山東省電力研究院計量檢測中心  范巧成

　　本文通過對國家計量檢定規(guī)程JJG596-1999《電子式電能表》(以下簡稱規(guī)程)關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值這一指標(biāo)的測量分析，提出了測量這一指標(biāo)時標(biāo)準(zhǔn)表的最少累計數(shù)字與基本誤差檢定時標(biāo)準(zhǔn)表的最少累計數(shù)字要求是不同的，前者應(yīng)為后者的10倍。    

　　一、問題的提出

　　原國家計量檢定規(guī)程JJG596-1989《電子式電能表》中，關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值的測量在規(guī)程第17款規(guī)定:“在額定電壓、額定頻率和標(biāo)定電流下，對功率因數(shù)為1和0.5(L)兩個負(fù)載點分別做不少于5次的相對誤差測量，然后按下式計算標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值s(%)。
    
    式中:n——對每個負(fù)載點進(jìn)行重復(fù)測量的次數(shù)，n≥5；γ_i——第i次測量得出的相對誤差(%)；γ——各次測量得出的相對誤差平均值(%)。即:
    
    計算標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值時，要用化整后的相對誤差γ(%)來計算?！?br>    新規(guī)程JJG596-1999《電子式電能表》對該款作了修改，將最后一段“計算標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值時，要用化整后的相對誤差r(%)來計算?！眲h掉，也就是說計算標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值時，不必對測量到的各次相對誤差r(%)化整，而直接代入上式計算，這一改動是符合數(shù)據(jù)運算規(guī)則和微小誤差取舍準(zhǔn)則的。但是，這里還忽略了一個問題，那就是標(biāo)準(zhǔn)表的累計脈沖數(shù)沒有另作限定，還是使用了測定基本誤差時對標(biāo)準(zhǔn)表的累計脈沖數(shù)的限定(見規(guī)程的表20)，筆者認(rèn)為這一限定是不夠的，不能滿足標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值這一指標(biāo)的測量要求。    

　　二、理論分析與數(shù)據(jù)比較

    計量器具特別是計量標(biāo)準(zhǔn)，其標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值是一個相對很小的數(shù)值，一般為其允許誤差(或擴(kuò)展不確定度)的1/5～1/10，規(guī)程的表9和表10中規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)電能表的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值允許值為其基本誤差絕對值的1/10，安裝式電能表的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值允許值為其基本誤差絕對值的1/5。對這一指標(biāo)的測量所選用的計量標(biāo)準(zhǔn)和測量裝置，其標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值s_n相對于被測計量器具的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值s_x是可忽略的，一般s_n應(yīng)為s_x的1/3～1/10，否則測量出的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值s就不能說是被測對象的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值，而是標(biāo)準(zhǔn)和被測兩者之和，且標(biāo)準(zhǔn)占了一大部分，這一點在規(guī)程的表14中已作了明確規(guī)定。另外，還應(yīng)注意的是分辨力的問題，如果測量數(shù)據(jù)是從所選用的計量標(biāo)準(zhǔn)獲得，則其分辨力至少應(yīng)為被測對象的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值允許值的1/10，否則在被測對象的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值允許值以內(nèi)就無法分辨。關(guān)于分辨力，一般對直流電工儀器來說取決于測量盤的個數(shù)，對模擬指示儀表取決于其分度值，對數(shù)字式儀表取決于其顯示位數(shù)，對于電子式電能表則取決于所設(shè)定的累計脈沖數(shù)。

　　通過以上分析可以看出，對計量器具或者計量標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值的測量，所要求的測量設(shè)備是很高的，對于電子式電能表標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值的測量，還應(yīng)對標(biāo)準(zhǔn)表的累計數(shù)字作一規(guī)定，以滿足分辨力的要求，它要比測定基本誤差時的累計數(shù)字要多得多。

　　例如:0.1級電子式電能表規(guī)程規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值的允許值為0.01%，用0.02級檢定裝置測量，裝置的標(biāo)準(zhǔn)偏差允許值為0.002%，測定該表的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值正常時應(yīng)在0.000%～0.010%范圍內(nèi)，也就是應(yīng)為十萬分之幾，如果我們在標(biāo)準(zhǔn)表的累計數(shù)字為10000(規(guī)程表20規(guī)定的最小值)的條件下測定基本誤差和標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值，這一累計數(shù)字對于測定基本誤差是滿足要求的，但對于測定標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值這一指標(biāo)就太少了。因為假設(shè)重復(fù)測量次數(shù)為6次，在這種情況下最好的測量結(jié)果是6次中標(biāo)準(zhǔn)表的累計數(shù)字都相等，則標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值為0.000%；其次為6次中標(biāo)準(zhǔn)表的累計數(shù)字有5次相等，有一次比這5次多1個或少1個脈沖，我們用標(biāo)準(zhǔn)表的各次累計數(shù)字來計算標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值。從理論上講，這種方法是引用了最原始的數(shù)據(jù)，應(yīng)該是最可靠的，此時計算得到的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值為0.004%，也就是說0.001%、0.002%、0.003%這3個數(shù)在這種情況下是根本得不到的!

　　下面列出在重復(fù)測量次數(shù)為5次、6次和10次時，標(biāo)準(zhǔn)表的累計數(shù)字與得到的除0.000%外的最小標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值(按0.0001間隔化整):

　　從上表可以看出，增加重復(fù)測量次數(shù)可以使獲得的非0最小標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值減小，但其效果不大，解決的辦法只能是增加標(biāo)準(zhǔn)表的累計數(shù)字，增加的程度可定為測定基本誤差時標(biāo)準(zhǔn)表的累計數(shù)字的10倍，也就是一個十萬分之幾的指標(biāo)是沒法在10000個脈沖中較好的分辨出來，而在100000個脈沖中可以較好地分辨出來。測定基本誤差和標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值指標(biāo)時標(biāo)準(zhǔn)表的累計數(shù)字應(yīng)不少于下表要求:
    在測定電子式電能表的基本誤差時，對標(biāo)準(zhǔn)的不確定度及標(biāo)準(zhǔn)和被檢的累計脈沖作了嚴(yán)格限定，這是符合微小誤差準(zhǔn)則的。而電子式電能表標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值這一指標(biāo)的測量，只限定檢定裝置的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計值是不夠的，對標(biāo)準(zhǔn)表的累計數(shù)字也應(yīng)作一限定，無論采用哪種測定方法，所選取的設(shè)定值應(yīng)使標(biāo)準(zhǔn)表有足夠的累計脈沖，以滿足分辨力的要求，否則得到的數(shù)據(jù)就不可靠。