單相智能電能表可靠性綜合評價的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明是涉及一種居民用單相智能電能表可靠性綜合評價的方法。屬于計量設備 運行檢定檢測技術領域。
【背景技術】
[0002] 隨著經濟發(fā)展和科技進步，智能電能表作為我國智能電網建設工程終端的一環(huán)， 其結構和功能變得越來越復雜。按照國家電網的規(guī)劃，2015年將安裝智能電表2. 3億只。 如此龐大數量的計量表計，其運行狀態(tài)是否穩(wěn)定可靠，將直接關系到百姓的切身利益與社 會的和諧穩(wěn)定。智能電能表的可靠性評價涉及生產前設計、生產工藝、招標驗收和現場運行 等多個壽命環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都會影響電能表的可靠性。然而國內對單相智能電能表可靠性 研究水平只是針對單個環(huán)節(jié)孤立地開展，因此有必要從智能電能表全壽命周期的角度建立 整體的可靠性評價體系。
[0003] 評價體系能更好的在驗收過程中確認電能表是否符合國家電網的可靠性定量要 求。還可以從方案設計原理、元器件選擇和生產工藝控制方面給電能表廠家做進一步的質 量提升建議，降低研制成本，從源頭控制電能表質量。評價體系的建立可以降低設備故障率 和設備更換頻率，提供優(yōu)質服務水平，有利于延長輪換周期，進而降低電網運維成本。
[0004] 本發(fā)明是針對現有智能電能表可靠性研究方法只能單點進行、單相表輪換策略不 靈活、不具有針對性、現有可靠性試驗標準只關心電能表整機失效等問題，提出利用可靠性 預計、初步可靠性評估、可靠性驗證試驗、加速退化試驗，結合現場運行的數據等多方面可 靠性水平信息，不斷的逼近、修正智能電能表的失效率曲線（浴盆曲線），來進行智能電能 表全壽命周期內的可靠性水平評價的一種方法。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的是利用可靠性預計、初步可靠性評估、可靠性驗證試驗、加速退化試 驗，結合現場運行的數據等多方面可靠性水平信息，建立基于全壽命周期的智能電能表可 靠性綜合評價方法。
[0006] 本發(fā)明是采取以下的技術方案來實現的：
[0007] 單相智能電能表可靠性綜合評價的方法，其特征在于：包括以下步驟：
[0008] (1)可靠性預計：根據本批次智能電能表的元器件清單、元器件設計參數、可靠性 相關工藝控制措施或/和設計原理圖相關資料，選擇預計方法、預計手冊和預計模型對智 能電能表進行可靠性預計，出具可靠性預計報告，確定該階段評價結果；
[0009] (2)可靠性初步估計：基于智能電能表廠家提供的可靠性試驗、環(huán)境試驗和老化 篩選試驗數據，進行智能電能表的可靠性初步估計，確定該階段評價結果，得到老化曲線；
[0010] (3)可靠性驗證試驗：供貨驗收時在實驗室條件下進行可靠性驗證試驗，出具檢 驗報告，根據檢驗結果給出該階段評價結果；
[0011] (4)加速退化試驗：按照GB/T17215. 931方法進行加速退化試驗，計算出各組應 力下各失效模式的威布爾分布參數、加速因子和可靠度函數，得到智能電能表的偽失效壽 命和失效曲線偶然段，根據該段失效曲線的參數給出該階段評價結果；
[0012] (5)現場運行數據分析：在智能電能表運行過程中，對智能電能表進行質量監(jiān)督， 收集運行智能電能表的投運時間、運行狀況和運行環(huán)境數據；當故障發(fā)生時，收集故障智能 電能表，分析故障原因和失效機理，統(tǒng)計失效率，根據統(tǒng)計和失效率計算結果對失效曲線做 進一步的修正，根據修正結果確定該階段評價結果；
[0013] (6)綜合評價：綜合可靠性預計、可靠性初步評估、可靠性驗證試驗、加速退化試 驗和現場運行數據建立智能電能表可靠性綜合評估模型，完成智能電能表可靠性的綜合評 價。
[0014] 將經可靠性預計、可靠性初步評估、可靠性驗證試驗、加速退化試驗和現場運行數 據分析的五個環(huán)節(jié)最后所得的失效數據與失效曲線、失效曲線的兩個時間參數t、t2建立 定量聯(lián)系，其中，h為早期故障期和偶然失效期分界點，t2為偶然失效期和耗損失效期的分 界點；
[0015] 在可靠性初步評估階段，根據老化篩選試驗的結果初步確定h點的位置；將加速 退化試驗階段得到的失效曲線偶然段的結束位置初步定為失效曲線的t2點位置，連接t t2，得到修正一次后的失效曲線偶然失效期；現場運行數據分析階段將實際運行出現故障 的失效率疊加到加速退化試驗后得到的失效曲線偶然段相應時刻的失效率上，得到調整 后t時刻的失效率：
[0016]
[0017] 其中，下角標t表示故障發(fā)生時刻；At為加速退化試驗后得到的失效曲線偶然段 上t時刻的失效率；A't為調整后的t時刻的失效率；a為調整系數。
[0018] 若該批智能電能表在不同時間段內出現相同原因的故障，則在新的故障發(fā)生時刻 按上述方法進行計算；
[0019] 若該批智能電能表在不同時間段內出現不同原因的故障，則在新的故障發(fā)生時刻 按上述方法進行計算；
[0020] 若該批智能電能表在相同時間段內出現不同原因的故障，也就是說同時出現了兩 種或兩種以上的故障現象，則調整后t時刻的失效率按下式計算：
[0021]
[0022] 其中，a 因故障1失效電能表的調整系數，a2為因故障2失效電能表的調整系 數，依次類推；不斷對運行電表進行質量監(jiān)測，發(fā)現故障智能電能表及時按上述方法處理；
[0023] 現場運行數據分析階段根據得到的X%值進行失效曲線的修正，仍以老化曲線 的終點作為起點，以（A't，t)坐標為終點作圖；如有多個（A't，t)，則用最小二乘法進行 曲線擬合。
[0024] 可靠性預計結果根據平均失效前時間值計算評價參數，確定可靠性預計階段的評 價標準。
[0025] 在抽取相同百分比的情況下，初步評估將廠家老化篩選試驗結果通過率作為可靠 性初步估計階段的評價參數，確定可靠性預計階段的評價標準。
[0026] 可靠性驗證試驗結果根據驗收情況確定該階段的評價標準；驗收結果合格為A 等，驗收結果不合格直接為C等。
[0027] 加速退化試驗的評價表為：
[0028]
[0030] 修正后的t2點相對原來的位置有一定的位移，根據該位移進行現場運行數據分析 階段的可靠性評價：
[0031]
[0032] 步驟（6)，綜合評價方法為：采用專家訪談法，將綜合可靠性預計、可靠性初步評 估、可靠性驗證試驗、加速退化試驗和現場運行數據分配權重指標，提取與可靠性質量管理 相關的指標體系，以查值表的形式實現對各指標評分細則的設計；根據評分表和批次電能 表在每個環(huán)節(jié)的可靠性評價等級，給批次電能表打分，最終得到電能表可靠性綜合評價結 果。
[0033] 本發(fā)明所達到的有益效果：
[0034] 1.本發(fā)明在智能電能表全壽命周期范圍內制定可靠性的綜合評價方法。國家規(guī) 定的居民用單相智能電能表的輪換周期為6年，而裝出的電能表由于廠家、批次等的不同， 可靠性不盡相同，輪換周期并不具有針對性。本發(fā)明全面考慮了可靠性預計、初步可靠性 評估、可靠性驗證試驗、加速退化試驗、現場運行數據五個電能表全壽命周期內的可靠性環(huán) 節(jié)，與電子產品的固有失效特性浴盆曲線相結合，不僅在每個可靠性環(huán)節(jié)給出了評價方法， 還在五個環(huán)節(jié)的評價結果之間建立了定性、定量聯(lián)系。所得的綜合評價結果給批次單相表 的質量壽命管理政策的制定提供了理論依據和數據支撐，有利于延長輪換周期，進而降低 電網運維成本。
[0035] 2.本發(fā)明從批次電能表的全壽命周期可靠性角度出發(fā)，給出了一種確定失效曲線 上"早期故障期和偶然失效期分界點"位置和"偶然失效期和耗損失效期的分界點"位置兩 個失效率變化的重要時間點的定量計算方法。
[0036] 3.本發(fā)明能更好的在驗收過程中確認電能表是否符合國家電網的可靠性定量要 求。還可以從方案設計原理、元器件選擇和生產工藝控制方面給電能表廠家做進一步的質 量提升建議，降低研制成本，從源頭控制電能表質量。
[0037] 本發(fā)明細化了在各個可靠性執(zhí)行環(huán)節(jié)需要收集的信息以及收集方法，有利于清晰 化可靠性工作在實施過程中的具體工作任務。
【附圖說明】
[0038] 圖1為單相智能電能表可靠性綜合評價方法總體框架；
[0039] 圖2為單相智能電能表的浴盆曲線；
[0040] 圖3為單相智能電能表可靠性預計流程圖。
【具體實施方式】
[0041] 圖1所示為智能電能表可靠性綜合評價方法的總體框架。評價方法分為兩大模 塊：可靠性分析和可靠性驗證。其中，可靠性分析又包括兩個內容：可靠性預計和可靠性初 步評估。可靠性驗證包括三方面內容：可靠性驗證試驗、加速退化試驗和現場數據分析。最 后綜合五方面數據來源，進行數據整合，給出可靠性評估。建立綜合評價方法的目的是跟蹤 和了解批次電能表的全壽命周期，更好地預計其運行剩余壽命，合理安排輪換時間，優(yōu)化運 維成本。圖1所示兩大模塊五項內容在電能表生命周期內自左到右地發(fā)生，時間上有著先 后關系，可靠性數據在評價系統(tǒng)逐環(huán)節(jié)推進過程中逐步積累和增加，可靠性結果的可信性 逐步提高