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1、电力设备在线监测装置校准规范变压器油中溶解气体在线监测装置（征求意见稿）不确定度分析报告2022年2月1测量模型12测量不确定度主要来源13各分量的不确定度评定1由在线监测装置测量重复性引入的不确定度分量Ug(Ci) 13.1 由实验室气相色谱仪检测误差引入的不确定度分量Urel(Cs) 23.2. 1数学模型23. 2. 2不确定度传播率2不确定度来源33. 2. 4标准不确定度评定34. 5合成标准不确定度64合成标准不确定度65相对扩展不确定度7变压器油中溶解气体在线监测装置油中乙快气体含量的不确定度分析报告依据JJF 1059.1-2012测量不确定度评定与表示中规定的方法，对相对测
2、量误差进行测量结果的不确定度评定。以油中乙快气体的测量误差作为例如分 析。1测量模型本校准规范测量误差的测量模型见公式(1)和公式(2)：c = G Cs(1)Q-Q x 100%(2)x Cs式中：AC绝对测量误差，UL/L；Cx相对测量误差，%;G 变压器油中溶解气体在线监测装置检测值，pL/L；Cs实验室气相色谱仪检测值，gL/Lo2测量不确定度主要来源在线监测装置油中溶解气体组分浓度测量误差的主要不确定度来源有:a)由在线监测装置测量重复性引入的相对标准不确定度分量小鼠Q)；b)由实验室气相色谱仪检测误差引入的相对标准不确定度分量(Cs)；3各分量的不确定度评定3.1由在线监测装置测量
3、重复性引入的不确定度分量 9(G)重复性引入的测量不确定度分量用测量结果的相对实验标准差表示，见式 (3),(3)(3)S(CD _ 1 v fe/Q-c)2 二 zC C n-1式中:ureZ(q.j屡次测量结果的相对实验标准差; s(G)测量标准偏差；C测量n次平均值；G第i次测量值。n测量次数。3. 2由实验室气相色谱仪检测误差引入的不确定度分量%e,(Cs)3. 2.1数学模型根据GB/T 17623-2017绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法中 对顶空取气法油中溶解气体浓度计算公式，实验室气相色谱仪检测得到的油中乙 快气体的浓度计算公式见式(4)所示cc2h2 = 0.929
4、x x CC2ti2S xhxV(4)h =(5)he2H25V = 1.02+4(6)V = VgX(7)9 g 273+tVo = Voxl + 0.0008 x (50 - t)(8)式中：0.929油样中溶解气体浓度从50C校正到20C时的温度校正系数P试验时的大气压力，kPaG2H2s一一气体标准物质中乙快气体的浓度，HL/L%2H2.样品气中乙快气体含量的平均峰高，rnv冗2H2s一一标准物质中乙快气体含量的平均峰高，rnv1.02一一50时，乙快气体的奥斯特瓦尔德系数%室温人 试验压力下平衡气体体积，mLVg一一50团，试验压力下平衡气体体积，mLVq室温t时所取油样体积，mL以
5、一一50回，试验压力下试油体积，mL。3. 2. 2不确定度传播率组合类似影响因素，将输入量P、Cc2H26、人h重复性因素组合在一起，归 入为输入量Cs的重复性因素，因此不需分别评定各输入量重复性引入的不确 定度分量，而是直接评定乙焕气体Cs重复性引入的不确定度分量。由式(4)可知，输入量P、Cc2H2S、，、h输入量互不相关。其相对合成不确定度传播率见式(9),%ei(Cs) = c3ureZ(P)2 + c4urel(CC2H2s)2 + csurel(y)2 + c6Urel(h)2 +1c7wreZ(ep) 1c7wreZ(ep) (9)灵敏系数 C3 = l, C4=l,。5 =
6、1, C = lf C = lo3. 2. 3不确定度来源乙快气体%(Cc2H2)不确定度来源有以下4个方面：(1)实验时大气压力测量引入的相对标准不确定度%el。)；(2)标准乙焕气体浓度引入的相对标准不确定度%/品2%。；(3) 50,试验压力下体积引入的不确定度.(匕)；(4)测量峰高引入的不确定度6囱(%)；(5)乙快气体浓度检测重复性引入的相对标准不确定度%/力ep)标准不确定度评定3. 2. 4. 1大气压力引入的不确定度%el(P)使用盒式空气压力表检测实验大气压力，最大允许误差为MPEi，假设其服从均匀分布，k = V3,以公式(10)计算标准不确定度。实验室盒式空气压力表证书
7、允差MPE为0.127%,计算由大气压力引入的不确定度Ug(P)为:urelm =愕1 =等=。73%(10)3. 2. 4. 2标准物质引入的不确定度%/Cc2H2.S)采用经国家质量监督检验检疫总局授权厂家生产的标准气体。气体相对扩展 不确定为MPE2以及包含因子k。以公式(11)计算标准不确定度。气体标准物质 校准证书，允差MPE2为2%, k=2,计算由标准物质引入的不确定度Urel(Cc2H2.S)为:%(%)=等=芋=1,。(11)3. 2.4. 3 50,试验压力下体积引入的不确定度%(，)由公式(6) - (8)可知，输入量和明为相互独立操作，互不相关，那么，引 入的相对标准不
8、确定度可以式(12)计算得到Urel（V）=卜8%（玲）+ c9Uret（V2 = Jrel（玲）+ urei（V2（12）式中。8=1，C9=-lo50C,试验压力下体积引入的不确定度Urei（V）包含，5ml取气注射器刻度引 入的不确定度Urel（g）、100ml取油注射器刻度引入的不确定度%鼠。）和环境温度 引入的不确定度小囱（1）。（1） 5mL取气注射器刻度引入的不确定度小鼠9）。根据GB/T 17623-2017标 准要求，使用5mL玻璃注射器提取油气别离后的平衡气体。5mL玻璃注射器相对 允差为MPE3,假设其服从均匀分布，k = V3,以公式（13）计算注射器刻度的不确定度。5
9、mL注射器校准证书允差为0.8%,由5mL取气注射器刻度引入的不确 定度”re屋。）为:线（。）IMP&I0.8%=0.462%(13)（2） 100ml取油注射器刻度引入的不确定度小以0）。根据GB/T 17623-2017标准要求，使用100mL玻璃注射器准确推至40mL。100mL玻璃注射器相对允差为MPEs，假设其服从三角分布，k = V6,以公式（14）计算100mL注射器刻度的 不确定度。100ml注射器校准证书允差MPE4为0.25% （40mL刻度），由100mL注 射器刻度引入的不确定度小加。）为：/、 MPE4 0.25%、rel（0）=尸= 尸- = 0.102%（14）
10、V6 V6（3）环境温度引入的不确定度。环境温度由温度计测量，数显式温 度计的最大允许误差为MPEs，假设其服从均匀分布，k = V3,以公式（15）计 算标准不确定度。数显温度计准证书允差为1%,由环境温度引入的不确定度 “re】。）为= 0.577%（15）由于5ml取气注射器刻度引入的不确定度 rei（g）、100ml取油注射器刻度引 入的不确定度小鼠。）和环境温度引入的不确定度小鼠。互不相关。可由式（16） 计算50,试验压力下体积引入的不确定度小，）Urel（V） = J5（方）I + urei（V2 =+ %e/（。）+ %e/Q） =0.746% （16）3. 2. 4.4测量峰
11、高引入的不确定度由外标检测法可知，峰高屏2H21、屏2%由同一台气相色谱仪检测，根据公式（5）峰高引入的不确定度小%）可由式（17）得到%el（h）=1kl0”，（自22.） CllWreZ（C2H25） + 2cl0。11丁（瓦22/Q2H2.s）“rel（c2H21）小线（八C2H2.s）（17）式中 Cio = l,。相关系数厂（雇2% 峪入）可由式相8）计算得到丁 （五c2H2.J丁 （五c2H2.Jhe2H25）左二式九 一2,2.厂 区2%）（225 -，2,25）J2昌Sc2H2 shc2H2.s）2 2jl（hc2H2.jj -he2H2p2（18）用同一气相色谱仪分别对乙怏气
12、体标准物质和油中乙焕气体峰高进行检测, 检测数据见表1。表1乙快气体标准物质和油中乙快气体峰高检测数据单位（H1V）序号12345678910均值气体标准物质 （五 C2 H2S）20. 52720. 52820. 80420. 90620.91620. 94521.01721.0221. 05321.05320. 877绝缘油（he2H2.P2. 3892. 4072.4172. 422.4262. 4272.3752.4162. 4212.4192.412s（品“2.S）= J10X（；1）鹉（除2 - Ec2H2,s）2=0. 063mv S（辰2H2.） = Jiox（1）鹉（降刈一显
13、2电尸=6 0O5mv 2昌（he2H2.s.i 一 %2H2.S）（he2H2.i.i - hc2H2,i）=0-009mvS=i（hc2H2S,-hC2H2,s）2=0.359mv2H2.ii L2H2.i）2=O.003mv所以相关系数r(h , h ) =2Kl(：-22.厂府，2月2.)(五一2H2.S-C22.S) _-QQ9 =q 31QQ匹(hc2H2.s,-HC2H2,s)(hc2H2,i.j-Kc2H2,i)2 - V-359X0003-,根据式(17)计算得到小鼠=0.315%3. 2.4. 5乙快气体含量检测重复性引入的相对标准不确定度Um(frep)实验室气相色谱仪对
14、绝缘油中乙焕气体含量进行10次重复测量，检测数据见表2o表2实验室气相色谱仪绝缘油中乙快气体含量检测数据单位(uL/L)序号12345678910平均 值气体含 量6.46. 326. 396. 426.416.216. 356. 296.316. 296. 339根据式(3)计算乙焕气体含量检测重复性引入的相对标准不确定度Ur/frep)为Urel(freD)= = X 怦式一 = -X 0.067 = 1.061%reiv rep, c C 7n-16.3393. 2. 4. 5合成标准不确定度由实验室气相色谱仪检测误差引入的合成标准不确定度分量Up(Cs)可由式 (9)计算得到l(Cs)
15、= 5(尸)F + “(%)+ Ure/(y)2 + Urei(/l)2 +1hreiC-ep)2)2 = Vt0-0732 + W + 0.7462 + 0.3152 + 1.0612=l .669%4合成标准不确定度那么被校准在线监测装置油中乙快气体含量测量误差的合成标准不确定度小鼠。)可由式(19)计算得到，由于Q和Cs各测量不确定度分量独立不相关，Cs ) = 0,灵敏系数右2=黑=L C13 =黑=一1。小鼠。)=Vc12WreZ(G)2 + Ci3UreZ(Cs)2( 19 )根据规范要求，取在线监测装置绝缘油中连续测量6次检测值，其检测数据 见表3。标油中乙快气体含量平均值C为6.339uL/L。表3在线监测装置绝缘油中乙快气体含量检测数据单位(uL/L)50=4.078%序号123156平均值气体含量5. 395.495. 235. 105. 004. 975. 196%。)= J%e(CD2 +xC = V4.0782 + 1.6692 x 6.339 =4.407% x 6.339=0.279uL/L5相对扩展不确定度取包含因子k = 2,那么被校准在线监测装置油中乙快气体含量测量误差的扩展根据公式(20)计算测量误差校准结果的相对扩展不确定度4(C)：Urel(C) = kX Urei(C)Uc (C)2 x 0.2790.558uL/L(A.20)