滬蘇浙皖-直流大電流標(biāo)準(zhǔn)源校準(zhǔn)規(guī)范編制說明

“滬蘇浙皖”計量校準(zhǔn)規(guī)范《直流大電流源校準(zhǔn)規(guī)范》編制說明《直流大電流源校準(zhǔn)規(guī)范》制定工作組2024年03月“滬蘇浙皖”計量校準(zhǔn)規(guī)范《直流大電流源校準(zhǔn)規(guī)范》編制說明一、任務(wù)來源及計劃要求依據(jù)浙江省市場監(jiān)督管理局“浙江省市場監(jiān)管局關(guān)于征集2020年浙江省地方計量技術(shù)規(guī)范制（修）訂計劃項(xiàng)目的公告”（[2019]32號），根據(jù)《中華人民共和國計量法》、《浙江省地方計量檢定規(guī)程和計量校準(zhǔn)規(guī)范管理辦法》等規(guī)定，《5kA直流大電流源校準(zhǔn)規(guī)范》列入2020年浙江省地方計量技術(shù)規(guī)范制（修）訂項(xiàng)目，由浙江省計量科學(xué)研究院負(fù)責(zé)承擔(dān)該任務(wù)的制定編制工作，并于2020年11月簽訂“2020年浙江省地方計量技術(shù)規(guī)范制定技術(shù)服務(wù)合同書”（登記編號：JL202011C0915）。2022年9月5日，依據(jù)華東[2022]5號文，《華東國家計量測試中心關(guān)于印發(fā)2022年度“滬蘇浙皖”計量技術(shù)規(guī)范立項(xiàng)計劃的通知》，該《通知》已將《5kA直流大電流源校準(zhǔn)規(guī)范》納入2022年度“滬蘇浙皖”計量技術(shù)規(guī)范立項(xiàng)計劃中，并于2023年3月同意項(xiàng)目更名為《直流大電流源校準(zhǔn)規(guī)范》，該地方技術(shù)規(guī)范上升為“滬蘇浙皖”區(qū)域技術(shù)規(guī)范。二、規(guī)范制定背景及必要性直流大電流源是一種提供穩(wěn)定、準(zhǔn)確的直流大電流的輸出裝置，主要用于測量直流大電流的場合。以往，在我國電力結(jié)構(gòu)中，交流輸變電和用電，在相當(dāng)長時間內(nèi)占主導(dǎo)地位，而直流電由于技術(shù)條件限制，無法實(shí)現(xiàn)長距離輸電，僅限用于實(shí)驗(yàn)室，因此，直流電相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用、產(chǎn)品的研制、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制定等相對較少。隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步和直流技術(shù)的優(yōu)勢，許多領(lǐng)域開始研發(fā)和使用具有高電壓、大電流特點(diǎn)的直流供電系統(tǒng)，直流大電流源作為目前市場上大電流計量設(shè)備如：直流分流器、直流電流互感器、直流電流傳感器等的標(biāo)準(zhǔn)裝置，越來越多的應(yīng)用于新能源汽車、軌道交通、電力電子、航天航空、軍工、船舶、冶金及檢驗(yàn)檢測實(shí)驗(yàn)室等國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)領(lǐng)域，其量值溯源需求越來越迫切。浙江省乃至長三角地區(qū)是改革開放的前沿，目前，國網(wǎng)浙江電力科學(xué)研究院為滿足充電機(jī)/充電樁檢測設(shè)備的溯源需求，配置了600A規(guī)格以上的直流大電流源；浙江中感傳感技術(shù)有限公司，為滿足新能源汽車分流器/傳感器的生產(chǎn)檢測需求，配置了600A～5kA不同規(guī)格的直流大電流源。浙江正泰儀器儀表有限責(zé)任公司，為滿足直流電能表檢測，配置了600A～2kA規(guī)格的直流大電流源。直流技術(shù)顯現(xiàn)的優(yōu)勢，使直流電能計量成為發(fā)展趨勢，因此，十四五期間，將會有大量的電能表生產(chǎn)企業(yè)投入直流電能表生產(chǎn)，也將涌現(xiàn)大量的直流大電流源的溯源需求。軌道交通行業(yè)，寧波中車傳感技術(shù)有限公司，是生產(chǎn)軌道交通用傳感器的高科技企業(yè)，在傳感器實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)車間，分別配置了200A～10kA不同規(guī)格的直流大電流源，用于傳感器檢測。隨著城市地鐵的興建，直流電的應(yīng)用將越來越廣，車載式直流電流傳感器是其計量核心，杭州地鐵運(yùn)營公司也將逐步增配直流大電流源等檢測設(shè)備，以完善軌道交通的檢測體系。冶金行業(yè)，如電解銅、電解鋁生產(chǎn)要求直流大電流安全平穩(wěn)供電。浙江電力近年來直流特高壓輸電技術(shù)興起，直流大電流互感器的應(yīng)用，輸電電流可達(dá)數(shù)千安培，直流大電流源的需求隨之增長。國外直流大電流源生產(chǎn)商如：是德科技、美國Fluke等，測量范圍一般在200A～1000A，準(zhǔn)確度等級最高為0.02級。受其測量范圍和準(zhǔn)確度等級等因素的限制，一般用在特殊場合，占據(jù)國內(nèi)市場份額不大。國內(nèi)生產(chǎn)廠家較多，有蘇州清華、長沙天恒、深圳科陸、武漢龍城、上海蘭斯汀、深圳星龍等，都致力于相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)，通過多年的發(fā)展和積淀，技術(shù)成熟，產(chǎn)品質(zhì)量日趨穩(wěn)定，測量范圍一般在200A～20kA，準(zhǔn)確度等級最高為0.005級。目前，檢測技術(shù)中，測量電流、電壓等參數(shù)的技術(shù)相對成熟，可測相對誤差達(dá)10-8以上，但參數(shù)的測量范圍有限。對于電流超過100A、電壓超過1000V的大電流、高電壓，和電流小于1μA、電壓小于1μV的超小電流、超小電壓的測量，仍然是當(dāng)前研究的重要課題。國家已發(fā)布的有關(guān)源的計量技術(shù)規(guī)范有：JJF1284-2011《交直流電表校驗(yàn)儀校準(zhǔn)規(guī)范》、JJF1597-2016《直流穩(wěn)定電源校準(zhǔn)規(guī)范》、JJF1638-2017《多功能標(biāo)準(zhǔn)源校準(zhǔn)規(guī)范》和JJF1923-2021《電測量儀表校驗(yàn)裝置校準(zhǔn)規(guī)范》，最高僅適用于1000A以下的源，對于測量范圍大于1000A的直流源，計量特性指標(biāo)如何考核衡量，校準(zhǔn)方法是否科學(xué)、合理、可行等等，國家尚無統(tǒng)一的計量技術(shù)規(guī)范。為了加強(qiáng)計量裝置的監(jiān)督管理，適應(yīng)技術(shù)發(fā)展需要，提高與相關(guān)技術(shù)法規(guī)協(xié)調(diào)性，制定直流大電流源的“滬蘇浙皖”地方計量技術(shù)規(guī)范，對確保長三角地區(qū)直流大電流源測量量值的準(zhǔn)確性、溯源性和一致性非常必要。三、主要技術(shù)依據(jù)及原則本規(guī)范起草的主要技術(shù)依據(jù)如下：JJF1001—2011通用計量術(shù)語及定義JJF1059.1—2012測量不確定度評定與表示JJF1071—2010國家計量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則JJF1284—2011交直流電表校驗(yàn)儀校準(zhǔn)規(guī)范JJF1597—2016直流穩(wěn)定電源校準(zhǔn)規(guī)范JJF1638—2017多功能標(biāo)準(zhǔn)源校準(zhǔn)規(guī)范JJF1923—2021電測量儀表校驗(yàn)裝置校準(zhǔn)規(guī)范規(guī)范格式按計量技術(shù)規(guī)范JJF1071《國家計量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》進(jìn)行編制。在規(guī)范編制時充分考慮直流大電流源的性能和行業(yè)使用要求，選定直流大電流源需要校準(zhǔn)的量值。本著科學(xué)合理，便于操作的原則，根據(jù)現(xiàn)有的行業(yè)技術(shù)規(guī)范和專家意見、建議，以現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)、校準(zhǔn)技術(shù)為前提，以期實(shí)現(xiàn)提高生產(chǎn)水平，鼓勵進(jìn)步，淘汰落后，完善直流大電流源量傳體系的愿望進(jìn)行制定。重點(diǎn)考慮校準(zhǔn)規(guī)范的實(shí)用性和可操作性，并考慮直流大電流源的預(yù)期用途，統(tǒng)一校準(zhǔn)方法。四、編制過程1、《直流大電流源校準(zhǔn)規(guī)范》制定任務(wù)下達(dá)后，起草單位于2021年02月成立編制組，明確各編制人員的工作分工：調(diào)研、起草：鄭孟霞、陳志明、陳習(xí)權(quán)不確定度評定：陳習(xí)權(quán)、林婷、曾佳旭征求意見、匯總：鄭孟霞、陳志明、馮建驗(yàn)證試驗(yàn)：陳習(xí)權(quán)、劉珂、鄭孟霞、陳文志意見處理：鄭孟霞、陳志明、陳習(xí)權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化：陳習(xí)權(quán)、林婷2、編制組先后向長沙天恒、美國FLUKE、深圳科陸、寧波中車等生產(chǎn)廠商和用戶單位進(jìn)行了調(diào)研和咨詢，查閱了大量相關(guān)的技術(shù)資料，對檢測方法進(jìn)行了充分的探討，一邊將收集到的相關(guān)意見、建議和信息，加以歸納、整理和論證，一邊利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行部分實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證試驗(yàn)。經(jīng)多次認(rèn)真分析和討論，于2022年2月完成校準(zhǔn)規(guī)范《草案稿》。2022年4月，進(jìn)行了內(nèi)部評審、修改，并在各相關(guān)單位征求意見，于2022年6月形成校準(zhǔn)規(guī)范《征求意見稿》。同時編寫編制說明、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證報告、測量不確定度評定報告。3、由于疫情反復(fù)，一直無機(jī)會線下討論以及到外部實(shí)驗(yàn)。2022年6月10日，編制組組織線上線下視頻會議，召集了本領(lǐng)域國內(nèi)知名專家和技術(shù)人員，有蘇州清華的侯殿成、上海蘭斯汀的朱慶發(fā)、美國FLUKE公司楊勝利、武漢龍城的曹云飛、石濤、長沙天恒陳文志、舒子奇、浙江正泰馮學(xué)禮、寧波中車孫鷹等，對規(guī)范編制框架、文本《征求意見稿》、編制意見征集等進(jìn)行了審議和討論。4、2022年06月至2022年07月，先后在寧波中車、長沙天恒等單位再次進(jìn)行各參數(shù)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證試驗(yàn)，將獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、分析。同時將《征求意見稿》發(fā)送到浙江省內(nèi)、省外各生產(chǎn)企業(yè)、用戶及檢測部門等二十五家單位，廣泛征求意見。5、2022年8月，在浙江省計量科學(xué)研究院召開規(guī)范編制組會議，對收到的13家單位48條反饋意見和建議，進(jìn)行匯總、分析，充分討論意見的正確性和可行性，給出采納或不采納處理結(jié)果（詳見“征求意見匯總表”），同時對《征求意見稿》進(jìn)行修改、完善，形成校準(zhǔn)規(guī)范《報審稿》。6、2022年9月5日，收到省局文件——華東[2022]5號文，《華東國家計量測試中心關(guān)于印發(fā)2022年度“滬蘇浙皖”計量技術(shù)規(guī)范立項(xiàng)計劃的通知》，該《通知》已將《5kA直流大電流源校準(zhǔn)規(guī)范》納入2022年度“滬蘇浙皖”計量技術(shù)規(guī)范立項(xiàng)計劃中，因此該地方技術(shù)規(guī)范將上升為“滬蘇浙皖”區(qū)域技術(shù)規(guī)范。7、2022年9月20日，編制組在省計量院再次組織會議討論，進(jìn)一步完善規(guī)范，并按省局要求，將浙江省地方技術(shù)規(guī)范上升為“滬蘇浙皖”區(qū)域技術(shù)規(guī)范，形成區(qū)域技術(shù)規(guī)范報審稿，提交浙江省市場監(jiān)督管理局報審。8、2023年2月，因適應(yīng)市場的快速發(fā)展需求，經(jīng)編制組討論決定申請將項(xiàng)目名稱改為《直流大電流源校準(zhǔn)規(guī)范》，3月上級管理部門同意本項(xiàng)目更名。規(guī)范起草組隨即對報審稿進(jìn)行修改后，提交華東國家計量測試中心報審。9、2024年3月，浙江省市場監(jiān)督管理局會同華東國家計量測試中心，聯(lián)合上海市市場監(jiān)督管理局、江蘇省市場監(jiān)督管理局、安徽省市場監(jiān)督管理局在杭州市進(jìn)行了規(guī)范預(yù)審，同意通過預(yù)審定。五、編制的要點(diǎn)及說明1、適用范圍從目前市場應(yīng)用情況看，直流大電流源的測量范圍、準(zhǔn)確度等級各不相同。本規(guī)范編制的主要出發(fā)點(diǎn)在于給出100A～10kA測量范圍內(nèi)、最大允許誤差為±（0.01%～5%）的直流大電流源量值傳遞與溯源所需的校準(zhǔn)解決方案。2、計量性能直流大電流源一般由中央控制器、電流輸出電路、反饋測量電路、交互裝置、保護(hù)電路以及供電電源等組成。通常采用模塊化設(shè)計，可由單個恒流源模塊獨(dú)立輸出，也可由多個恒流源模塊并聯(lián)后輸出。根據(jù)直流大電流源的工作原理及其測量特性，其主要技術(shù)指標(biāo)為：輸出直流電流的示值誤差、短期穩(wěn)定性、紋波含量。目前國內(nèi)有十余家生產(chǎn)企業(yè)，最大允許誤差為±0.005%，短期穩(wěn)定性在（0.001%～0.1%）/1min；國外生產(chǎn)廠家不多，且多為高穩(wěn)源，其最大允許誤差在±0.1%左右，而短期穩(wěn)定性則要求很高，為（0.0005%～0.05%）/1min。綜合考慮標(biāo)準(zhǔn)裝置的現(xiàn)有能力，兼顧目前大部分被校直流大電流源的準(zhǔn)確度水平，本規(guī)范規(guī)定直流大電流源的最大允許誤差為±（0.01%～5%），短期穩(wěn)定性為規(guī)定時間間隔內(nèi)相應(yīng)等級最大允許誤差絕對值的（1/5～1/10）。對于紋波含量，國外稱其為輸出噪聲，紋波含量指標(biāo)，各生產(chǎn)廠家給出的意見均較模糊，一般為0.1%～0.5%，且紋波含量的測量方法不統(tǒng)一、存在爭議；另一方面目前尚未建立紋波含量的量傳體系。為了科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，蘇州清華科技開發(fā)有限公司等單位用傳統(tǒng)的測量方法做了大量實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，紋波對源的穩(wěn)定性有一定影響，而對源的準(zhǔn)確度的影響則相對較小。因此，本規(guī)范校準(zhǔn)項(xiàng)目暫不考慮紋波含量。3、校準(zhǔn)方法明確直流大電流源校準(zhǔn)點(diǎn)的選取原則。校準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)覆蓋所有量程并兼顧各量程之間的覆蓋性及量程內(nèi)的均勻性，同時參考被校直流大電流源使用說明書中對校準(zhǔn)點(diǎn)的建議，也可根據(jù)實(shí)際情況或送校單位的要求進(jìn)行選取。選取準(zhǔn)確度最高量程為基本量程，其它量程為非基本量程。明確直流大電流源計量特性參數(shù)校準(zhǔn)方法。本規(guī)范推薦了兩種校準(zhǔn)方法，即：“電流電壓轉(zhuǎn)換法”和“標(biāo)準(zhǔn)電流表法”。建議優(yōu)先采用“電流電壓轉(zhuǎn)換法”，因電流電壓轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度目前國內(nèi)可達(dá)10-6數(shù)量級，其測量范圍大于10kA。校準(zhǔn)時，連接導(dǎo)線應(yīng)使用橫截面積不小于25mm2/100A的銅線，并確保接觸良好、接地良好；注意電流電壓轉(zhuǎn)換器的阻值選擇，以減小直流大電流源的負(fù)載效應(yīng)；使用穿心式測量標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)盡量使導(dǎo)線置于內(nèi)孔近似幾何中心位置，以降低磁場均勻性對測量準(zhǔn)確度的影響及避免因?qū)Ь€發(fā)熱影響鐵心的性能。明確直流大電流源校準(zhǔn)用測量標(biāo)準(zhǔn)。對于規(guī)范列舉的兩種校準(zhǔn)方法，一般應(yīng)選取各量程的10%、100%作為校準(zhǔn)點(diǎn)，校準(zhǔn)裝置滿足其擴(kuò)展不確定度（k=2）不大于被校直流大電流源的最大允許誤差絕對值的1/3，測量范圍覆蓋被校直流大電流源的測量范圍，均可采用。本規(guī)范推薦常用的測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備有電流電壓轉(zhuǎn)換器（含精密同軸分流器）、標(biāo)準(zhǔn)電阻器、直流電流比例標(biāo)準(zhǔn)、直流電壓表、直流（大）電流表等。除上述規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備外，也可以使用其他符合要求的計量器具作為測量設(shè)備。