测量误差的基本知识ppt课件.ppt
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1、变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分第五章第五章 测量误差的基本知识测量误差的基本知识 本章共分本章共分5节,主要介绍了测量误差节,主要介绍了测量误差的分类和处理方法、算术平均值和精度评的分类和处理方法、算术平均值和精度评定的标准、误差传播定律。本章的重点内定的标准、误差传播定律。本章的重点内容是:误差的定义、分类、特性、影响及容是:误差的定义、分类、特性、影响及其处理方法,算术平均值原理、最或然误其处理方法,算术平均值原理、最或然误差及其特性,中误差的定义、用真误差和差及其特性,中误差的定义、
2、用真误差和最或然误差计算中误差,误差传播定律、最或然误差计算中误差,误差传播定律、带权平均值及其中误差。带权平均值及其中误差。 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 测量与观测值测量与观测值 观测观测与观测值的分类与观测值的分类 观测条件观测条件 等精度观测和不等精度观测等精度观测和不等精度观测 直接观测和间接观测直接观测和间接观测 独立独立观测和非独立观测观测和非独立观测5.1 5.1 测量误差及其分类测量误差及其分类变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输
3、配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分5.1.1 测量误差及其来源测量误差及其来源 测量误差的来源测量误差的来源(1 1)仪器误差:仪器误差:仪器精度的局限、轴系残余误差等。仪器精度的局限、轴系残余误差等。(2 2)人为误差:人为误差:判断力和分辨率的限制、经验等。判断力和分辨率的限制、经验等。(3 3)外界条件的影响:外界条件的影响:温度变化、风、大气折光等温度变化、风、大气折光等 三项又称为观测条件三项又称为观测条件 测量误差的表现形式测量误差的表现形式 测量误差(真误差测量误差(真误差 = =观测值观测值- -真值真值)Xl jiijllXl(观测值与真值之差)(观
4、测值与真值之差)(观测值与观测值之差)(观测值与观测值之差)变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分例:例: 误差误差 处理方法处理方法 钢尺尺长误差钢尺尺长误差 l ld d 计算改正计算改正 钢尺温度误差钢尺温度误差 l lt t 计算改正计算改正 水准仪视准轴误差水准仪视准轴误差I I 操作时抵消操作时抵消( (前后视等距前后视等距) ) 经纬仪视准轴误差经纬仪视准轴误差C C 操作时抵消操作时抵消( (盘左盘右取平均盘左盘右取平均) ) 1.1.系统误差系统误差 误差出现的大小、符号相同,或
5、按误差出现的大小、符号相同,或按 规律性变化,具有规律性变化,具有积累性积累性。 系统误差可以消除或减弱。系统误差可以消除或减弱。 ( (计算改正、观测方法、仪器检校计算改正、观测方法、仪器检校) )5.1.2 5.1.2 测量误差分类测量误差分类变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分2.2.偶然误差偶然误差误差出现的大小、符号各不相同,误差出现的大小、符号各不相同, 表面看无规律性。表面看无规律性。 例:估读数、气泡居中判断、瞄准、对中等误差,例:估读数、气泡居中判断、瞄准、对中等误差, 导致观
6、测值产生误差导致观测值产生误差 。 准确度准确度( (测量成果与真值的差异测量成果与真值的差异) 最或是值最或是值(最接近真值的估值,最可靠值)(最接近真值的估值,最可靠值) 测量平差测量平差(求解最或是值并评定精度)(求解最或是值并评定精度)3.3.几个概念几个概念: : 精(密)度精(密)度(观测值之间的离散程度)(观测值之间的离散程度)变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分举例举例: : 在某测区,等精度观测了在某测区,等精度观测了358358个三角形的内个三角形的内 角之和,得到角之和,得
7、到358358个三角形闭合差个三角形闭合差 i i( (偶然误偶然误 差,也即真误差差,也即真误差) ) ,然后对三角形闭合差,然后对三角形闭合差 i i 进行分析。进行分析。 分析结果表明,分析结果表明,当观测次数很多时,偶然当观测次数很多时,偶然 误差的出现,呈现出统计学上的规律性。误差的出现,呈现出统计学上的规律性。而而 且,观测次数越多,规律性越明显。且,观测次数越多,规律性越明显。5.1.3 5.1.3 偶然误差的统计特性偶然误差的统计特性变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分误差分布表
8、误差分布表误差分布图误差分布图变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分从误差统计表和频率直方图中,可以归纳出从误差统计表和频率直方图中,可以归纳出偶然误差的偶然误差的四个特性四个特性: 特性特性(1)、(2)、(3)决定了特性决定了特性(4),特性特性(4)具有实用意义。具有实用意义。 偶然误差的特性偶然误差的特性(1)(1)在一定的观测条件下,偶然误差的绝对值不会超过一定在一定的观测条件下,偶然误差的绝对值不会超过一定 的限值的限值( (有界性有界性) );(2)(2)绝对值小的误差比绝对值大的误
9、差出现的机会多绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的机会多( (单峰性单峰性) );(3)(3)绝对值相等的正误差和负误差出现的机会相等绝对值相等的正误差和负误差出现的机会相等( (对称性对称性) );(4)(4)当观测次数无限增加时,偶然误差的算术平均值趋近于零当观测次数无限增加时,偶然误差的算术平均值趋近于零 ( (抵偿性抵偿性) ): 0limlim21nnnnn变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分5.2.1 5.2.1 精度精度5.2 5.2 衡量精度的指标衡量精度的指标 所谓精度,是指对
10、某一个量的多次观测所谓精度,是指对某一个量的多次观测中,其误差分布的密集或离散的程度。中,其误差分布的密集或离散的程度。 在相同的观测条件下,所测得的一组在相同的观测条件下,所测得的一组观测值,虽然它们的真误差不相等,但都观测值,虽然它们的真误差不相等,但都对应于同一误差分布,故这些观测值彼此对应于同一误差分布,故这些观测值彼此是等精度的是等精度的。 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分1 1、中误差(标准差)、中误差(标准差)二二 衡量精度的指标衡量精度的指标方差的定义方差的定义 设对某一未知
11、量设对某一未知量X X进行了进行了n n次等精度观测,次等精度观测,其观测值为其观测值为l l1 1, , l l2 2, l ln n,相应的真误差为,相应的真误差为1 1, ,2 2,n n i i = l = li i X X方差的定义为:方差的定义为:)(limnnD变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分中误差(标准差)中误差(标准差)22221)(efy 表示表示 的的离散程度离散程度x= y较小较小较较大大nnnnlimlim2称为标准差:称为标准差:nnnnnlimlim222221
12、22上式中,上式中, 称为方差:称为方差:变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分例:有两组观测值,各组分别为等精度观测,例:有两组观测值,各组分别为等精度观测,它们的真误差分别为它们的真误差分别为第一组:第一组:+4,-2.0,0,-4,+3;+4,-2.0,0,-4,+3;第二组:第二组:+6+6,-5-5,0 0,+1+1,-1-1( (各组中真误差个数应大于各组中真误差个数应大于10)10)。由由(5.4)(5.4)得两组的中误差分别为得两组的中误差分别为因为第一组误差较小,故其观测精度较高
13、。因为第一组误差较小,故其观测精度较高。 0 . 35) 3()4(0)2()4(22221m5351105622222.)()()()(m变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 m m1 1小于小于m m2 2, ,说明第一组观测值的误差分布比较说明第一组观测值的误差分布比较集中集中, 其其精度较高精度较高;相对地,第二组观测值的误差分布比;相对地,第二组观测值的误差分布比 较较离散,离散,其其精度较低:精度较低: m m1 1= = 3.03.0 是第一组观测值的中误差;是第一组观测值的中误差
14、; m m2 2= = 3.53.5 是第二组观测值的中误差。是第二组观测值的中误差。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分2 平均误差平均误差在相同的观测条件下,一组独立的真误差设为在相同的观测条件下,一组独立的真误差设为1,2,n,则平均误差的定义式为,则平均误差的定义式为 (5.5) 式中式中 为真误差的绝对值;为真误差的绝对值;n为观测次数。为观测次数。当观测次数为有限时,平均误差的估值为当观测次数为有限时,平均误差的估值为上例两组观测的平均误差为上例两组观测的平均误差为我国统一采用中误差
15、作为衡量精度的指标。我国统一采用中误差作为衡量精度的指标。 nnlim n6 . 25340241.62511065变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分3 3、容许误差、容许误差( (极限误差极限误差) ) 根据误差分布的密度函数,误差出现在微分区间根据误差分布的密度函数,误差出现在微分区间d 内的概内的概率为:率为:demdfPm22221)()(误差出现在误差出现在K倍倍中误差区间内的中误差区间内的概率为:概率为:kmkmmdemkmP22221)( 将将K=1、2、3分别代入上式,可得到偶
16、然误差分别出现在分别代入上式,可得到偶然误差分别出现在一倍、二倍、三倍中误差区间内的概率:一倍、二倍、三倍中误差区间内的概率: P(| | m)=0.683=68.3 P(| | 2m)=0.954=95.4 P(| | 3m)=0.997=99.7 测量中,测量中,一般取一般取两倍中误差两倍中误差(2m)作为作为容许误差容许误差,也称为,也称为限差:限差:| 容容|=3|m| 或或 | 容容|=2|m|变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分4、相对误差相对误差(相对中误差) 误差绝对值与观测量之
17、比。 用于表示距离距离的精度。用分子为1的分数表示。分数值较小相对精度较高;分数值较大相对精度较低。 K2K1,所以距离,所以距离S2精度较高。精度较高。例例2 2:用钢尺丈量两段距离分别得用钢尺丈量两段距离分别得S S1 1=100=100米米,m,m1 1=0.02m=0.02m; S S2 2=200=200米米,m,m2 2=0.02m=0.02m。计算。计算S S1 1、S S2 2的相对误差。的相对误差。 0.02 1 0.02 1 K1= = ; K2= = 100 5000 200 10000解:解:变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配
18、电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 观测值的算术平均值观测值的算术平均值(最或是值最或是值) 用观测值的改正数用观测值的改正数v v计算观测值的计算观测值的 中误差中误差 (即:白塞尔公式白塞尔公式)5.3 5.3 算术平均值及其中误差算术平均值及其中误差变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分5.3.15.3.1 观测值的观测值的算术平均值算术平均值( (最或是值、最可靠值最或是值、最可靠值) ) 证明证明算术平均值算术平均值为该量的为该量的最或是值:最或是值: 设该量的真
19、值为设该量的真值为X,则各观测值的真误差为,则各观测值的真误差为 1 1= = 1 1- - X X 2 2= = 2 2- - X X n= = n- - X X对某对某未知量未知量进行了进行了n 次观测,得次观测,得n个观测值个观测值 1 1, , 2 2, n n, ,则该量的算术平均值为:则该量的算术平均值为:x= = 1 1+ + 2 2+ n n nn上式等号两边分别相加得和:上式等号两边分别相加得和: lnX L= nlnlllLn21 nXl 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接,从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分
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