山東省電力研究院計量檢測中心  范巧成

　　本文通過(guò)對國家計量檢定規程JJG596-1999《電子式電能表》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)規程)關(guān)于標準偏差估計值這一指標的測量分析，提出了測量這一指標時(shí)標準表的最少累計數字與基本誤差檢定時(shí)標準表的最少累計數字要求是不同的，前者應為后者的10倍。    

　　一、問(wèn)題的提出

　　原國家計量檢定規程JJG596-1989《電子式電能表》中，關(guān)于標準偏差估計值的測量在規程第17款規定:“在額定電壓、額定頻率和標定電流下，對功率因數為1和0.5(L)兩個(gè)負載點(diǎn)分別做不少于5次的相對誤差測量，然后按下式計算標準偏差估計值s(%)。
    
    式中:n——對每個(gè)負載點(diǎn)進(jìn)行重復測量的次數，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:
    
    計算標準偏差估計值時(shí)，要用化整后的相對誤差γ(%)來(lái)計算?！?br>    新規程JJG596-1999《電子式電能表》對該款作了修改，將最后一段“計算標準偏差估計值時(shí)，要用化整后的相對誤差r(%)來(lái)計算?！眲h掉，也就是說(shuō)計算標準偏差估計值時(shí)，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(dòng)是符合數據運算規則和微小誤差取舍準則的。但是，這里還忽略了一個(gè)問(wèn)題，那就是標準表的累計脈沖數沒(méi)有另作限定，還是使用了測定基本誤差時(shí)對標準表的累計脈沖數的限定(見(jiàn)規程的表20)，筆者認為這一限定是不夠的，不能滿(mǎn)足標準偏差估計值這一指標的測量要求。    

　　二、理論分析與數據比較

    計量器具特別是計量標準，其標準偏差估計值是一個(gè)相對很小的數值，一般為其允許誤差(或擴展不確定度)的1/5～1/10，規程的表9和表10中規定了標準電能表的標準偏差估計值允許值為其基本誤差絕對值的1/10，安裝式電能表的標準偏差估計值允許值為其基本誤差絕對值的1/5。對這一指標的測量所選用的計量標準和測量裝置，其標準偏差估計值s_n相對于被測計量器具的標準偏差估計值s_x是可忽略的，一般s_n應為s_x的1/3～1/10，否則測量出的標準偏差估計值s就不能說(shuō)是被測對象的標準偏差估計值，而是標準和被測兩者之和，且標準占了一大部分，這一點(diǎn)在規程的表14中已作了明確規定。另外，還應注意的是分辨力的問(wèn)題，如果測量數據是從所選用的計量標準獲得，則其分辨力至少應為被測對象的標準偏差估計值允許值的1/10，否則在被測對象的標準偏差估計值允許值以?xún)染蜔o(wú)法分辨。關(guān)于分辨力，一般對直流電工儀器來(lái)說(shuō)取決于測量盤(pán)的個(gè)數，對模擬指示儀表取決于其分度值，對數字式儀表取決于其顯示位數，對于電子式電能表則取決于所設定的累計脈沖數。

　　通過(guò)以上分析可以看出，對計量器具或者計量標準的標準偏差估計值的測量，所要求的測量設備是很高的，對于電子式電能表標準偏差估計值的測量，還應對標準表的累計數字作一規定，以滿(mǎn)足分辨力的要求，它要比測定基本誤差時(shí)的累計數字要多得多。

　　例如:0.1級電子式電能表規程規定的標準偏差估計值的允許值為0.01%，用0.02級檢定裝置測量，裝置的標準偏差允許值為0.002%，測定該表的標準偏差估計值正常時(shí)應在0.000%～0.010%范圍內，也就是應為十萬(wàn)分之幾，如果我們在標準表的累計數字為10000(規程表20規定的最小值)的條件下測定基本誤差和標準偏差估計值，這一累計數字對于測定基本誤差是滿(mǎn)足要求的，但對于測定標準偏差估計值這一指標就太少了。因為假設重復測量次數為6次，在這種情況下最好的測量結果是6次中標準表的累計數字都相等，則標準偏差估計值為0.000%；其次為6次中標準表的累計數字有5次相等，有一次比這5次多1個(gè)或少1個(gè)脈沖，我們用標準表的各次累計數字來(lái)計算標準偏差估計值。從理論上講，這種方法是引用了最原始的數據，應該是最可靠的，此時(shí)計算得到的標準偏差估計值為0.004%，也就是說(shuō)0.001%、0.002%、0.003%這3個(gè)數在這種情況下是根本得不到的!

　　下面列出在重復測量次數為5次、6次和10次時(shí)，標準表的累計數字與得到的除0.000%外的最小標準偏差估計值(按0.0001間隔化整):

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