專(zhuān)利名稱(chēng)：智能電表多應(yīng)力極限的確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本 發(fā)明涉及智能電表技術(shù)，特別是一種智能電表多應(yīng)力極限的確定方法。
背景技術(shù)：
智能電表是以微處理器應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為核心的智能化儀表，具有自動(dòng)計(jì)量/測(cè)量、數(shù)據(jù)處理、雙向通信和功能擴(kuò)展等能力，能夠?qū)崿F(xiàn)雙向計(jì)量、遠(yuǎn)程/本地通信、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互、多種電價(jià)計(jì)費(fèi)、遠(yuǎn)程斷供電、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、水氣熱表抄讀、與用戶互動(dòng)等功能，承擔(dān)著原始電能數(shù)據(jù)采集、計(jì)量和傳輸?shù)娜蝿?wù)，是實(shí)現(xiàn)信息集成、分析優(yōu)化和信息展現(xiàn)的基礎(chǔ)。由于智能電表在國(guó)內(nèi)還處于推廣階段，在使用期間出現(xiàn)暴露了很多可靠性問(wèn)題，而這方面的研究還十分薄弱。研究智能電表可靠性問(wèn)題，一個(gè)有效的方法是對(duì)其進(jìn)行加速試驗(yàn)。加速試驗(yàn)的一個(gè)前提是要確定產(chǎn)品的敏感應(yīng)力，并確定產(chǎn)品在敏感應(yīng)力下的機(jī)理一致性條件。機(jī)理一致性是指產(chǎn)品在高應(yīng)力下的機(jī)理和低應(yīng)力下的機(jī)理一致，只有確定了一致性條件才能正確的制定加速試驗(yàn)條件。目前在此領(lǐng)域，沒(méi)有一套方案能夠確定智能電表的敏感應(yīng)力，并進(jìn)一步確定智能電表在敏感應(yīng)力下的機(jī)理一致性條件。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種智能電表多應(yīng)力極限的確定方法，用于確定智能電表的敏感應(yīng)力，智能電表在敏感應(yīng)力下的工作極限，以及確定智能電表在敏感應(yīng)力下的機(jī)理一致性條件。本發(fā)明提供了一種智能電表多應(yīng)力極限的確定方法，包括通過(guò)故障機(jī)理與影響分析FMEA確定智能電表的敏感應(yīng)力，分別設(shè)置溫度和電應(yīng)力的步進(jìn)強(qiáng)化應(yīng)力測(cè)試，測(cè)試智能電表的輸出特性，處理所述測(cè)試結(jié)果，確定所述智能電表的機(jī)理一致性條件。本發(fā)明是一種專(zhuān)門(mén)針對(duì)智能電表的機(jī)理一致性確定方法，目前市場(chǎng)上并沒(méi)有針對(duì)智能電表專(zhuān)門(mén)研發(fā)與之相匹配的方法，本發(fā)明填補(bǔ)了這方面的空白。智能電表現(xiàn)有的強(qiáng)化測(cè)試數(shù)據(jù)較少，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法難以對(duì)其進(jìn)行較為準(zhǔn)確的分析，本發(fā)明灰色理論的方法可以在小樣本貧信息的情況下使用，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)方法在處理強(qiáng)化試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)的缺陷。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例提供的智能電表多應(yīng)力極限的確定方法流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的對(duì)智能電表進(jìn)行FMEA分析的方法流程圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中智能電能表功能模塊的結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例中步進(jìn)高溫測(cè)試剖面的示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例中針對(duì)IOA (40A)電能表的步進(jìn)電應(yīng)力試驗(yàn)剖面圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例中針對(duì)IOA (60A)電能表的步進(jìn)電應(yīng)力試驗(yàn)剖面圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的確定智能電表機(jī)理一致性條件的方法流程圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例中電表I的高溫強(qiáng)化試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理后殘差值變化的示意圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例中電表2的高溫強(qiáng)化試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理后殘差值變化的示意圖；圖10為本發(fā)明實(shí)施例中電表3的高溫強(qiáng)化試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理后殘差值變化的示意圖；圖11為本發(fā)明實(shí)施例中10 (40)組電表4的電應(yīng)力強(qiáng)化試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理后殘差值變化的示意圖；圖12為本發(fā)明實(shí)施例中10 (40)組電表5的電應(yīng)力強(qiáng)化試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理后殘差值變化的示意圖；圖13為本發(fā)明實(shí)施例中10 (40)組電表6的電應(yīng)力強(qiáng)化試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理后殘差值 變化的示意圖；圖14為本發(fā)明實(shí)施例中10 (60)組電表7的電應(yīng)力強(qiáng)化試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理后殘差值變化的示意圖；圖15為本發(fā)明實(shí)施例中10 (60)組電表8的電應(yīng)力強(qiáng)化試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理后殘差值變化的示意圖；圖16為本發(fā)明實(shí)施例中10 (60)組電表9的電應(yīng)力強(qiáng)化試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理后殘差值變化的示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。本發(fā)明實(shí)施例是一種專(zhuān)門(mén)針對(duì)智能電表的機(jī)理一致性確定方法，目前市場(chǎng)上并沒(méi)有針對(duì)智能電表專(zhuān)門(mén)研發(fā)與之相匹配的方法，本發(fā)明實(shí)施例填補(bǔ)了這方面的空白。智能電表現(xiàn)有的強(qiáng)化測(cè)試數(shù)據(jù)較少，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法難以對(duì)其進(jìn)行較為準(zhǔn)確的分析，本發(fā)明實(shí)施例中灰色理論的方法可以在小樣本貧信息的情況下使用，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)方法在處理強(qiáng)化試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)的缺陷。如圖I所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的智能電表多應(yīng)力極限的確定方法流程圖，具體包括以下步驟步驟101、通過(guò)FMEA (故障機(jī)理與影響分析)確定智能電表敏感應(yīng)力。對(duì)智能電表進(jìn)行FMEA分析，確定產(chǎn)品的主要失效模式及其產(chǎn)生原因，從而找到敏感應(yīng)力。如圖2所示，具體包括步驟1011、確定智能電表的功能模塊及功能要求。單相智能電能表由電流采樣互感器(錳銅分流器)、電壓采樣網(wǎng)絡(luò)、計(jì)量集成電路組成電能計(jì)量單元；由微控制器、數(shù)據(jù)內(nèi)卡、掉電檢測(cè)、日歷時(shí)鐘組成數(shù)據(jù)處理單元；由變壓器、線性穩(wěn)壓源、電池組成供電系統(tǒng)；由液晶組件、校驗(yàn)表輸出口、按鈕、外卡插口、輔助端子組成輸入輸出系統(tǒng)。根據(jù)功能，電能表可以分為如圖3所示模塊通信模塊是電能表與外界設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的場(chǎng)所。RS485通信模塊實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)與上位機(jī)的通信，紅外通信模塊實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)與抄表器之間的數(shù)據(jù)交換。
計(jì)量模塊主要完成對(duì)電能量的計(jì)量。電能采樣部分是將電能表硬件系統(tǒng)與主電網(wǎng)進(jìn)行隔離，使強(qiáng)電和弱電分開(kāi)。顯示模塊可以將用電信息，時(shí)段信息，實(shí)時(shí)日期等清楚地顯示在液晶屏上，供用戶和抄表人員參考。電源模塊為整個(gè)電能表硬件系統(tǒng)正常工作供電。在掉電情況下，還有專(zhuān)用的電池供電?？刂颇K通過(guò)燒制在其中的各種程序，控制著其他硬件模塊的工作狀態(tài)。IC+加密模塊實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互及數(shù)據(jù)加密功能。費(fèi)控模塊在電能表內(nèi)進(jìn)行電費(fèi)實(shí)時(shí)計(jì)算，發(fā)出提醒、拒絕等信號(hào)。
步驟1012、進(jìn)行失效設(shè)置。失效是指模塊、分模塊乃至元器件不能完成預(yù)定的功能。以定量化形式給出的產(chǎn)品失效定義就是故障判據(jù)。如果輸入激勵(lì)不正確或智能電表本身的硬件發(fā)生了故障，將導(dǎo)致智能電表的輸出不正常，智能電表的失效定義或故障判據(jù)，需要從不同的層次進(jìn)行定量，如元器件、分模塊級(jí)、模塊級(jí)。本實(shí)施例提供的智能電表故障失效定義或故障判據(jù)為智能電表若不能滿足或超出其技術(shù)指標(biāo)的要求則可判為智能電表發(fā)生故障。下面舉例列出電表的部分技術(shù)要求，凡超出電表技術(shù)要求范圍的都判為電表故障智能電表是否故障主要表現(xiàn)為對(duì)對(duì)精度的要求在正常使用條件下，測(cè)量誤差為±1% ;日記時(shí)誤差不應(yīng)超過(guò)0. 5s/d ;誤差變差要求對(duì)同一被試樣品相同的測(cè)試點(diǎn)，在負(fù)荷電流為lb、功率因素為1.0和0. 5L的負(fù)載點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)測(cè)試，相鄰測(cè)試結(jié)果間的最大誤差變化的絕對(duì)值不應(yīng)超過(guò)0. 2% ;負(fù)載電流升降變差智能電表基本誤差按照負(fù)載電流從小到大，然后從大到小的順序進(jìn)行兩次測(cè)試，記錄負(fù)載點(diǎn)誤差；在功率因數(shù)I. O、負(fù)荷電流0. OlIb^Imax變化范圍內(nèi)，同一只被試樣品在相同負(fù)載點(diǎn)處的誤差變化的絕對(duì)值不應(yīng)超過(guò)0. 25%。步驟1013、進(jìn)行嚴(yán)酷度設(shè)置。嚴(yán)酷度是指故障所產(chǎn)生后果的嚴(yán)重程度。根據(jù)每個(gè)故障模式對(duì)智能電表的最壞的潛在后果，確定嚴(yán)酷度類(lèi)別。嚴(yán)酷度類(lèi)別的劃分應(yīng)依據(jù)故障對(duì)初始約定層次(而不是任何其他中間約定層次)的影響程度。在GJB1391中將嚴(yán)酷度分為四類(lèi)，從最嚴(yán)重的I類(lèi)至最輕的IV類(lèi)。在本實(shí)施例中，針對(duì)智能電表的嚴(yán)酷度分類(lèi)見(jiàn)表I :表I
權(quán)利要求
1.一種智能電表多應(yīng)力極限的確定方法,其特征在于,包括 通過(guò)故障機(jī)理與影響分析FMEA確定智能電表的敏感應(yīng)力，分別設(shè)置溫度和電應(yīng)力的步進(jìn)強(qiáng)化應(yīng)力測(cè)試，測(cè)試智能電表的輸出特性，處理所述測(cè)試結(jié)果，確定所述智能電表的機(jī)理一致性條件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能電表多應(yīng)力極限的確定方法，其特征在于，所述確定智能電表的敏感應(yīng)力的步驟具體包括 確定智能電表的功能模塊及功能要求，進(jìn)行失效設(shè)置和嚴(yán)酷度設(shè)置，確定約定層次。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能電表多應(yīng)力極限的確定方法，其特征在于，所述失效設(shè)置具體包括 在正常使用條件下，測(cè)量誤差為±1%; 日記時(shí)誤差不超過(guò)0.5s/d; 誤差變差要求對(duì)同一被試樣品相同的測(cè)試點(diǎn)，在負(fù)荷電流為Ib、功率因素為I. O和0.5L的負(fù)載點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)測(cè)試，相鄰測(cè)試結(jié)果間的最大誤差變化的絕對(duì)值不超過(guò)0. 2% ； 負(fù)載電流升降變差智能電表基本誤差按照負(fù)載電流從小到大，然后從大到小的順序進(jìn)行兩次測(cè)試，記錄負(fù)載點(diǎn)誤差；在功率因數(shù)I. O、負(fù)荷電流0. 01 ItTlmax變化范圍內(nèi)，同一只被試樣品在相同負(fù)載點(diǎn)處的誤差變化的絕對(duì)值不超過(guò)0. 25%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能電表多應(yīng)力極限的確定方法，其特征在于，所述約定層次具體包括 初始約定層次為智能電表本身；第二約定層次為組件級(jí)；第三約定層次為分組件級(jí)；最低約定層次為元器件級(jí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的智能電表多應(yīng)力極限的確定方法，其特征在于，所述設(shè)置溫度步進(jìn)強(qiáng)化應(yīng)力測(cè)試的步驟具體包括剖面的各臺(tái)階試驗(yàn)溫度點(diǎn)為 40 0C >50 0C >60 0C >65 0C >70 0C >75 0C >80 0C >90 V、100 V、110°C和120°C ;試驗(yàn)過(guò)程的升溫速率和降溫速率均為2. 50C /min ； 智能電表在常溫條件下預(yù)熱2小時(shí)后進(jìn)行試驗(yàn)前預(yù)測(cè)試，測(cè)試項(xiàng)目為離線項(xiàng)目； 各個(gè)試驗(yàn)溫度點(diǎn)保溫3小時(shí)，在0. 5小時(shí)開(kāi)始進(jìn)行在線測(cè)試，在線測(cè)試過(guò)程中記錄每項(xiàng)測(cè)試項(xiàng)目的開(kāi)始時(shí)間； 每個(gè)溫度臺(tái)階保溫完成后回到常溫點(diǎn)后，等待基本電流Ib誤差穩(wěn)定后對(duì)電能表進(jìn)行連續(xù)離線測(cè)試。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能電表多應(yīng)力極限的確定方法，其特征在于，所述設(shè)置電應(yīng)力步進(jìn)強(qiáng)化應(yīng)力測(cè)試的步驟具體包括 采用電流應(yīng)力強(qiáng)化，測(cè)試分成兩組，一組是針對(duì)基本電流10A，最大電流40A的電能表，另一組是基本電流10A，最大電流60A的電流表； 兩組試驗(yàn)表在常溫常濕條件下通電IblOA預(yù)熱2小時(shí)后開(kāi)始進(jìn)行試驗(yàn)預(yù)測(cè)試； 兩組不同指標(biāo)的電能表IOA (40A)和IOA (60A)，分別設(shè)置測(cè)試電應(yīng)力水平為60A、70A、80A和100A，以及72A、75A、78A、80A、85A、95A和100A :在前一電應(yīng)力組中在每個(gè)應(yīng)力保持I小時(shí)，其中每間隔20分鐘進(jìn)行一次在線測(cè)試；在后一電應(yīng)力組中在每個(gè)應(yīng)力保持I小時(shí)，其中也每間隔20分鐘進(jìn)行一次在線測(cè)試，同時(shí)在每I小時(shí)的應(yīng)力保持以后進(jìn)行一次離線測(cè)試；若在離線測(cè)試過(guò)程中出現(xiàn)了超差則停止測(cè)試。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能電表多應(yīng)力極限的確定方法，其特征在于，所述確定機(jī)理一致性條件的步驟具體包括 令等維新息模型維數(shù)為4，對(duì)強(qiáng)化測(cè)試數(shù)據(jù)建立模型； 用灰色關(guān)聯(lián)模型GM (I, I)模型對(duì)所述等維新息模型中的每一段數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到一個(gè)預(yù)測(cè)值； 將所述預(yù)測(cè)值與對(duì)應(yīng)的真實(shí)值進(jìn)行比較，計(jì)算殘差； 觀察所述殘差是否發(fā)生顯著的變化，若有，找出第一個(gè)顯著變化點(diǎn)，則認(rèn)為該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的地方智能電表機(jī)理發(fā)生了變化；若沒(méi)有顯著變化，則認(rèn)為智能電表在強(qiáng)化測(cè)試中機(jī)理沒(méi)有變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的智能電表多應(yīng)力極限的確定方法，其特征在于，所述基于GM(1, D模型的預(yù)測(cè)方法具體包括 對(duì)原始數(shù)據(jù)序列作一次累加生成，使生成序列呈一定規(guī)律，設(shè)序列x(c0為X(0) = (x(0) (I)，x(0) (2)， ，x(0) (n))，其中 n 為樣本數(shù)； 對(duì)Xfto進(jìn)行一階累加生成，得
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種智能電表多應(yīng)力極限的確定方法，包括通過(guò)故障機(jī)理與影響分析FMEA確定智能電表的敏感應(yīng)力，分別設(shè)置溫度和電應(yīng)力的步進(jìn)強(qiáng)化應(yīng)力測(cè)試，測(cè)試智能電表的輸出特性，處理所述測(cè)試結(jié)果，確定所述智能電表的機(jī)理一致性條件。本發(fā)明是一種專(zhuān)門(mén)針對(duì)智能電表的機(jī)理一致性確定方法，目前市場(chǎng)上并沒(méi)有針對(duì)智能電表專(zhuān)門(mén)研發(fā)與之相匹配的方法，本發(fā)明填補(bǔ)了這方面的空白。智能電表現(xiàn)有的強(qiáng)化測(cè)試數(shù)據(jù)較少，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法難以對(duì)其進(jìn)行較為準(zhǔn)確的分析，本發(fā)明灰色理論的方法可以在小樣本貧信息的情況下使用，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)方法在處理強(qiáng)化試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)的缺陷。
文檔編號(hào)G01R35/04GK102707257SQ20121020985
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月19日
發(fā)明者劉影, 周麗霞, 周暉, 宋偉, 巨漢基, 易忠林, 朱曉蕾, 王思彤, 甘霖 申請(qǐng)人:華北電網(wǎng)有限公司計(jì)量中心