NB/T 42024-2013.Traceability of high current measuring systems in high power laboratories, by applying calibration procedures using the reference shunts.
1范围
NB/T 42024规定了标准分流器的性能和溯源的程序，以及大容量实验室大电流测量系统的溯源程序。
NB/T 42024适用于大容量实验室大电流测量系统的量值溯源。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 16927.4高电压和大电流试验技术第4部分:试验电流和测量系统的定义和要求(IBC62475: 2010， MOD)
JJF 1059.1-2012测量不确定度评定与表示
NB/T 42023-2013 试验 数据的测量不确定度处理(STLTR3-2008， MOD)
EN ISO/IEC 13005-1999测 量不确定度表示指南(guide to the expression of uncertainty in measurement )
STL TR1-2004 大容量实验室 数据处理方法(technical report on Harmonisation of data processing methods for high power laboratories )
3术语和定义，
JJF 1059.1-2012 和EN ISO/IEC 13005- -1999 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1 测量系统
3.1.1测量系统measuring system
用于进行测量的整套装置。用于获取或计算测量结果的软件，也是测量系统的一部分。
注1:测量系统通常包括以下组件: .
一转换装置， 包括将装置接入电流回路的端子或与电流回路的耦合连接，以及接地连接:
一连接转换装 置的输出端到采集和记录系统( 并附有衰减、终端和匹配阻抗或网络)的传输系统:
一测量仪器:

ICS19.020
备案号：43530-2014
中华人民共和国能源行业标准
NB/T42024—2013
大容量实验室以标准分流器为基准的大电流测量系统的溯源
Traceability of high current measuring systems in high power laboratories, byapplying calibration procedures using the reference shunts(STLTR22008，MOD)）
2013-11-28发布
国家能源局
2014-04-01实施
规范性引用文件
3术语和定义
3.1测量系统
3.2测量系统组件·
3.3刻度因数
3.4额定值…
3.5有关不确定度的定义
校准-
试验电流的定义
4标准分流器的通用程序
标准分流器的管理和溯源·
4.2标准分流器的使用
标准分流器的检查
5标准测量系统的要求和试验
5.1标准测量系统的不确定度要求·5.2标准测量系统的测量不确定度评定6大电流测量系统的溯源程序
附录A（规范性附录）大电流测量系统溯源示例次
附录B（规范性附录）STL大电流标准测量系统的相互比对示例附录C（规范性附录）欧洲标准分流器刻度因数的频率特性NB/T42024—2013
NB/T42024-2013
本标准按照GB/T1.1--2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则编写。本标准修改采用国际短路试验联盟STL（short-circuittestingliaison）技术报告第2部分STLTR2一2008《大容量实验室以STL标准分流器为基准的大电流测量系统的溯源》。本标准与STLTR2一2008相比，主要技术性差异如下：增加了范围（见第1章）：
修改了STLTR2-2008的规范性引用文件，增加了GB/T16927.4《高电压和大电流试验技术第4部分：试验电流和测量系统的定义和要求》和JJF1059.1一2012《测量不确定度评定与表示》（见第2章），并对章节号进行了调整：增加了术语和定义（见第3章）：删除了STLTR2—2008中的3实践与商业信息内容：一增加了大电流测量系统的溯源程序（见第6章）：考虑到我国能源行业实验室的特点，结合GB/T16927.4、STLTR2一2008附录A和附录B的内容，编制了新的附录A大电流测量系统溯源示例：将STLTR2一2008中的附录C修改为新标准的附录B，主要修改内容是将实验室及分流器名称用符号M、A、B和C代称：
删除了STLTR2—2008的附录D和附录F：一为了对标准分流器的性能监控更严格，将STLTR2一2008中标准分流器校准的周期由5年修改为2年（见4.1）：
为了明确标准分流器和需要校准电流转换装置的试验连接方式，增加了“标准分流器和需要校准的电流转换装置串联在同一个回路里”的内容（见4.2)：一在标准测量系统的测量不确定度的评定依据中增加了GB/T16927.4（见5.2.1）；STLTR2一2008附录A中图2和图3不规范，原图为实物标注图，本标准中重新绘制了规范的标准分流器的推荐安装方式及尺寸（见图A.2）和标准分流器在母线系统中的安装尺寸（见图A.3)。
本标准由中国电器工业协会提出。本标准由能源行业短路试验技术标准化技术委员会（NEA/TC10）归口。本标准负责起草单位：西安高压电器研究院有限责任公司。本标准参加起草单位：中国电力科学研究院、辽宁高压电器产品质量检测有限公司、上海电气输配电试验中心有限公司、沈阳变压器研究院股份有限公司、深圳电气科学研究所、西安交通大学。本标准起草人：王安、阎对丰、杜炜、张实、姚斯立、田恩文、任稳柱、赵庆斌、张益民、李向阳、杨海芳、郭立新、罗时聪、陈奎、田文革、肖敏英、邓永辉、刘志远。Ⅱ
1范围
大容量实验室以标准分流器为基准的大电流测量系统的溯源
NB/T42024—2013
本标准规定了标准分流器的性能和溯源的程序，以及大容量实验室大电流测量系统的溯源程序。本标准适用于大容量实验室大电流测量系统的量值溯源。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T16927.4高电压和大电流试验技术第4部分：试验电流和测量系统的定义和要求（IEC62475:2010，MOD)
JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示NB/T42023—2013试验数据的测量不确定度处理（STLTR3-2008，MOD）ENISO/IEC13005--1999测量不确定度表示指南（guidetotheexpressionofuncertaintyinmeasurement)
STLTR1-2004大容量实验室数据处理方法（technicalreportonHarmonisationofdataprocessingmethodsforhigh powerlaboratories)3术语和定义
JF1059.1—2012和ENISO/IEC13005—1999界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1测量系统
测量系统measuring system
用于进行测量的整套装置。用于获取或计算测量结果的软件，也是测量系统的一部分。注1：测量系统通常包括以下组件：一转换装置，包括将装置接入电流回路的端子或与电流回路的耦合连接，以及接地连接：一连接转换装置的输出端到采集和记录系统（并附有衰减、终端和匹配阻抗或网络）的传输系统：测量仪器：
一数据处理软件。
仅由以上某些组件组成或基于非传统原理的测量系统，只要符合本部分规定的不确定度要求也是可以接受的。
注2：测量系统所处的环境，如与带电体、载流导体和接地物体的净距离，周围有无电场或磁场都可能明显影响测量结果及其不确定度。
[GB/T16927.4，定义3.1.1]
性能记录record ofperformance使用者建立并保存测量系统的详细记录，是描述系统和表明系统达到标准所列要求的证明文件。1
NB/T42024—2013
文件中应包含初始性能试验结果和历次性能试验结果，以及性能校核结果和相应性能试验（校核）的周期。
［GB/T16927.4，定义3.1.2]
标准测量系统referencemeasuringsystem通过校准可溯源到相关国家和/或国际基（标）准，且具有足够准确度和稳定性的测量系统。在进行特定波形和特定电流范围内的同时比对测量中，该系统用于认可其他的测量系统。注：满足本标准要求的标准测量系统可作为认可测量系统使用，但认可测量系统不能作为标准测量系统使用。[GB/T16927.4，定义3.1.4]
3.2测量系统组件
转换装置convertingdevice
将被测量转换成测量仪器可记录或显示量值的装置。注：转换装置在很多情况下也可称为传感器。［GB/T16927.4，定义3.2.1，修改过］3.2.2
分流器current-convertingshunt将被测电流按比例转化为电压的电阻元件。［GB/T16927.4，定义3.2.2]
reference shunt
标准分流器www.bzxz.net
通过校准可溯源到相关国家和/或国际基（标）准，且具有足够准确度和稳定性的分流器。在进行特定波形和特定电流范围内的同时比对测量中，该分流器用于校准其他的分流器。3.2.4
传输系统
transmission system
将转换装置的输出信号传输到测量仪器的一套装置。注1：传输系统一般由带终端阻抗的同轴电缆组成，还可包括转换装置与测量仪器之间所连接的衰减器、放大器或其他装置。例如，光纤系统包括光发射器，光缆和光接收器以及相应的放大器。注2：传输系统可全部或部分地归入转换装置和测量仪器中。［GB/T16927.4，定义3.2.5]
measuring instrument
测量仪器
单独或与外加装置一起进行测量的装置。注：采集和记录系统也是测量仪器的一种。[GB/T16927.4，定义3.2.6，修改过］3.3刻度因数
测量系统的刻度因数scalefactorofameasuringsystem与测量仪器的读数相乘便得到整个测量系统的输入量值的因数。注1：对不同的电流测量范围、不同的频率范围或不同的波形，一个测量系统可有多个刻度因数。注2：直接显示输入量值的测量系统，其标称刻度因数为1。［GB/T16927.4，定义3.3.1]
转换装置的刻度因数scalefactorofaconvertingdevice与转换装置的输出量值相乘便得到其输入量值的因数。NB/T42024—2013
注：转换装置的刻度因数可以是无单位的（例如电流互感器的变比），也可以是有单位的（例如分流器的阻抗）。［GB/T16927.4，定义3.3.2]
传输系统的刻度因数scalefactorofatransmissionsystem与传输系统的输出量值相乘便得到其输入量值的因数。[GB/T16927.4，定义3.3.3]
测量仪器的刻度因数scalefactorofameasuringinstrument与仪器的读数相乘便得到其输入量值的因数。[GB/T16927.4，定义3.3.4]
3.4额定值
工作条件operating conditions规定的条件范围，在此条件范围内测量系统能在规定的不确定度范围内工作。[GB/T16927.4，定义3.4.1]
Eratedcurrent
额定电流
测量系统可适用的具有规定频率或波形下的最大电流水平。注：额定电流可高于标定测量范围的上限。［[GB/T16927.4，定义3.4.2]
3.5有关不确定度的定义
（测量）不确定度
uncertainty(ofmeasurement)
表征合理地赋予被测量值的分散性，与测量结果相联系的参数。注1：不确定度是不带符号的正数。注2：电流测量的不确定度不应与规定试验电流的容差相混淆。[GB/T16927.4，定义3.6.2]
标准不确定度
standard uncertainty
以标准偏差表示的测量不确定度。注1：标准偏差与被测值估计值有关，与被测值有相同的单位。注2：某些情况下，可以使用测量的相对标准不确定度，测量的相对标准不确定度是标准不确定度除以被测值，因此是无单位值。
[GB/T16927.4，定义3.6.3]
合成标准不确定度combinedstandarduncertainty当测量结果是由若干个其他分量的值求得时，测量值的标准不确定度等于各分量的方差或协方差总和的平方根的正值，需依据各分量对测量结果的影响权重来进行计算。3
NB/T42024--2013
［GB/T16927.4，定义3.6.4]
扩展不确定度
expanded uncertainty
确定测量结果区间的量，合理赋予被测量之值分布的大部分可望含于此区间。注：扩展不确定度非常接近本部分较早版本中的总不确定度”。［GB/T16927.4，定义3.6.5]］
包含因子（覆盖因子）
coverage factor
为求得扩展不确定度，与合成标准不确定度相乘的数字因子。注：对95%覆盖的概率和正态（高斯）概率分布，包含因子k=2。[GB/T16927.4，定义3.6.6]
国家计量研究机构NationalMetrologyInstitute由国家指定的对一个或多个量的国家测量标准进行开发和维护的科研机构。[GB/T16927.4，定义3.6.11]
3.6校准
在规定条件下，为确定测量仪器或测量系统所指示的量值，或实物量具或参考物质所代表的量值，与对应的由标准所复现的量值之间关系的一组操作。注1：此术语基于不确定度方法。注2：原则上，指示值与测量的关系结果可通过校准标定图表示。注3：校准包括刻度因数的确定。［GB/T16927.4，定义3.7.1]
3.7试验电流的定义
对称电流symmetrical current
不含直流分量或直流分量可以忽略的电流。[GB/T16927.4，定义9.2.1]
非对称电流asymmetricalcurrent直流分量不可忽略的电流。
[GB/T16927.4，定义9.2.2]
峰值peakvalue
电流的最大瞬时幅值。
【GB/T16927.4，定义9.2.3]
4标准分流器的通用程序
4.1标准分流器的管理和溯源
拥有标准分流器的实验室负责对标准分流器的管理，标准分流器至少每2年应溯源到国家标准，每5年在大电流和高频电流下进行比对。校准和比对程序见第5章。4
4.2标准分流器的使用
按照预定的计划，将标准分流器送到需要溯源的实验室NB/T42024—2013
需要溯源的实验室应使用标准分流器建立大电流标准测量系统，该系统采用需要溯源实验室的数据传输、采集、记录系统以及数据处理软件。实验室的数据传输、采集、记录系统以及数据处理软件应由国家计量研究机构进行校准。在校准中，标准分流器和需要校准的电流转换装置串联在同一个回路里，并使用同一套数据传输，采集，记录系统和数据处理软件。需要溯源的实验室应确定需要校准的电流转换装置的电流类型，包括：一直流：
—-非对称电流：
—工频电流：
—高频电流，至10kHz；
一于扰试验电流。
需要校准的电流参数应对应于且不超过标准分流器的额定值，示例见附录A。4.3标准分流器的检查
标准分流器在使用前和使用后，应由标准分流器拥有的实验室进行检查（在小的直流电流下测量直流电阻）。
5标准测量系统的要求和试验
5.1标准测量系统的不确定度要求校准所要求的大电流标准测量系统的扩展不确定度不应超过以下限值：-对称或非对称工频电流峰值或有效值：1%；-10kHz以下高频电流峰值：3%。标准分流器的扩展不确定度（UsH）不应超过以下限值：对称或非对称工频电流峰值或有效值：0.8%：一10kHz以下高频电流峰值：2.5%。如果需要，在每个频率等级下可记录不同的刻度因数和测量不确定度。另外，对于标准测量系统的其他组件，原则上扩展不确定度不应超过以下限值：一数据传输系统（不同于电缆）（Uis）：0.4%：数据采集和记录系统（UAR）：0.4%：数据处理软件（Usw）。
对称或非对称工频电流峰值或有效值：0.6%（注1)）：10kHz以下高频电流峰值：1%（注2）。注1：详情见NB/T42023。
注2：估计值。
UTs、UAR、Usw值可以改变，但整个标准测量系统的扩展不确定度不应超过1%和3%。所有记录的测量不确定度应以置信概率为95%（包含因子等于2，概率密度函数为正态分布）的扩展不确定度给出。
5.2标准测量系统的测量不确定度评定5.2.1通用程序
标准测量系统的测量不确定度以JJF1059-—1999和ENISO/IEC13005—1999为基础，依据NB/T42023和GB/T16927.4进行评定。评定方法应建立在组件校准的基础上，标准测量系统的不确定度通过与整个测量系统不确定度有关的所有分量的标准不确定度的合成来确定。NB/T42024—2013
首先，对测量系统的每个组件进行校准，并通过试验或分析估算确定各因素（例如环境温度、频率、位置等）对测量的影响。
然后，标准测量系统的不确定度的评定应将标准分流器、数据传输系统、数据采集和记录系统、数据处理软件的不确定度计算在内。5.2.2标准分流器
5.2.2.1标准分流器的校准
标准分流器由国家计量研究机构进行校准，所选用的电流值和程序由该计量机构确定。应采用两个频率范围进行校准：直流到工频：
工频到10kHz。
标准分流器的校准证书应尽可能包括额定电阻值R（50Hz）以及相对不确定度UsH.R（需将国家计量研究机构测量系统的不确定度计算在内，并假设其概率密度函数为正态分布)；每个频率范围内刻度因数的相对偏差S，，由R（f）-R（50Hz）的最大差值除以R（50Hz）来确定。
5.2.2.2标准分流器的比对
标准分流器在比对前应进行校准。比对时参与比对的标准分流器应串联运行，比对电流应涵盖标准分流器的最大电流。
比对的方法以及分析原理见GB/T16927.4。a）试验方法。
1）大约3kA的刻度因数试验：
对称电流，100ms，10次。
2）大约10kA的刻度因数试验：
一对称电流，100ms，10次：
一正极性的非对称电流，100ms，10次：一负极性的非对称电流，100ms，10次。3）20%，40%，60%，80%和100%的线性度试验：一对称电流，100ms，3次：
正极性的非对称电流，100ms，3次：负极性的非对称电流，100ms，3次。非对称电流试验在峰值系数（峰值与有效值的比值）为2.5的单相回路下进行。b）刻度因数试验的结果分析。对于参加比对的所有标准分流器，应采用在国家计量研究机构获得的50Hz下电阻值来确定试验电流的峰值和有效值，然后用标准分流器读取值的平均值确定\电流真值”。
对于所有的电流值，每个标准分流器的相对刻度因数应由试验电流的读取值与“电流真值”的比值确定。
对于每个标准分流器，在确定由于usH,的非线性产生的相对不确定度时，考虑平均刻度因数的最大偏差。。假设概率密度函数为矩形分布。c）线性度结果分析。标准分流器在不同试验电流下测量电流峰值。对于每个标准分流器，在确定由于usH.非线性产生的相对不确定度时，采用“读取值”与“标准值”的最大偏差3除以“标准值”。假设概率密度函数为矩形分布。评定一个标准分流器的相对不确定度时，另一个标准分流器测量值作为标准值。
5.2.2.3干扰试验
NB/T42024—2013
工频干扰试验采用峰值系数2.5的非对称电流（大于额定电流的80%》。对于高频干扰试验，采用幅值大约3kA，频率等于9kHz的电流。将参加试验标准分流器一端断开，保持开路，并与另外一个标准分流器并排，距离0.5m（中心距离）。实际电流用另外一个标准分流器测量。干扰αr等于断开分流器测得电流值与实际电流值的比值。假设概率密度函数为矩形分布。5.2.2.4其他不确定分量
除了前面章节描述的分量外，还需要考虑以下不确定度分量：—OsH,AT由于环境温度（估计值）导致分流器电阻值变化引起的不确定度：asH.T分流器自身发热导致电阻值改变引起的不确定度：一asH,c分流器连接线引起的不确定度（可以忽略）：asH,LTs分流器长期稳定性引起的不确定度（通过历史校准的数据确定）。所有的分量需要根据NB/T42023和GB/T16927.4的准则进行合成，获得标准分流器的扩展不确定度UsH，以置信概率为95%表示。注：需要仔细考虑所列出并引入的不确定分量。5.2.3数据传输系统
在使用标准分流器校准时，对采用的数据传输系统（模拟或数字）必须由相关国家计量研究机构授权的实验室进行低电压校准。校准实验室应该给出在直流、工频以及最高10kHz频率下的刻度因数及其测量不确定度。在后续校准中应确定所有使用量程的刻度因数（包括刻度因数有效时的满刻度偏转比例）。
如果需要，报告内可包含每个电流和频率范围内的刻度因数以及测量不确定度。每个实验室有责任对使用的数据传输系统进行校准，并且产生一个性能记录，该记录包括所有进行过的校准测量结果及不确定度各分量的确定。至少应确定以下不确定度分量：—UTs.N传输系统刻度因数的测量不确定度。它可由校准实验室给出或者由仪器技术规范推导，但需得到校准实验室确认（uTs.n取决于要求的带宽，从OHz到工频，从工频到高频)：—uTs,NL由于非线性引起的不确定度（如果不包含在uTs.中）；——as,n由于电磁干扰引起的不确定度：—QTs.Ar由于环境温度使刻度因数变化引起的不确定度（如果不包含在uts.中）；ars.Ts传输系统长期稳定性引起的不确定度（根据历史数据进行估计）。所有分量都以相对值表示，并且它们的概率密度函数都视作矩形分布，除了urs、N为高斯分布外。所有的分量应根据NB/T42023和GB/T16927.4的准则进行合成，传输系统的扩展不确定度UTs，以置信概率为95%表示。
注：需要仔细考虑所列出并引入的不确定度分量。5.2.4数据采集和记录系统
在使用标准分流器校准时，对采用的数据采集和记录系统必须由相关国家计量研究机构授权的实验室进行低电压校准。校准实验室应该给出在直流、工频以及最高10kHz频率下的刻度因数及其测量不确定度。在后续校准中应确定所有使用量程的刻度因数（包括刻度因数有效时的满刻度偏转比例），如果需要，报告内可包含每个电流范围内的刻度因数以及测量不确定度。实验室必须对使用的数据采集和记录系统进行校准，并且生成一个性能记录，该记录包括所有采用过的校准措施、不确定度各分量的确定。应确定以下不确定度分量：
MAR.N数据采集和记录系统刻度因数的测量不确定度。它可由校准实验室声明或者由仪器技术规范推导但需得到校准实验室确认（uAR.n取决于要求的带宽，从OHz到工频，从工频到高频）；7
NB/T42024-2013
UAR.I由于非线性引起的不确定度（如果不包含在uAR,N）：—aAR,IN由于电磁于扰引起的不确定度；aAR.AT由于环境温度使刻度因数变化引起的不确定度（如果不包含在AR.N）；一AAR.LTs数据采集和记录系统长期稳定性引起的不确定度（通过历史校准的数据确定）。所有分量都以相对值表示，并且它们的概率密度函数都视作为矩形分布，除了uARN为高斯分布。所有的分量需要根据NB/T42023和GB/T16927.4的准则进行合成，获得数据采集和记录系统扩展不确定度UAR，以置信概率为95%表示。注：需要仔细考虑所列出并引入的不确定度分量。5.2.5数据处理软件
数据处理软件应该通过STL提供的TDG（试验数据发生器）进行校准。对于适用的参考电流波形以及所有需要进行的处理种类，都需要记录偏差a,。软件计算结果的不确定度Usw确定为Usw=24
max(a,)
这里，u，为TDG的不确定度（可以忽略），详情可见STLTR1一2004。5.2.6确定标准测量系统的测量不确定度对于标准测量系统以及两个频率范围，扩展不确定度可依据以下公式确定：U=USH+UES+UAR+UW
不确定度U以95%的置信概率表示。每个实验室必须在性能记录中列举为获得测量不确定度进行的所有操作、计算以及假设。6大电流测量系统的溯源程序
大容量实验室大电流测量系统的溯源应采用标准分流器，标准测量系统的其他部分由需要溯源的实验室提供。各需要溯源的实验室应按照附录A的规定对大电流测量系统开展溯源工作。本标准附录B给出了STL大电流标准测量系统的相互比对示例，附录C给出了欧洲标准分流器刻度因数的频率特性。
A.1通则
附录A
（规范性附录）
大电流测量系统溯源示例
标准分流器见图A.1。标准分流器的主要技术参数如下：类型：同轴分流器。
材料：ISOTAN。
-对称电流最大有效值：140kA，0.1s。非对称电流的最大峰值：350kA。带宽：0~10kHz。
额定电阻：40uQ。
质量：25kg。
图A.1标准分流器
A.2校准
实验室传感器和电流的选择
NB/T42024—2013
每个实验室确定需要校准的大电流测量系统传感器类型和需要校准的电流类型，包括以下内容计划校准的电流传感器的额定值：实验室计划校准的电流水平。
为了避免在校准过程中损坏标准分流器，建议标准分流器应遵循以下最大值：直流电流：100A。
非对称电流峰值：50Hz或60Hz下260kA。工频电流有效值：50Hz或60Hz下100kA。高频电流：低于10kHz、10kA。
校准项目
刻度因数试验。电流和试验次数：最大校准电流不小于大电流测量系统额定电流的5%，建议大约3kA工频对称10次，大约10kA工频对称10次、正极性10次、负极性10次。持续时间：100ms。
读数：峰值和有效值。
线性度试验。电流等级和类型及试验次数为b)
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