калибровки, возможные значения могут принимать величины в пределах интервала ±0,001 от с прямоугольным законом распределения. Измерения в рамках сличений проводят при уровнях напряжения 5 приблизительно 20, 40, ... 100% от . На каждом уровне напряжения одновременно регистрируют значения напряжения и для 10 приложенных напряжений. Дальнейшие исследования проводят для динамических характеристик, краткосрочной стабильности, температурного диапазона и помех: выявляют влияние на масштабный коэффициент испытуемого объекта в пределах ±0,2%. Долгосрочную стабильность оценивают на основе данных производителя в пределах до ±0,3% до следующей калибровки.

Модель функции для расчета значения и его стандартной неопределенности может быть следующей. В идеальном случае обе измерительных системы показывают одинаковое значение испытательного напряжения переменного тока (см. рисунок Б.1)

.                                           (Б.1)

Отсюда основное уравнение для расчета масштабного коэффициента испытуемой системы принимает вид

.                                                     (Б.2)

Как отмечалось выше, масштабные коэффициенты обеих систем подвержены влиянию ряда факторов, таких как дрейф, температура и др. Они оказывают влияние на значение масштабного коэффициента и его неопределенности. В настоящем стандарте составляющие этих неопределенностей обозначаются для эталонной системы как , , .... и как , .... - для испытуемой системы. В общем случае каждая составляющая, вносящая свой вклад в значение масштабного коэффициента или , состоит из погрешности и стандартной неопределенности. Погрешность используется для коррекции масштабного коэффициента. Коррекция проводится с противоположным знаком. Вклад неопределенностей в соответствующий масштабный коэффициент или оценивается способом, подобным описанному в приложении А, раздел 5, т.е. либо принятием прямоугольного закона распределения вероятности в пределах интервала , что приводит к стандартной неопределенности  , либо в случае калибровки компонентов посредством деления их расширенной неопределенности на коэффициент охвата . Составляющие или    не всегда включают в себя погрешность (или считается, что погрешность пренебрежимо мала) и поэтому представляют собой только неопределенности .

Основное уравнение (Б.2) дополняется составляющими и  для того, чтобы получить полную модель функции с целью определения масштабного коэффициента и его суммарной стандартной неопределенности. Поскольку корреляция между влияющими факторами незначительна, то уравнение (Б.2) может быть записано в общем виде:

.                              (Б.3)

Примечание 1 - Что касается определения результата погрешности, то введенные с обеих сторон уравнения имеют противоположный знак. Их определяют как (обозначенное значение) - (верное значение).

В соответствующих случаях масштабный коэффициент измерительной системы напряжения переменного тока может быть выражен следующим образом

,                                          (Б.4)

где:

- составляющая, вызванная более низкой температурой эталонной системы;

- составляющая, вызванная нелинейностью коэффициента;

- составляющая, вызванная краткосрочной нестабильностью испытуемой системы;

- составляющая, вызванная долгосрочной нестабильностью испытуемой системы;

- составляющая, вызванная динамическими характеристиками испытуемой системы;

- составляющая, вызванная изменением температуры испытуемой системы.

Примечание 2 - В этом примере включает в себя поправку и составляющую неопределенности к масштабному коэффициенту , принимая во внимание, что составляющие относятся только к неопределенности масштабного коэффициента . Для удобства составляющие неопределенности напрямую входят в , т.е. коэффициенты чувствительности этих входных величин уже учтены.

Сличение измерений испытуемой системой с измерениями эталонной системой проводят на каждом уровне напряжения в серии из 10 приложений напряжения. По полученным парам измеренных значений напряжения и рассчитывают коэффициенты , их средние значения и экспериментальное стандартное (среднеквадратичное) отклонение . В качестве примера в таблице Б.1 приведены результаты измерений при уровне напряжения около 40% . Аналогичным образом получают коэффициенты и их стандартные отклонения для каждого из 5 уровней напряжения вплоть до 500 кВ (таблица Б.2).

Таблица Б.1 - Результат измерений сличением на единичном уровне напряжения