Grid Elektronik Voltmetr Ölçümü üçün Nəticənin Qeyri-əminliyinin Qiymətləndirilməsi

1. Giriş

Şəbəkə elektron nəzəriyyəsi, elektrik sistemlərində əlil ölçmə komponenti kimi, onların ölçmə dəqiqliyi elektrik sistemlərinin istiqrarlı işləməsi və effektiv idarə edilməsi ilə doğrudan bağlıdır. Amma praktikada, elektron komponentlərin mənfi xüsusiyyətləri, mühit faktorları və ölçmə metodlarının məhdudiyyətləri nəticəsində, nəzəriyyənin ölçmə nəticələri çox vaxt təxminatsızlıqla rast gəlir. Bu təxminatsızlıq, yalnız elektrik verilənlərinin dəqiqliyini təsirləyir, amma elektrik sistemlərinin dispeçerlik, idarəetmə və qoruma strategiyalarını da yanıltır. Buna görə, şəbəkə elektron nəzəriyyəsinin yoxlanma və ölçmə nəticələri üçün təxminatsızlıq qiymətləndirmə metodlarının detallı araşdırılması, elektrik sistemlərinin ölçmə dəqiqliyinin artırılması üçün mühümdir.

Bu araşdırmada, nəzəriyyənin ölçmə təxminatsızlığına təsir edən faktorlar, elektron komponentlərin temperatur sərfali, köhnələnməsi və səs təsiri, ölçmə mühitindəki temperatur, nemlik və elektromaqnit sahələrinin dəyişikliyi kimi, sistematik analiz ediləcəkdir. Bununla birgə, elmi və münasib təxminatsızlıq qiymətləndirmə metodları araşdırılacaq. Riyazi modelin statistik prinsiplərlə və metrologiya bilgisi ilə birləşdirilmesi vasitəsiylə, bu araşdırma, fərqli işləmə şərtlərində şəbəkə elektron nəzəriyyəsinin ölçmə təxminatsızlığını ümumi şəkildə qiymətləndirəcək, daha dəqiq yoxlama qaydalarının hazırlanması və nəzəriyyənin keyfiyyətinin artırılması üçün nəzəri əsas və texniki dəstək təmin edəcəkdir.

2. Ölçmə Nəticələrinin Təxminatsızlığının Qiymətləndirilməsi Üçün Təcrübə
2.1 Təcrübə Obiekti

Şəbəkə elektron nəzəriyyəsinin təxminatsızlığının qiymətləndirilməsi üçün, 0.001 dəqiqlik səviyyəsinə malik olan dəqiqlik voltaj kalibrasiya cihazı seçilmişdir, ölçmə aralığı 1-1000 V-dır. Yoxlanılacak voltaj nəzəriyyəsi, birinci voltajı 10 kV-50 kV, ikinci voltajı 100 V olan, 0.02 dəqiqlik səviyyəsinə malikdir. Şəbəkə elektron nəzəriyyəsinin strukturu Şəkil 1-də göstərilmiştir.

Təcrübə mühiti sabit 20 ± 2 °C temperaturda təyin edilmişdir, nisbi nemlik 60%-dan aşağı saxlanılır, bu da ölçmə nəticələrinə potensial təsir edə bilən mühit faktorlarını aradan qaldırır.

2.2 Şəbəkə Elektron Nəzəriyyəsinin Yoxlanma və Ölçmə Metodu

Şəbəkə elektron nəzəriyyəsinin yoxlanmasında, ölçmə dəqiqliyinin təmin edilməsi üçün elmi təxminatsızlıq qiymətləndirmə metodu tələb olunur. Şəkil 1-də göstərilən şəbəkə elektron nəzəriyyəsi standart cihaz kimi istifadə edilir, müqayisə əsaslı schema bağlantısı tətbiq edilir. Bu, test edilən elektron nəzəriyyənin standart cihazla sıx uyğunlaşmasını təmin edir, bunu Şəkil 2-nin köməyiylə izah edir.

Daha sonra, yüksək dəqiqlikli rəqəmsal ölçmə sistemi, test edilən elektron nəzəriyyənin səhvini doğrudan oxuyur və hesablayır. Standart cihaz modeli DHBV-110/0.02-dir, bu, yoxlanmanın altında yatan mükəmməl dəqiqliklə təmin edir. Test edilən nəzəriyyə üçün, onun işləmə aralığını örtmək üçün 0.5%, 2%, 10%, 50% və 110% nominal voltaj nöqtələri təyin edilmişdir. Qeyd edək ki, bu nöqtələr tam və hafif yüklə şərtlərində eyni maksimum icazə olunan səhv limitlərinə malik olsa da, elektron komponentlərin temperatur sərfali və köhnələnməsi, fərqli şərtlərdə ciddi istiqrarlılıq fərqlərinə səbəb olabilir. Buna görə, hər bir nöqtənin istiqrarlılığını müstəqil olaraq qiymətləndirmək lazımdır, bu, elektrik şəbəkəsinin inkişaf etmiş ölçmə texnologiyası üçün çox dəqiqlik tələblərini təmin edir.

3. Riyazi Model

Şəbəkə elektron nəzəriyyəsinin yoxlanma və ölçmə nəticələrinin təxminatsızlığının qiymətləndirilməsi üçün təcrübə zamanı, test edilən cihazın dəqiqliğını yoxlamak üçün, onun təxminatsızlığı, dəqiqlik sapması və faz geriliyi kimi bir neçə boyut vasitəsilə adətən niceləşdirilir. Bu iki göstərici, ölçmə nəticəsi və hakiki dəyər arasında amplitud fərqini və faz sapmasını təsvir edir. Buna görə, bu təxminatsızlıq mənbələrini dəqiq təsvir etmək üçün müstəqil riyazi modellər inşa edilə bilər. Dəqiqlik sapması Y üçün, lineer regresiya modeli istifadə edilə bilər, belə ifadə olunur:

Burada β0 və β1 model parametrləridir; $X$ şəbəkə elektron nəzəriyyəsinin daxili sinyalıdır; $\ε$ təsadüfi səhv terminidir. Faz geriliği $\φ$ üçün, trigonometrik funksiya modeli ilə ifadə olunur:

Burada α sabit faz siftidir; θ(X) daxili sinyalə bağlı olaraq dəyişən faz funksiyasıdır. Daha detallı təhlil üçün, modelin dəqiqliyini artırmaq üçün nonlineer terimlər və ya polinomial təxminlər daxil edilə bilər. Bu riyazi modellərin qurulması, ölçmə nəticələrinin təxminatsızlığının ümumi və sistemli qiymətləndirilməsi üçün sağlam nəzəri əsas və niceləşdirici alətlər təmin edir.

4.Təxminatsızlıq Komponentlərinin Qiymətləndirilməsi Təcrübəsinin Nəticələri

Şəbəkə elektron nəzəriyyəsinin yoxlanmasında, təxminatsızlıq qiymətləndirilməsi üçün bir neçə voltaj səviyyəsi təyin edilmişdir. 0.5%, 2%, 10%, 50% və 110% nominal voltaj nöqtələri seçilmiş və müqayisə metodu ilə ölçülüb. Amplitud fərqlərinin və faz sapmalarının orta qiymətləri, uyğun voltaj səviyyələrində referans dəyərləri kimi qeyd edilir və ölçülmüş nəzəriyyənin performans təxminatsızlığını dəqiq qiymətləndirmək üçün istifadə edilir.

4.1 A Növ Təxminatsızlığın Qiymətləndirilməsi

A növ təxminatsızlığı, eyni obiektdə tez-tez təkrarlanan ölçmələrin nəticələri arasındakı dağılımın dərəcəsini təsvir edir. Onun hesablama düsturu budur:

Burada n ölçmə sayıdır; x_i i-ci ölçmə dəyəridir; xˉ ölçmə dəyərlərinin arifmetik ortasıdır.

Sonra, 0.5%, 2%, 10%, 50% və 110% nominal voltaj nöqtələri üçün, A növ təxminatsızlığın qiymətləndirilmə nəticələri Cədvəl 1-də göstərilir.

Cədvəl 1-dən görünür ki, nominal voltaj nöqtəsi artıqca, hemçinin amplitud fərqi və faz sapması üçün A növ təxminatsızlığı artım göstərir. Bu, daha aşağı voltaj səviyyələrində, voltaj nəzəriyyəsi daha istiqrarlı olduğundan, ölçmə nəticələri daha az dağılır. Amma daha yüksək voltaj səviyyələrində, voltaj nəzəriyyəsi daha çox faktordan təsir alır, bu da ölçmə nəticələrində daha böyük dağılığa səbəb olur.

4.2 B Növ Təxminatsızlığın Qiymətləndirilməsi

JJF 1059.1—2022 Ölçmə Təxminatsızluğunun Qiymətləndirilməsi və İfadəsi altında, B növ təxminatsızlığı, tanınan relevant məlumatlardan reasonable inferring (mənalı nəticə çıxarmaq) vasitəsiylə, onun standart sapmasını təxmin etməklə əldə olunur. Bu məlumatlar, istehsalçılardan cihaz spekifikasiyaları, endüstriyə tanınmış kalibrasiya metodlarından alınan məlumatlar və ya tarixi ölçmə məlumatlarının statistik analizi kimi ola bilər. B növ təxminatsızlığın asılığı, təcrübə və ya peşəkar biliklərə əsaslanaraq, ölçmə dəyərinin mümkün dəyişiklik intervalını təyin etməkdir, yarı eni interval eninin yarısıdır.

Sonra, ehtimal paylanma xüsusiyyətlərinə və tələb olunan güvənlik səviyyəsinə əsasən uyğun örtük əmsal k seçilir. Adətən, ölçmə dəyərləri, verilmiş intervalda (hər dəyər eyni ehtimala malikdir) düzgün paylanırsa, düzgün paylanma modeli istifadə edilir, və k kök 3-ə yaxınlaşdırıla bilər, bu, qiymətləndirmənin dəqiqliyini və nizamlılığını təmin edir. B növ təxminatsızlığın hesablama düsturu budur:

Burada a ölçmə dəyişiklik intervalının yarı enidir.

0.5%, 2%, 10%, 50% və 110% nominal voltaj nöqtələri üçün, B növ təxminatsızlığın qiymətləndirilmə nəticələri Cədvəl 2-də göstərilir.

Cədvəl 2-dən görünür ki, fərqli nominal voltaj nöqtələrində, amplitud fərqi və faz sapması üçün, voltaj səviyyəsi artıqca təxminatsızlık artım göstərir. A növ təxminatsızlığı ilə müqayisədə, B növ təxminatsızlığın qiymətləndirilməsi, tanınan məlumatların dəqiqliyi və tamamlığına daha çox asanır, bu, ölçülən voltaj nəzəriyyəsinin performansına əvvəlki təxmin edir. Buna görə, praktiki tətbiqdə, A və B növ təxminatsızlıkların ümumi nəzərə alınması, ölçmə nəticələrinin dəqiqliyini və etibarlılığını daha ümumi şəkildə anlamağa imkan verir.

4.3 Birləşmiş Standart Təxminatsızlığın Qiymətləndirilməsi

Birləşmiş standart təxminatsızlığın qiymətləndirilməsi zamanı, əgər hər bir şəbəkə elektron nəzəriyyəsinin yoxlanma və ölçmə nəticələri müstəqil və korrelyasiyasız (yəni, onların korrelyasiya əmsalları sıfırdır)dirsə, təxminatsızlıqlar xətti kombinasiya qaydasına əsasən toplanır. Buna əsasən, birləşmiş standart təxminatsızlığın qiymətləndirilməsi aşağıdakı düsturla ifadə edilə bilər:

Sonra, 0.5%, 2%, 10%, 50% və 110% nominal voltaj nöqtələri üçün, birləşmiş standart təxminatsızlığın qiymətləndirilmə nəticələri Şəkil 3-də göstərilir.

Şəkil 3-dən görünür ki, nominal voltaj 0.5%-dən 110%-ə qədər artıqca, amplitud fərqi və faz sapması üçün birləşmiş standart təxminatsızlıqlar istiliklə artır. Müntəzəm olaraq, amplitud fərqi təxminatsızlığı 0.008%-dən 0.085%-ə (≈10 dəfə), faz sapması təxminatsızlığı isə 0.05°-dən 0.35°-ə (≈7 dəfə) artır. Bu tendens, yüksək voltajın, nəzəriyyənin xarici təsirlərə daha maraqlı olmasına və ölçmə təxminatsızlığını genişləndirməsine deyishdir. Amma heç bir aşırı dəyişiklik yoxdur, bu, qiymətləndirmə prosesinin istiqrarlı və etibarlı olduğunu göstərir.

5.Nəticə

Şəbəkə elektron nəzəriyyəsinin yoxlanma və ölçmə nəticələrinin təxminatsızlıq qiymətləndirilmə metodları üzrə araşdırmada, ölçmə dəqiqliyinə təsir edən bir neçə faktor təhlil edilmiş və elmi və effektiv qiymətləndirmə metodları araşdırılmışdır. Teorik təhlil və təcrübə yolu ilə, bu, nəzəriyyənin ölçmə nəticələrinin etibarlılığını artırır və elektrik sistemlərinin istiqrarlı işləməsi üçün sağlam zəmanət təmin edir.