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

     ГОСТ Р 55193-2012

(МЭК 60060-2:2010)

Группа Т88.8

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НА НАПРЯЖЕНИЕ 3 кВ И ВЫШЕ

Методы измерения при испытаниях высоким напряжением

 Electric equipment and installations for 3 kV and higher. Measuring methods during high-voltage tests

ОКС 17.220.20

           19.080

ОКП 34 1400

     Дата введения 2014-01-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН ФГУП "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы" (ФГУП "ВНИИМС"), ФГУП "Всероссийский электротехнический институт им.В.И.Ленина" (ФГУП "ВЭИ")

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 26 ноября 2012 г. N 1185-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту МЭК 60060-2:2010 "Технология испытаний высоким напряжением. Часть 2. Измерительные системы" (IEC 60060-2:2010 "High-voltage test techniques. Part 2: Measuring systems")*.

При этом дополнительные положения, учитывающие потребности национальной стандартизации (на базе ГОСТ 17512-82 "Электрооборудование и электроустановки на напряжение 3 кВ и выше. Методы измерения при испытаниях высоким напряжением"), выделены курсивом*.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)

      1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на измерительные системы и их компоненты, используемые для измерения высоких напряжений и больших токов в процессе испытаний постоянным и переменным напряжениями, напряжениями грозового и коммутационного импульса, а также для испытаний импульсным током, или их комбинациями, согласно IEC 60060-1.

Пределы неопределенностей измерений, установленные в настоящем стандарте, распространяются на уровни испытательных напряжений, указанные в ГОСТ Р МЭК 60664.1-2012. Положения настоящего стандарта применимы также и к более высоким уровням испытания, но в этом случае неопределенности измерения могут быть выше.

Настоящий стандарт:

- дает определения к используемым терминам;

- описывает методы оценки неопределенностей высоковольтных измерений;

- устанавливает требования к измерительным системам;

- описывает методы калибровки измерительной системы и проверки ее составных компонентов;

- описывает процедуры, в соответствии с которыми пользователь может доказать соответствие измерительной системы требованиям настоящего стандарта.

      2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 55191-2012 Методы испытаний высоким напряжением. Измерения частичных разрядов

ГОСТ Р МЭК 60664.1-2012 Координация изоляции для оборудования в низковольтных системах. Часть 1. Принципы, требования и испытания

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

      3 Термины, определения и обозначения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями.

3.1 Измерительные системы

3.1.1 измерительная система (measuring system): Функционально объединенные средства измерений и вспомогательные устройства высокого и низкого напряжения, имеющие определенное размещение и соединенные каналами связи, предназначенные для преобразования и определения параметров высокого напряжения, а также программное обеспечение, используемое для оптимизации или/и расчетов результатов измерений, если оно является составной частью измерительной системы.

Примечание 1 - Измерительная система обычно включает следующие компоненты:

- преобразовательное устройство (преобразователь) с вводами, необходимыми для подключения этого устройства к объекту испытания или к цепи напряжения (тока) и к заземлению, и выводами для подключения системы передачи измеряемого сигнала;

- систему передачи измеряемого сигнала (канал связи), соединяющую выход преобразователя с входами измерительных приборов (показывающих и/или регистрирующих) с их аттенюаторами (при наличии), а также с ограничивающими и согласующими сопротивлениями или цепями;

- измерительный прибор (показывающий и/или регистрирующий) вместе с любыми их соединениями к источнику питания.

Примечание 2 - Измерительные системы, включающие только некоторые из вышеупомянутых компонентов или основанные на нестандартных принципах, допустимы, если они удовлетворяют требованиям к точности, указанным в настоящем стандарте.

Примечание 3 - На точность измерений могут оказывать влияние окружающая среда, в которой находится измерительная система, находящиеся под напряжением воздушные промежутки и заземленные элементы в ней, а также присутствие электрических или магнитных полей.

3.1.2 паспорт измерительной системы (record of performance of a measuring system): Подробный перечень характеристик, составляемый пользователем, описывающий измерительную систему и подтверждающий, что соблюдены требования настоящего стандарта.

Примечание 1 - Паспорт включает в себя: результаты первичных испытаний определения рабочих характеристик, график их проведения, а также результаты каждого последующего эксплуатационного испытания и эксплуатационной проверки (поверки).

Примечание 2 - В паспорте должны быть указаны:

1) наименование, тип и принципиальная схема измерительной системы с указанием входящих в нее наименований и типов составных элементов;

2) вид, размеры и положение подводки к преобразовательному устройству;

3) описание контура и проводов заземления;

4) тип и длина соединительного кабеля, а также значения полных сопротивлений присоединенных к нему элементов;

Примечание 3 - Рабочие характеристики должны быть следующими:

1) диапазоны измеряемых величин;

2) номинальные значения масштабных коэффициентов измерительной системы и:

2а) номинальные значения масштабных коэффициентов преобразовательного устройства, входящего в состав измерительной системы;

2б) номинальные значения масштабных коэффициентов системы передачи измеряемого сигнала от преобразовательного устройства к измерительным приборам;

2в) номинальные значения масштабных коэффициентов измерительных приборов, входящих в состав измерительной системы;

3) пределы неопределенности (погрешности) измерительной системы и:

3а) пределы неопределенности (погрешности) масштабных коэффициентов преобразовательного устройства, входящего в состав измерительной системы;

3б) пределы неопределенности (погрешности) масштабных коэффициентов системы передачи измеряемого сигнала;

3в) пределы неопределенности (погрешности) измерительных приборов, входящих в измерительную систему.

3.1.3 сертифицированная измерительная система (approved measuring system): Измерительная система, соответствующая одному или более требованиям настоящего стандарта.

Измерительная система сертифицируется только для схемы размещения и условий эксплуатации, приведенных в паспорте измерительной системы.

3.1.4 эталонная измерительная система (reference measuring system): Измерительная система, имеющая прослеживаемость от национальных и/или международных эталонов, и точность и стабильность которой достаточны для использования ее для сертификационных испытаний (калибровки, поверки) других, менее точных (например, рабочих), измерительных систем посредством проведения одновременных сравнительных измерений напряжений (токов) определенных форм и в определенном диапазоне их изменения.

Примечание - Эталонная измерительная система (соответствующая требованиям настоящего стандарта), может использоваться и как рабочая измерительная система, но обратная замена не допустима.

3.2 Компоненты измерительной системы

3.2.1 преобразовательное устройство (преобразователь) (converting device): Устройство, предназначенное для преобразования измеряемой величины в другую величину, совместимую с показывающим или регистрирующим прибором.

3.2.2 делитель напряжения (voltage divider): Преобразовательное устройство, состоящее из высоковольтного и низковольтного плеч, такой конструкции, когда входное напряжение прикладывается ко всему устройству, а выходное напряжение снимается с низковольтного плеча.

[IEV 301-05-13, измененный]

Примечание - Составными элементами плеч делителя обычно являются резисторы или конденсаторы или их комбинация, при этом делитель называется по типу и структуре его элементов (например, резистивный, емкостной или резистивно-емкостной).

3.2.3 трансформатор напряжения (voltage transformer): Преобразовательное устройство на базе трансформатора напряжения, в котором вторичное напряжение в нормальных условиях применения является пропорциональным первичному напряжению и разность фазового угла при соответствующем направлении соединений практически равна нулю. (IEC 60050-321: 1986, IEV 321-03-01)

3.2.4 резистивный преобразователь напряжения (voltage converting impedance): Преобразовательное устройство на базе высокоомного сопротивления, через которое в процессе измерения к измерительному прибору протекает ток, и значение которого пропорционально приложенному напряжению.

3.2.5 зонд электрического поля (electric-field prob): Преобразовательное устройство для измерения амплитуды и формы напряженности электрического поля.

3.2.6 система передачи измеряемого сигнала (transmission system): Ряд устройств, которые передают выходной сигнал от преобразовательного устройства к показывающему и/или регистрирующему и/или измерительному прибору.

Примечание 1 - Система передачи измеряемого сигнала обычно состоит из коаксиального кабеля с его полным сопротивлением, но также может включать аттенюаторы или другие устройства, подключенные между преобразовательным устройством и измерительным прибором. Например, оптическая система передачи измеряемого сигнала включает передатчик, оптический кабель и приемник, а также транслирующие усилители.

Примечание 2 - Система передачи измеряемого сигнала частично или полностью может быть в составе преобразовательного устройства.

3.2.7 измерительный прибор (measuring device): Прибор, который может быть использован для измерений входного сигнала непосредственно и/или через преобразовательное устройство, оснащенное системой передачи измеряемого сигнала.

3.2.8 трансформатор тока (current transformer): Преобразовательное устройство на базе трансформатора тока, который создает выходное напряжение, пропорциональное входному току.

[IEV 321-02-01, измененный]

Примечание - Катушка Роговского, используемая с интегрирующей цепью, является широкополосным трансформаторам тока.

3.2.9 токоизмерительный шунт (current-measuring shunt): Преобразовательное устройство на базе низкоомного сопротивления, напряжение на котором пропорционально измеряемому току.

[IEV 301-06-05, измененный].

3.2.10 компенсированный токоизмерительный прибор (compensated current-measuring device): Токоизмерительный прибор, который содержит компенсирующую цепь.

3.2.11 показывающий или регистрирующий прибор (indicating or recording instrument): Прибор, предназначенный для визуализации измеряемого сигнала, и/или для обеспечения записи его значений или передаваемой величины.

[IEV 301-02-11 и IEV 301-02-12, измененные].

3.3 Масштабные коэффициенты

3.3.1 масштабный коэффициент измерительной системы (scale factor of a measuring system): Число, на которое должно быть умножено считанное значение показания прибора, чтобы получить значение входной величины, поданной на измерительную систему.

Примечание 1 - Измерительная система может иметь более одного масштабного коэффициента, например, она может иметь различные приписанные масштабные коэффициенты для различных частотных диапазонов или форм сигнала (см. 3.6.1).

Примечание 2 - Для измерительных систем, которые отображают непосредственно значение входной величины, номинальный масштабный коэффициент измерительной системы равен единице.

3.3.2 масштабный коэффициент преобразовательного устройства (scale factor of а converting device): Число, на которое должна быть умножена величина сигнала на выходе преобразовательного устройства, чтобы получить величину входного сигнала.

Примечание - Масштабный коэффициент преобразовательного устройства может быть безразмерной величиной (например, коэффициент деления делителя напряжения) или может иметь размерность (например, полное сопротивление высоковольтного измерительного сопротивления).

3.3.3 масштабный коэффициент системы передачи измеряемого сигнала (scale factor of a transmission system): Число, на которое должна быть умножена величина сигнала на выходе передающей системы, чтобы получить величину сигнала на ее входе.

3.3.4 масштабный коэффициент измерительного прибора (scale factor instrument): Число, на которое должно быть умножено показание прибора, чтобы получить значение величины на его входе.

3.3.5

приписанный масштабный коэффициент

(assigned scale factor

): Масштабный коэффициент измерительной системы, определенный при последнем легитимном испытании, направленном на определение ее рабочих характеристик.

Примечание - Измерительная система может иметь более одного приписанного масштабного коэффициента, например, она может иметь несколько номинальных динамических диапазонов и/или номинальных временных диапазонов, в каждом из которых могут быть различные масштабные коэффициенты.

3.4 Нормированные номинальные значения

3.4.1 рабочие условия (operating condition): Нормированные диапазоны рабочих условий применения, при которых измерительная система не выходит за границы нормированных пределов неопределенности (погрешности).

3.4.2 номинальное рабочее напряжение (rated operating voltage): Уровень напряжения определенной нормированной частоты или/и формы волны, до значения которых измерительная система была разработана и испытана.

3.4.2.1 номинальный рабочий ток: Уровень тока определенной нормированной частоты или/и формы волны, до значения которых измерительная система была разработана и испытана.

3.4.3 специфицированный диапазон измерения (assigneed measuring range): Диапазон напряжения или тока нормированной частоты или формы волны, в котором может быть использована измерительная система с одним масштабным коэффициентом.

3.4.4 время непрерывной работы (assigneed operating time): Время, в течение которого измерительная система, предназначенная для измерения постоянного или переменного напряжения может функционировать в специфицированном диапазоне измерения, в границах пределов неопределенности (погрешности), указанных в паспорте измерительной системы.

3.4.5 специфицированная частота приложения импульса (assigneed rate of application): Наибольшая частота приложения нормированного импульсного напряжения в интервале времени, при которой измерительная система может работать в специфицированном диапазоне измерения, в границах пределов неопределенности и в течение заданного времени, указанных в паспорте измерительной системы.

3.5 Определения, относящиеся к динамическим характеристикам

3.5.1

передаточная характеристика измерительной системы

(response of measuring system

): Выходной сигнал как функция времени или частоты, когда на вход измерительной системы подается определенный калиброванный сигнал.

3.5.2

амплитудно-частотная характеристика

(amplitude-frequency response

): Отношение значений сигналов выхода к входу измерительной системы, как функция частоты, когда на вход подается определенный калиброванный синусоидальный сигнал (см. рисунок 1).

   Примечание - Нижний и верхний пределы частоты показаны на кривой А. Кривая А показывает постоянную передаточную характеристику до постоянного напряжения.

Рисунок 1 - Амплитудно-частотная характеристика с примерами предельных частот (

;

)

3.5.3

переходная характеристика

(step response

): выходной сигнал (реакция, отклик) измерительной системы как функция времени, когда входной сигнал является ступенчатой функцией.

Примечание - Более подробная информация о переходной характеристике и ее параметрах приведена в Приложении В.

3.5.4

номинальный временной диапазон (только для импульсного напряжения)

(nominal epoch

): Диапазон значений между минимумом (

) и максимумом (

) соответствующих временных параметров импульсного напряжения, для которых сертифицирована измерительная система.

Примечание 1 - Соответствующими временными параметрами являются:

- время длительности фронта

для полных и срезанных на спаде (заднем фронте) грозовых импульсов;

- время до среза

для импульсов, срезанных на подъеме (переднем фронте);

- время до максимума

для коммутационных импульсов.

Примечание 2 - Измерительная система может иметь один, два или больше номинальных временных диапазонов для различных форм сигнала. Например, измерительная система может быть откалибрована:

- для полных грозовых импульсов с приписанным масштабным коэффициентом

в номинальном временном диапазоне

от

0,8 мкс до

1,8 мкс;

- для срезанных на фронте грозовых импульсов с приписанным масштабным коэффициентом

в номинальном временном диапазоне

от

0,5 мкс до

0,9 мкс;

- для коммутационных импульсов с приписанным масштабным коэффициентом

в номинальном временном диапазоне

от

150 мкс до

500 мкс.

Примечание 3 - Понятие "импульс, срезанный на подъеме (на переднем фронте)" используется для обозначения срезанного импульса с временем до среза в диапазоне от 0,5 мкс до его максимума. Понятие "импульс срезанный на спаде (на заднем фронте)" используется для обозначения срезанного импульса с временем до среза, происходящим за его максимумом.

3.5.5

частотный диапазон

и

(limit frequencies): Нижний и верхний пределы диапазона, в котором амплитудно-частотная характеристика измерительной системы приблизительно постоянна (рисунок 1).

Примечание - Этими пределами являются те точки, где характеристика впервые отклоняется свыше определенного значения (например, плюс/минус 15%) от предписанной величины (см. рисунок 1).

3.6 Определения, касающиеся неопределенности

3.6.1 допустимое отклонение (tolerance): Допустимая разность между измеренным и специфицированным (нормированным) значениями.

3.6.2 погрешность (error): Разность между измеренным и эталонным значениями.

[Руководство ISO/IEC Guide 99 (VIM 2.16]

3.6.3 неопределенность (измерения) (uncertainty (of measurement): Неотрицательный параметр, ассоциируемый с результатом измерения, характеризующий дисперсию значений, приписываемых измеряемой величине на основании доступной информации.

[IEC 60050-300:2001, 311-01-02]

Примечание 1 - Неопределенность является всегда положительной величиной и записывается без знака.

Примечание 2 - Неопределенность измерения напряжения не следует путать с допустимым отклонением указанного испытательного напряжения.

Примечание 3 - Дополнительная информация дана в Приложениях А и Б.

3.6.4

стандартная неопределенность

(standard uncertainty): Неопределенность результата измерения, выраженная, как среднеквадратическое стандартное отклонение (СКО)

[Руководство ISO/IEC Guide 98-3 (GUM 2.3.1]

Примечание 1 - Стандартная неопределенность относится к оценке измеряемой величины и определяется в единицах измеряемой величины.

Примечание 2 - В некоторых случаях может быть использована относительная стандартная неопределенность измерения. Относительная стандартная неопределенность измерения - это безразмерная величина, полученная делением стандартной неопределенности на измеряемую величину.

3.6.5

суммарная стандартная неопределенность

 (combined standard uncertainty): Стандартная неопределенность результата измерения, полученного через значения других величин, равная положительному квадратному корню суммы членов, причем члены являются дисперсиями или ковариациями этих величин, взвешенными в соответствии с тем, как результат измерений изменяется при изменении этих величин.

[Руководство ISO/IEC Guide 98-3 (GUM 2.3.4]

3.6.6

расширенная стандартная неопределенность

(expanded uncertainty): Величина, определяющая интервал вокруг результата измерений, в пределах которого находится большая часть распределения значений, которые могли бы быть обоснованно приписаны измеряемой величине.

[Руководство ISO/IEC Guide 98-3 (GUM 2.3.5]

Примечание 1 - Термин "расширенная неопределенность" является самой близкой по значению к используемому ранее термину "общая неопределенность" (overall uncertainty), который присутствовал в ранних изданиях международных стандартов.

Примечание 2 - Реальное, но неизвестное значение испытательного напряжения может находиться за пределами данной неопределенности, поскольку имеет место вероятность охвата <100% (см. 3.6.7)

3.6.7

коэффициент охвата

(coverage factor): Числовой коэффициент, используемый как множитель при суммарной стандартной неопределенности для получения расширенной неопределенности.

[Руководство ISO/IEC Guide 98-3 (GUM 2.3.6]

Примечание - Для 95% вероятности и нормальном (гауссовом) распределении коэффициент охвата приблизительно

2.

3.6.8 оценка неопределенности по типу А (type A evaluation): Метод оценивания составляющей стандартной неопределенности путем статистического анализа серии наблюдений измеренных значений.

3.6.9 оценка неопределенности по типу В (type В evaluation): Метод оценивания составляющей стандартной неопределенности посредством других методов, отличных от статистического анализа серии наблюдений.

3.6.10 прослеживаемость (traceability): Свойство результата измерения или значения эталона, посредством которого оно может быть соотнесено с заявленными эталонами, обычно национальными или международными, через непрерывную цепь сравнений, все из которых имеют указанные значения неопределенности.

[IEC 60050-300:2001, 311-01-15]

3.6.11 национальный метрологический институт (НМИ) (national metrology institute (NMI): Институт, аккредитованный национальным органом по аккредитации для развития измерений и разработки национальных стандартов по измерению одной или более величин.

3.7 Определения, касающиеся испытаний измерительных систем

3.7.1 калибровка (calibration): Калибровка средств измерений - совокупность операций, которые служат для установления при определенных условиях соотношения между показаниями измерительных приборов или измерительных систем, и соответствующими значениями величин, воспроизводимых эталоном.

Цель калибровки - определение действительных значений метрологических характеристик средств измерений и принятие владельцем на основе полученных результатов решения об их применении.

Примечание - Определение значения масштабного коэффициента также является предметом калибровки.

3.7.2 типовые испытания (type test): испытания, проведенные на одном или нескольких образцах продукции одного типа.

[IEC 60050-151:2001, 151-16-16]

Примечание - Для измерительной системы подразумевается, что испытания проводятся на всех компонентах системы отдельно или/и на полностью укомплектованной измерительной системе аналогичной конструкции с целью получения характеристик для рабочих условий.

3.7.3 приемо-сдаточные испытания (routine test): Испытания, проведенные на каждом образце во время или/и после его изготовления.

[IEC 60050-151:2001, 151-16-17]

Примечание - Подразумевается, что испытания проводятся на каждом из компонентов системы отдельно или/и на каждой полностью укомплектованной измерительной системе, с целью получения характеристик для рабочих условий.

3.7.4 эксплуатационное первичное испытание (performance test): Испытание укомплектованной измерительной системы с целью определения ее характеристик в условиях эксплуатации.

3.7.5 эксплуатационная периодическая проверка (поверка) (performance check): Упрощенное испытание, проводимое с целью гарантировать соответствие характеристик последним эксплуатационным испытаниям.

3.7.6 контрольная запись (reference record) (только при импульсных измерениях): Запись, сделанная при специфицированных условиях эксплуатационных испытаний для сравнения с результатами, которые будут зарегистрированы при последующих испытаниях или проверках в аналогичных специфицированных условиях.

Примечание - Контрольная запись часто называется "отпечатком характеристики" и часто используется для отслеживания динамики изменений характеристик. При измерениях импульсного напряжения его обычно получают по результатам измерения переходных характеристик (см. Приложение В).

      4 Квалификационные процедуры применительно к измерительным системам

4.1 Общие принципы

Каждая измерительная система должна подвергаться заводским испытаниям, за которыми следуют эксплуатационные первичные и повторные испытания (периодичность см. 4.2), а также эксплуатационные периодические проверки (поверки) в течение всего срока службы (периодичность см. 4.3). Заводские испытания включают типовые испытания (испытания составных компонентов или/и измерительной системы такой же конструкции) и приемо-сдаточные испытания (испытания каждого составного компонента или измерительной системы в целом).

Эксплуатационные испытания и эксплуатационные проверки (поверки) характеристик подтверждают, что данная измерительная система соответствует указанным диапазонам измерения, условиям эксплуатации, а масштабный коэффициент остается неизменным.

При этом, основными требованиями к устройству преобразования, системе передачи измеряемого сигнала и измерительному прибору, используемым в составе измерительной системы, является их стабильность в пределах специфицированных диапазонов в рабочих условиях, т.е. масштабный коэффициент измерительной системы должен оставаться стабильным в течение как можно большего периода времени.

Приписанный масштабный коэффициент измерительной системы определяется при заводских испытаниях посредством ее калибровки. Пользователь при заказе должен определить тесты, данные в этом стандарте, для того чтобы квалифицировать (сертифицировать) свою измерительную систем(ы).

Альтернативно пользователь может провести эксплуатационные испытания с помощью национального метрологического института (НМИ) или с помощью калибровочной лаборатории, аккредитованных на право проведения таких работ. Результаты испытаний должны быть зарегистрированы в паспорте измерительной системы.

Калибровки должны иметь прослеживаемость от национальных и/или международных эталонов. Пользователь должен быть уверен, что данные калибровки проводятся компетентным персоналом с использованием эталонных измерительных систем и соответствующих методов.

Примечание - Калибровки, проведенные НМИ или лабораторией, аккредитованной на право проведения таких работ, считаются легитимными, если они имеют прослеживаемость своих эталонов к национальным и/или международным эталонам.

4.2 График проведения эксплуатационных испытаний

Для обеспечения гарантированной точности измерительной системы, ее приписанный масштабный коэффициент(ы) должен подтверждаться результатами эксплуатационных испытаний. Интервал времени между эксплуатационными испытаниями должен базироваться на оценке динамики ее стабильности. Рекомендуется, чтобы эти испытания повторялись ежегодно, но не менее одного раза в пять лет.

Примечание - Большие интервалы между эксплуатационными испытаниями могут увеличить риск невыявленных изменений в измерительной системе.

Эксплуатационные испытания также должны проводиться после капитального ремонта измерительной системы и каждый раз, когда измерительная система должна применяться в нестандартной для нее схеме, не указанной в руководстве по ее применению.

Проведение эксплуатационных испытаний требуется и в том случае, когда эксплуатационная проверка показала, что приписанный масштабный коэффициент является ошибочным, при этом причина этого изменения должна быть исследована до проведения эксплуатационных испытаний.

4.3 График проведения эксплуатационных проверок (поверок)

Эксплуатационные проверки (поверки) должны проводиться через интервалы времени, которые определяются на основе анализа данных зарегистрированных в паспорте измерительной системы, позволяющих оценить ее стабильность. Интервал времени между последним эксплуатационным испытанием или последней эксплуатационной проверкой (поверкой) не должен превышать один год.

Чтобы последить за стабильностью новой или отремонтированной измерительной системы эксплуатационные проверки (поверки) следует проводить через короткие интервалы для того, чтобы проследить ее стабильность.

4.4 Требования к паспорту измерительной системы

4.4.1 Содержание паспорта измерительной системы

Результаты всех испытаний и проверок (поверок), включая условия при которых эти результаты были получены, должны содержаться в паспорте измерительной системы (на бумажном или/и электронном носителе, в соответствии с требованиями менеджмента качества или местными правилами), разработанном и заполняемом пользователем. Паспорт измерительной системы должен включать компоненты измерительной системы с их идентификацией и должен быть структурирован таким образом, чтобы характеристики измерительной системы можно было прослеживать.

Паспорт измерительной системы должен включать следующую информацию:

- общее описание измерительной системы;

- результаты типовых и приемо-сдаточных испытаний устройства преобразования, системы(ем) передачи измеряемого сигнала, измерительного прибора(ов) и, если проводились, на измерительную систему в целом;

- результаты эксплуатационных испытаний измерительной системы;

- результаты эксплуатационных проверок (поверок) измерительной системы.

Примечание - Описание измерительной системы обычно включает дату изготовления и условия применения, такие как номинальное рабочее напряжение, форма измеряемой волны или волн, диапазон(ы) переключения, время работы и специфицированная частота приложения импульсного напряжения. Для многих измерительных систем информация о системе соединений, таких как подвод высокого напряжения и расположение контура заземления, является достаточно важной. Если требуется, то приводится также описание на компоненты измерительной системы, включая, например, тип и их принадлежность к измерительной системе.

4.4.2 Исключения

На измерительные системы или их компоненты, изготовленные до даты издания настоящего стандарта, могут не распространяться требования на некоторые пункты типовых и приемо-сдаточных испытаний. В этом случае эксплуатационные испытания и проверки, проведенные в соответствии с более ранними изданиями стандартов, считаются действительными при условии, что они подтверждают стабильность масштабного коэффициента. Результаты этих предыдущих испытаний и проверок также вносятся в паспорт измерительной системы.

Для измерительных систем, включающих взаимозаменяемые единицы оборудования, может быть изготовлен единый паспорт измерительной системы, включающий все возможные комбинации, с минимальным дублированием. В частности, каждое преобразовательное устройство должно быть описано отдельно, а системы передачи измеряемого сигнала и измерительные приборы могут быть указаны обобщенно.

4.5 Условия эксплуатации

Измерительная система должна быть подключена непосредственно к вводам испытуемого объекта или таким образом, чтобы разность (падение) напряжения на вводах испытуемого объекта и измерительной системы была бы незначительной.

Примечание 1 - Паразитная связь между испытательной и измерительной цепями должна быть минимизирована.

Примечание 2 - Измерительная система для измерения токов должна подключаться последовательно к испытываемому объекту.

Измерительная система должна иметь неопределенность в пределах, нормированных в настоящем стандарте, в заданных рабочем диапазоне и рабочих условиях, приведенных в паспорте измерительной системы, а также в отсутствие влажности и загрязнения.

Если не определено иначе, то измерительные системы постоянного, переменного напряжений, а также токов должны быть спроектированы для непрерывного режима работы. В противном случае, время работы таких измерительных систем должно быть указано.

Примечание 3 - Рекомендуемое минимальное непрерывное время работы - 1 час.

Для импульсного напряжения должна быть указана максимальная скорость подачи импульсов.

Примечание 4 - Рекомендуемое минимальное значение максимальной скорости подачи - один или два импульса в минуту и выбирается в зависимости от указанного диапазона преобразовательного устройства.

Диапазон условий эксплуатации для компонентов измерительной системы должен соответствовать требованиям настоящего стандарта.

4.6 Неопределенность

Неопределенность всех измерений, сделанных в рамках настоящего стандарта, должна соответствовать рекомендациям Руководства ISO/IEC Guide 98-3.

Методики оценки неопределенностей, представленные в настоящем стандарте, взяты из Руководства ISO/IEC Guide 98-3. Эти упрощенные методики, приведенные в разделе 5 настоящего стандарта можно считать достаточными для приборов и измерительных цепей, и они обычно используются при проведении высоковольтных испытаний, кроме того, пользователи могут выбрать из Руководства ISO/IEC Guide 98-3 дополнительные методы, некоторые из которых описаны в Приложениях А и Б.

Как правило, за измеряемую величину принимают масштабный коэффициент измерительной системы, но в некоторых случаях проводят измерения других величин, таких как временные параметры импульсного напряжения и их соответствующие погрешности.

Примечание 1 - Для отдельных преобразовательных устройств существуют другие общепринятые измеряемые величины. Например, делитель напряжения характеризуется коэффициентом деления и его неопределенностью в рабочем диапазоне измерений. Трансформатор напряжения характеризуется масштабным коэффициентом, углом фазового сдвига и их соответствующими неопределенностями.

В соответствии с Руководством ISO/IEC Guide 98-3, неопределенность измерения рассчитывается посредством комбинации составляющих неопределенности по типу А и по типу В (см. 5.10, 5.11 и Приложение А). Составляющие неопределенности определяются по результатам измерений, из руководств по эксплуатации, сертификатов калибровки и по значимым результатам оценки влияющих факторов во время проведения измерений. Например, согласно разделу 5, такими влияющими факторами могут быть температура и влияние близости окружающих объектов. Если необходимо, то могут быть добавлены и другие влияющие факторы, такие как, например, ограниченная разрешающая способность измерительного прибора.

Примечание 2 - Разрешение измерительного прибора, ограниченное, например, одним или несколькими значимыми числами, может быть существенным источником неопределенности.

Обычно во время испытания прикладываемым напряжением, помимо неопределенности масштабного коэффициента, указанной в сертификате калибровки, полученной при его калибровке, еще необходимо учитывать и дополнительные влияющие факторы, с тем, чтобы получить неопределенность измерения значения испытательного напряжения.

Некоторые рекомендации по определению составляющих неопределенности, которые необходимо учитывать, и их комбинации, даны в разделе 5 Приложений А и Б. Неопределенность должна быть дана в виде расширенной неопределенности с вероятностью охвата приблизительно равной 95%, соответствующей коэффициенту охвата

2, при нормальном законе распределения.

Примечание 3 - В настоящем стандарте неопределенности масштабного коэффициента и измеряемого напряжения (согласно 5.2-5.10) выражаются относительными неопределенностями вместо абсолютных неопределенностей, рассмотренных в Руководстве ISO/IEC Guide 98-3. Пример непосредственного применения Руководства ISO/IEC Guide 98-3 и рассмотрение абсолютных неопределенностей для временных параметров представлены в 5.11, а также в приложениях А и Б.

      5 Испытания и требования к испытаниям сертифицируемой измерительной системы и ее компонентов

5.1 Общие требования

Приписанный масштабный коэффициент измерительной системы должен быть определен при ее калибровке в соответствии со спецификацией заводских или эксплуатационных испытаний. Приписанный масштабный коэффициент является единственным для специфицированного диапазона измерения. При необходимости может быть принято несколько рабочих диапазонов измерения с разными масштабными коэффициентами.

Также испытания импульсной измерительной системы должны показывать, что ее динамические характеристики соответствуют специфицированным измерениям и что уровень каких-либо помех меньше допустимых пределов.

Из-за крупногабаритных размеров оборудования и специфических условий эксплуатации, предпочтительно проводить испытания (калибровку, поверку) рабочей измерительной системы на месте ее эксплуатации посредством сличения с эталонной измерительной системой.

Малогабаритные измерительные системы и их компоненты могут быть транспортированы в другую лабораторию для испытаний (калибровки, поверки) по аналогичным условиям эксплуатации, схеме и при условии, что испытания на помехи при необходимости проводятся на месте эксплуатации оборудования.

Если преобразовательное устройство подвержено влиянию эффекта близости окружающих объектов, определяется и вносится в паспорт диапазон допустимых значений расстояний, при которых приписанный масштабный коэффициент остается в допуске. Могут быть установлены один или несколько диапазонов допустимых расстояний до ближайших объектов и соответствующих им масштабных коэффициентов.

Масштабный коэффициент сертифицируемой измерительной системы должен быть определен в специфицированном диапазоне измерений, предпочтительно методом сличения с эталонной измерительной системой. Однако, эталонная измерительная система не всегда приемлема для высоких напряжений, поэтому сличения могут проводиться и при напряжениях ниже 20% от специфицированного диапазона измерений, при условии, что будет проведено определение линейности сертифицируемой измерительной системы от этой точки до верхней границы ее специфицированного рабочего диапазона измерений. Для такого случая может быть использован один из методов, представленных в 5.3.

Все оборудование, используемое для определения масштабных коэффициентов измерительных систем, должно иметь калибровки (поверки), прослеживаемые от национальных или/и международных эталонов.

Примечание - Калибровку, проведенную НМИ или лабораторией, аккредитованными на данные виды работ, считают прослеживаемой к национальным или/и международным эталонам.

Условия, значимые для результата калибровки (поверки) сертифицируемой измерительной системы, должны быть указаны в паспорте измерительной системы.

5.2 Калибровка - определение масштабного коэффициента

5.2.1 Калибровка сертифицируемых измерительных систем методом их сличения с эталонной измерительной системой (предпочтительный метод)

5.2.1.1 Метод сличения

Масштабные коэффициент(ы) определяют(ся) для полностью укомплектованной измерительной системы методом ее сличения с эталонной измерительной системой.

Входное напряжение, используемое при калибровке, должно быть напряжением того же типа, частоты и формы сигнала, как и предписанное измеряемое напряжение. Если это условие не может быть выполнено, то в этом случае необходимо оценить влияние дополнительных составляющих относительной неопределенности.

При сличении эталонная измерительная система, прослеживаемая от НМИ, должна быть подключена параллельно с калибруемой измерительной системой. Следует соблюдать осторожность и избегать соединений через цепь заземления между преобразовательным устройством(ами) и системой(ами) измерения. Регистрация результатов с обеих систем должна производиться одновременно. Значение входной величины, полученной при каждом измерении эталонной измерительной системой, делится на соответствующее значение, полученное с измерительного прибора испытуемой системы для получения значения

, т.е. ее масштабного коэффициента. Процедура повторяется

раз для получения среднего значения

масштабного коэффициента испытуемой измерительной системы для заданного уровня напряжения

. Среднее значение рассчитывают по формуле

.

Среднеквадратическое стандартное отклонение

значения масштабного коэффициента

рассчитывают по формуле

,

а относительную стандартную неопределенность по типу А,

, среднего значения масштабного коэффициента

, рассчитывают по формуле, представленной в приложении А настоящего стандарта, т.е.

.

Примечание 1 - Обычно достаточно

10 измеренных значений.

Примечание 2 - Для измерения постоянного и переменного напряжений следует приложить напряжение и зарегистрировать

измеренных значений, или подавать напряжение

раз, каждый раз регистрируя измеренное значение. Для импульсных напряжений измеряют

приложенных импульсов.

Измерительная система с несколькими специфицированными рабочими диапазонами измерения (например, делитель напряжения с несколькими низковольтными плечами) или разными системами передачи измеряемого сигнала, должна быть калибрована на каждом диапазоне и для каждой системы передачи измеряемого сигнала. Измерительные системы с вторичными аттенюаторами могут быть калиброваны только для одной конфигурации, при условии, что при других конфигурациях и при других испытаниях нагрузка на выходе преобразовательного устройства остается постоянной. Для таких случаев полный диапазон вторичного аттенюатора(ов) должен быть калиброван отдельно.

Масштабный коэффициент должен быть определен в пределах специфицированного диапазона измерения одним или несколькими методами, описанными в 5.2.1.2 (предпочтительно), 5.2.1.3 и 5.2.2.

5.2.1.2 Сличения в полном специфицированном диапазоне измерений

Это испытание включает одновременное определение масштабного коэффициента и определение линейности. Определение масштабного коэффициента должно быть сделано методом непосредственного сличения с эталонной измерительной системой на минимальном и максимальном уровнях принятого рабочего диапазона измерения, и еще, по крайней мере, в трех, приблизительно равно расположенных промежуточных значениях (рисунок 2). При этом приписанный масштабный коэффициент

принимают равным среднему значению всех масштабных коэффициентов

, зарегистрированных при

уровнях напряжений

, для

5.

Рисунок 2 - Калибровка методом сличения в полном специфицированном диапазоне измерения

Стандартная неопределенность при определении значения приписанного масштабного коэффициента

рассчитывается по наибольшему значению из полученных стандартных неопределенностей по типу А (рисунок 3)

.

Рисунок 3 - Бюджет составляющих неопределенности при калибровке (пример для 5 уровней напряжения)

Влияние нелинейности масштабного коэффициента

оценивается, как стандартная неопределенность по типу В и выражается формулой

.

Примечание 1 - Округленное значение

может быть принято за масштабный коэффициент, если разность между

и

вводится в виде бюджета неопределенности по типу В при оценке расширенной неопределенности масштабного коэффициента

.

Примечание 2 - Отдельные масштабные коэффициенты и их неопределенности при

уровнях напряжения должны быть указаны в сертификате калибровки.

5.2.1.3 Сличение в случае, когда диапазон напряжения сертифицируемой измерительной системы превышает диапазон напряжения эталонной измерительной системы

Когда установленный диапазон напряжения превышает возможности эталонной измерительной системы, масштабный коэффициент определяют методом сличения до максимального значения напряжения эталонной измерительной системы. Сличение начинают при напряжении от минимально возможного предела специфицированного диапазона измерения, например, от 20% верхнего диапазона измерения (рисунок 4).

Рисунок 4 - Калибровка методом сличения с дополнительным испытанием на линейность

В этом случае к методу непосредственного сличения следует добавить метод проверки линейности согласно 5.3. Тогда, при использовании измерительной системы, составляющая неопределенности, полученная при методе проверки линейности, должна быть включена в расчет неопределенности измерения, см. 5.10.3.

Сличение с эталонной измерительной системой проводят при

2 уровнях напряжения, где максимальный уровень равен максимальному напряжению эталонной измерительной системы. Испытание линейности проводят при

2 уровнях напряжения, где первый из уровней обязательно должен быть равен максимальному уровню напряжения проведенного непосредственного сличения (см. 5.3).

Другие уровни напряжения выбирают таким образом, чтобы они включали, по крайней мере, минимальный (непосредственное сличение) и максимальный (проверка линейности) уровни специфицированного диапазона измерения, т.е.

.

Приписанный масштабный коэффициент

принимается равным среднему значению всех масштабных коэффициентов, зарегистрированных эталонной измерительной системой при непосредственном сличении:

.

Стандартная неопределенность по типу А масштабного коэффициента

принимается по наибольшему из полученных на разных уровнях значений неопределенности

, по формуле:

,

а влияние составляющей неопределенности от нелинейности оценивается по формуле:

.

Примечание  - Округленное значение

может быть принято за приписанный масштабный коэффициент, если разность между

и

вводится в виде составляющей бюджета неопределенности по типу В в оценке расширенной неопределенности масштабного коэффициента

.

5.2.2 Определение масштабного коэффициента измерительной системы методом его расчета из масштабных коэффициентов ее компонентов (альтернативный метод)

Приписанный масштабный коэффициент измерительной системы может быть определен как производная из масштабных коэффициентов: преобразовательного устройства, системы передачи измеряемого сигнала, какого-либо вторичного аттенюатора и измерительного прибора.

Масштабный коэффициент преобразовательного устройства и системы передачи измеряемого сигнала или их комбинации может быть измерен одним из методов, приведенных ниже. Для системы передачи измеряемого сигнала, состоящей только из кабелей, отдельное проведение испытаний не требуется. Масштабный коэффициент измерительного прибора определяется согласно соответствующему стандарту (см., например, IEC 61083-1 и 61083-2) или посредством калибровки и испытания, указанных в разделе 5 настоящего стандарта.

Определение масштабного коэффициента компонента системы может быть выполнено одним из следующих методов:

- метод сличения с эталонным компонентом (например, делитель напряжения сличают с эталонным делителем напряжения) или применяют точный низковольтный калибратор;

- метод одновременного измерения входных и выходных величин;

- мостовой метод или точные измерения масштабного коэффициента на низком напряжении;

- метод вычисления, основанный на измерениях полных сопротивлений.

Примечание 1 - Следует удостовериться, что паразитная емкость или паразитная связь, а также взаимное влияние компонентов системы учтены при измерениях.

Для каждого компонента измерительной системы должна быть проведена оценка составляющих неопределенности по типу А и по типу В (см. 5.2 и 5.9) и рассчитана суммарная неопределенность для каждого компонента (см. 5.10) с учетом неопределенностей используемых для калибровки измерительных устройств.

Примечание 2 - Оценка составляющих неопределенности методом покомпонентной калибровки требует анализа каждого компонента системы в полном диапазоне рабочих условий - напряжение, температура,  эффект близости от окружающих объектов и т.д. - которые могут повлиять на результат. Этот анализ является сложным и требует глубокого понимания измерительного процесса.

Расширенную неопределенность для измеряемого напряжения получают комбинацией суммарных неопределенностей всех компонентов согласно Руководству ISO/IEC Guide 98-3 (см. приложения А и Б, пример Б.2).

Оценка неопределенности измерения временного параметра должна применяться согласно 5.11 и соответствовать методу оценки при измерении напряжения.

5.3 Испытание на линейность

5.3.1 Применение

Испытания на линейность предназначены для подтверждения достоверности масштабного коэффициента в диапазоне от максимального напряжения, на котором проводилась калибровка непосредственным сличением с эталонной измерительной системой согласно 5.2.1.3 до верхнего предела специфицированного диапазона измерения (рисунок 4).

При испытании на линейность выходной сигнал сертифицируемой измерительной системы должен сравниваться с данными прибора или с показаниями какой-либо другой измерительной системы, которые имеют проверенную линейность, или которые могут считаться линейными во всем специфицированном диапазоне напряжения (см. 5.3.2). Невозможность проверить линейность при помощи этого метода не обязательно является подтверждением нелинейности системы. Однако при этом следует выбрать другое подходящее испытание на линейность. Соотношение значений между измерительной системой и сличаемыми с ней прибором или системой должно быть установлено согласно 5.2.1.1 для

различных уровней напряжения, т.е. от уровня, при котором уже был определен масштабный коэффициент до верхнего предела специфицированного диапазона измерения (рисунок 4).

Оценка нелинейности основана на максимальном отклонении коэффициентов

от его среднего значения

при

отношений измеряемого испытуемой системой напряжения к соответствующему напряжению сличаемого линейного прибора. Максимальное отклонение принимают как неопределенность по типу В в оценке стандартной неопределенности в случае, когда применяется проверка нелинейности масштабного коэффициента в расширенном диапазоне напряжений (Рисунок 5).

.

,

- масштабные коэффициенты, определенные при калибровке с помощью эталонного делителя в диапазоне калибровки;

,

- стандартные неопределенности масштабных коэффициентов

и

;

- среднее значение

и

;

...

- отношения, определенные в расширенном диапазоне напряжения при испытании на линейность:

- среднее значение отношений, определенное с помощью линейного прибора, в расширенном диапазоне напряжения;

- стандартная неопределенность по типу В, вызванная нелинейностью масштабного коэффициента в расширенном диапазоне напряжений.

Рисунок 5 - Испытание измерительной системы на линейность с помощью линейного прибора в полном диапазоне напряжений

5.3.2 Методы испытания на линейность

5.3.2.1 Сличение с сертифицированной измерительной системой

Выход испытуемой измерительной системы может быть проверен сравнением с выходом уже сертифицированной измерительной системы согласно процедурам, описанным в 5.3.1. При этом линейность сертифицированной измерительной системы должна быть установлена эталонным методом в ходе ее калибровки, согласно 5.2.

5.3.2.2 Сличение с входным напряжением линейного высоковольтного генератора

Выход испытуемой измерительной системы должен сравниваться с напряжением линейного высоковольтного генератора с учетом уровней напряжения, указанных в 5.3.1.

Примечание 1 - Этот метод достаточно часто применяется, когда имеется возможность измерения зарядного напряжения многоступенчатого импульсного генератора или измерения входного переменного напряжения многоступенчатого генератора постоянного напряжения.

Примечание 2 - Следует обратить внимание на то, чтобы все ступени генератора напряжения имели равномерную зарядку. Необходимо выдерживать достаточное время для полной зарядки всех ступеней до запуска генератора.

5.3.2.3 Сличение с выходом прибора для измерения напряженности электрического поля (зондом электрического поля)

Испытуемая измерительная система может быть проверена сравнением с системой измерения напряженности электрического поля, которая предназначена для измерения напряженности электрического поля, выполненной таким образом, что напряженность электрического поля пропорциональна измеряемому напряжению. Система измерения электрического поля должна обеспечивать передаточную характеристику, соответствующую типу измеряемого напряжения.

Примечание 1 - Метод применим до напряжения возникновения короны (см. IEC 60270).

Примечание 2 - Метод применим как для напряжения переменного тока, так и для импульсных напряжений.

5.3.2.4 Сличение со стандартным разрядником в соответствии с IEC 60052

Измерительная система переменного напряжения или измерительная система грозовых и коммутационных импульсов могут быть проверены сличением со сферическим разрядником. При проверке измерительной системы постоянного напряжения используют разрядник стержень-стержень. В обоих случаях сличение проводится согласно требованиям IEC 60052.

Проверку линейности следует проводить за достаточно короткое время, чтобы не допустить изменения условий окружающей среды и не вводить в расчет соответствующие поправки. В противном случае необходимо вводить поправки, основанные на зарегистрированных атмосферных условиях согласно IEC 60060-1.

5.3.2.5 Метод для многосекционных преобразовательных устройств (делителей напряжения)

Для преобразовательных устройств, состоящих из нескольких идентичных высоковольтных секций (ступеней), следует проводить следующие испытания:

- испытания на полностью собранном образце устройства (оборудованном экранами) согласно требованиям разделов 6-9;

- измерение емкости или/и сопротивления каждой высоковольтной секции прикладыванием напряжения для 5 равноудаленных уровней (аналогично, как указано в 5.2.1.2). При этом масштабный коэффициент рассчитывают для каждого уровня напряжения из значений емкости или/и сопротивления и соответствующих им значений плеча низкого напряжения;

- проверка преобразовательного устройства в сборе на предмет влияния короны и других влияющих факторов на верхнем пределе рабочего диапазона измерения.

Примечание - Значимыми влияниями являются видимые или слышимые эффекты короны или наличие тока утечки.

5.4 Динамические характеристики

5.4.1 Общие положения

Передаточная характеристика компонента или измерительной системы в целом должна быть определена в условиях, соответствующих условиям эксплуатации, в частности, с учетом расстояний до заземленных и находящихся под напряжением конструкций. Рекомендованными методами являются определение амплитудно-частотной характеристики для измерительных систем постоянного и переменного напряжений, и определение масштабных коэффициентов и временных параметров импульсных напряжений для нижней и верхней границ в верхнем и нижнем диапазонах значений номинального временного диапазона для импульсных напряжений (5.4.3). Дополнительная информация для измерений переходной характеристики представлена в приложении В.

Определение относительной стандартной неопределенности по типу В применительно к динамическим характеристикам задано формулой

,

где

- количество значений измеренного масштабного коэффициента в пределах частотного диапазона или в пределах диапазона временных импульсных параметров, соответствующих номинальному временному диапазону;

- индивидуальный масштабный коэффициент для каждого измерения;

- среднее значение масштабного коэффициента в границах номинального временного диапазона.

5.4.2 Определение амплитудно-частотной характеристики

Измерительная система или ее компонент подвергаются воздействию синусоидального входного сигнала известной амплитуды (обычно на низком уровне) и при этом измеряется выходной сигнал. Данное измерение повторяется в соответствующем диапазоне частот. Отклонение масштабного коэффициента оценивают в соответствии с указанной выше формулой (5.4.1).

5.4.3 Метод сравнения сертифицируемой импульсной измерительной системы напряжения с эталонным импульсным напряжением

Сравнения с эталонным импульсным напряжением при определении масштабного коэффициента согласно 5.2 используют в пределах номинального временного диапазона и затем производят оценку бюджета неопределенности напряжения и временных параметров измерения согласно формуле 5.4.1.

Примечание - Дополнительная информация по определению и оценке переходных характеристик представлена в приложении В.

5.5 Краткосрочная стабильность

К испытуемой измерительной системе должно непрерывно (или в случае импульсных испытаний со специфицированной частотой приложения) прикладываться максимальное напряжение специфицированного диапазона измерения в течение периода, соответствующего предполагаемому применению. Масштабный коэффициент должен быть измерен до подачи напряжения и сразу же после снятия напряжения (в пределах 10 мин).

Примечание 1 - Испытание краткосрочной стабильности предназначено для проверки влияния самонагрева преобразовательного устройства.

Примечание 2 - Период подачи напряжения не должен превышать рабочее время эксплуатации, но может быть сокращен до периода достаточного до достижения температурного равновесия.

Результатом испытания является оценка изменения масштабного коэффициента в пределах времени приложения напряжения, которая выражается неопределенностью по типу В и оценивается как

,

где

и

- масштабные коэффициенты, определенные до и после испытаний краткосрочной стабильности.

5.6 Долгосрочная стабильность

Для продолжительного временного интервала должна быть рассчитана и оценена долгосрочная стабильность масштабного коэффициента, которая обычно оценивается расчетом неопределенности за планируемый период эксплуатации (обычно до следующей калибровки),

(

). Оценка должна быть основана на данных производителя или результатах серии эксплуатационных испытаний. Результатом оценки является степень изменения приписанного масштабного коэффициента. Данная оценка входит в стандартную неопределенность по типу В

,

где

и

- масштабные коэффициенты двух последовательных эксплуатационных испытаний за период времени от

до

.

В случаях, когда доступны результаты нескольких эксплуатационных испытаний, долгосрочная стабильность может быть охарактеризована составляющей неопределенности по типу А

,

где

- результаты повторных эксплуатационных испытаний масштабных коэффициентов;

- среднее значение масштабных коэффициентов;

- средний временной интервал.

Примечание - За интервал испытания долгосрочной стабильности обычно принимают один год.

5.7 Температурная зависимость

Масштабный коэффициент измерительной системы может зависеть от изменений температуры окружающего воздуха. Это влияние определяется экспериментально путем определения масштабного коэффициента при различных значениях температуры окружающего воздуха или обработкой данных, основанных на особенностях ее компонентов. Результаты испытаний или расчетов следует включать в паспорт измерительной системы.

Результатом испытаний или расчетов является оценка степени изменений масштабного коэффициента в зависимости от температуры окружающего воздуха. При этом относительная стандартная неопределенность по типу В оценивается по формуле

,

где

- масштабный коэффициент при заданной температуре;

- масштабный коэффициент при температуре во время калибровки.

Примечание 1 - Если отклонение

от

больше, чем 1%, то рекомендуется применить температурную коррекцию масштабного коэффициента.

Примечание 2 - Влияние самонагрева относится к испытанию краткосрочной стабильности.

Примечание 3 - Поправочный температурный коэффициент, применяемый к масштабному коэффициенту, имеет смысл использовать для случаев, когда температура окружающего воздуха изменяется в широком диапазоне. Температурная коррекция является неопределенностью

поправочного температурного коэффициента и также может быть учтена как составляющая неопределенности.

5.8 Эффект близости окружающих объектов

Изменения масштабного коэффициента преобразователя или характеристик измерительного прибора из-за эффектов близости окружающих объектов могут быть определены измерениями, выполненными при различных расстояниях этих измерителей до заземленных и находящихся под напряжением конструкций.

Результатом испытания является оценка степени изменения масштабного коэффициента, которая может быть выражена составляющей стандартной неопределенности по типу В и рассчитана по формуле

,

где

и

- масштабные коэффициенты при максимальном и минимальном расстоянии до других объектов.

Примечание 1 - Различные значения

могут быть даны для разных диапазонов расстояний.

Примечание 2 - Некоторые испытательные лаборатории могут выбрать для сертификации их измерительных систем одно или несколько определенных расстояний или диапазон расстояний.

5.9 Проверка влияния программного обеспечения

Способ обработки и оценки измеренных данных с помощью программного обеспечения может оказывать влияние на неопределенность измерения. Оценка программного обеспечения производится путем анализа результатов испытания с установленными эталонными значениями. Тестовые данные для импульсных напряжений представлены в IEC 61083-2.

Результатом оценки является определение степени влияния обработки тестовых данных, что выражается составляющей

относительной стандартной неопределенности по типу В.

5.10 Расчет неопределенности масштабного коэффициента

5.10.1 Общие положения

Ниже представлена упрощенная процедура определения расширенной неопределенности приписанного масштабного коэффициента

измерительной системы. Она основана на нескольких допущениях, которые в большинстве случаев могут быть правомерными, но должны быть подтверждены в каждом отдельном случае. Основные допущения:

a) нет взаимной зависимости между измеряемыми величинами;

b) предполагается, что стандартные неопределенности, рассчитанные методом по типу В, имеют прямоугольный (равномерный) закон распределения;

c) наибольшие три составляющие неопределенности в бюджете неопределенности имеют приблизительно равное значение.

Эти допущения позволяют произвести процедуру оценки расширенной неопределенности масштабного коэффициента

, как при калибровке измерительной системы, так и при ее использовании для проведения измерений.

Расширенная неопределенность калибровки

складывается из неопределенности эталонной измерительной системы и наличия других влияющих величин, таких как, например, стабильность эталонной измерительной системы и ее климатическая стабильность во время калибровки.

В свою очередь расширенная неопределенность измерения

определяемой величины складывается из неопределенности калибровки масштабного коэффициента сертифицированной измерительной системы и наличия других влияющих величин, представленных в 5.10.3, таких как, например, стабильность сертифицированной измерительной системы и ее климатическая стабильность во время измерения, поскольку эти факторы, как правило, не учитываются в сертификате калибровки (калибровка проводится при нормальных условиях).

Другие методы оценки неопределенности указаны в Руководстве ISO/IEC Guide 98-3, а также в приложениях А и Б.

5.10.2 Неопределенность калибровки

Относительная расширенная неопределенность калибровки масштабного коэффициента сертифицируемой измерительной системы

рассчитывается из неопределенности эталонной измерительной системы и неопределенностей по типу А и по типу В, представленных в настоящем разделе

,

где  

2 - коэффициент охвата для приблизительно 95% вероятности и нормального закона распределения;

- суммарная стандартная неопределенность масштабного коэффициента эталонной измерительной системы, определенная при ее калибровке;

- неопределенность по типу А, рассчитанная при определении масштабного коэффициента сертифицируемой измерительной системы;

- составляющая стандартной неопределенности от нелинейности, выявленная в ходе калибровки масштабного коэффициента сертифицируемой измерительной системы (см. 5.2);

- составляющие суммарной стандартной неопределенности масштабного коэффициента, вызванные

-й влияющей величиной и оцениваемые, как составляющие неопределенности по типу В (Приложение А). Все эти составляющие относятся к эталонной измерительной системе и исходят от ее нелинейности, краткосрочной и долгосрочной нестабильности, и других влияющих величин, и определяются либо посредством дополнительных измерений, либо оценкой по другим источникам данных в соответствии с 5.3-5.9.

Необходимо также учитывать факторы, влияющие на сертифицируемую измерительную систему, такие как, ее долгосрочная стабильность и разрешающая способность измерения, если они имеют существенное значение в ходе ее калибровки.

Примечание - Если калибровка проводится на полном специфицированном диапазоне измерения (см. 5.2.1.2), отдельного испытания на линейность не требуется (см. 5.3).

В случаях, когда перечисленные выше допущения не применимы, используют методы, указанные в приложении А или, если необходимо, методы, указанные в Руководстве ISO/IEC Guide 98-3.

Количество

составляющих неопределенности по типу В может отличаться для разных типов испытательных напряжений (разделы 6-9). Подробная информация по составляющим неопределенности по типу В дана в соответствующих разделах.

Если масштабный коэффициент сертифицируемой измерительной системы рассчитывается из коэффициентов ее компонентов (5.2.2), то стандартная неопределенность калибровки компонентов должна быть объединена с неопределенностями, выявленными для условий эксплуатации измерительной системы и ее окружающей среды (см. приложение А).

5.10.3 Неопределенность измерения при применении сертифицированной измерительной системы

Пользователь сертифицированной измерительной системы несет ответственность за оценку расширенной неопределенности измерения значения испытательного напряжения, а также при калибровке других, менее точных измерительных систем, и, если данная оценка будет дана для другого диапазона условий измерения, отличного от указанного в сертификате калибровки сертифицированной измерительной системы.

Относительную расширенную неопределенность измерения значения испытательного напряжения

рассчитывают из суммарной стандартной неопределенности приписанного масштабного коэффициента, определенного при калибровке сертифицированной измерительной системы, и из дополнительных составляющих неопределенности по типу В, как это разъяснено в настоящем разделе,

,

где  

2 - коэффициент охвата для приблизительно 95% вероятности и нормального закона распределения:

- суммарная стандартная неопределенность измерения с помощью применяемой сертифицированной измерительной системы, действительная в течение запланированного времени использования, например, интервала времени между калибровками:

- суммарная стандартная неопределенность масштабного коэффициента сертифицированной измерительной системы, определенная при ее калибровке;

- составляющие суммарной стандартной неопределенности масштабного коэффициента сертифицированной измерительной системы, вызванные

-ой влияющей величиной (фактором) и оцениваемые, как составляющие неопределенности по типу В. Эти составляющие относятся к нормальным условиям эксплуатации сертифицированной измерительной системы и исходят от ее нелинейности, краткосрочной и долгосрочной нестабильности, и других влияющих величин, и определяются либо посредством дополнительных измерений, либо оценкой по другим источникам данных в соответствии с 5.3-5.9.

Также необходимо учитывать факторы влияния, которые могут относиться и к испытуемой измерительной системе при ее калибровке с помощью сертифицированной измерительной системы, например, такие, как ее разрешающая способность измерения, стабильность и др., если они имеют существенное значение при измерении заданного параметра.

Примечание - Сертификат калибровки может содержать как информацию по неопределенности калибровки

, так и значение относительной расширенной неопределенности измерения испытательного напряжения

в случае, когда сертифицированная измерительная система используется для предписанных условий применения.

В случае, когда перечисленные в 5.10.1 допущения не приемлемы, используют методы, указанные в приложении А или, если необходимо, методы, указанные в Руководстве ISO/IEC Guide 98-3.

Количество

составляющих неопределенности по типу В может отличаться для разных типов испытательных напряжений (разделы 6-9, параметры напряжения и временные параметры).

5.11 Расчет неопределенности измерения временных параметров (только для импульсного напряжения)

5.11.1 Общие положения

Сертифицированная измерительная система импульсных напряжений должна измерять временные параметры (

,

,

,

) в указанных пределах неопределенности, при условии, что измеряемый параметр находится внутри ее предписанного номинального временного диапазона. Для времени нарастания (длительности переднего) фронта таким обычно является его номинальный временной диапазон времени нарастания (длительности переднего) фронта. Экспериментальное подтверждение измерения временных характеристик может быть достигнуто либо методом сличений, либо покомпонентным методом. Также данное подтверждение может быть достигнуто расчетным методом с использованием метода свертки, основанного на экспериментальной переходной характеристике (приложения В и Г).

Основная процедура оценки временных параметров и их неопределенностей дана для времени нарастания (длительности переднего) фронта

, определяемого методом сличения (см. пример в разделе Б.3). Такая же процедура оценки также приемлема и для других временных параметров.

Примечание - Следует помнить, что оценку результатов неопределенности временных параметров дают в абсолютных значениях неопределенности.

5.11.2 Неопределенность временных параметров при калибровке сертифицируемой измерительной системы

Время нарастания (длительность переднего) фронта

при количестве

импульсов напряжений следует оценивать для испытуемой (калибруемой) сертифицируемой измерительной системы, обозначенной

по эталонной измерительной системе, обозначенной

, одновременным измерением параметра. При этом точность эталонной измерительной системы должна быть такова, чтобы ее погрешность можно было не учитывать (см. примечание 3). Среднее значение результата погрешности времени нарастания (длительности переднего) фронта рассчитывают по формуле

,

а среднеквадратическое стандартное отклонение этого результата рассчитывают по формуле

,

где

-

-я разность времени нарастания (длительности переднего) фронта, измеренная системами

и

.