智能電能表可靠性及其檢測(cè)技術(shù)

趙玉梅

摘要：智能電能表是智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能的基礎(chǔ)設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)智能用電的重要設(shè)備之一。隨著智能電表的持續(xù)推廣應(yīng)用，電能表的可靠性逐漸得到重視。分析智能電能表可靠性的問題，簡(jiǎn)單介紹了我國(guó)的可信性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)體系，詳細(xì)闡述了智能電能表的多種可靠性檢測(cè)技術(shù)及試驗(yàn)方法。

關(guān)鍵詞：智能電能表 可靠性 檢測(cè)技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM933 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）12-0198-01

國(guó)家電網(wǎng)公司自2010年以來(lái)對(duì)智能表大規(guī)模招標(biāo)，智能電能表得以大范圍的應(yīng)用推廣，同時(shí)其質(zhì)量問題也受到社會(huì)各界廣泛關(guān)注。相對(duì)于傳統(tǒng)電能表來(lái)說(shuō)，智能電能表具有功能多、精度高、靈敏、可遠(yuǎn)程抄表等眾多優(yōu)點(diǎn)。智能電能表被要求要“能正常工作、能正常準(zhǔn)確工作、能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的準(zhǔn)確工作”。但是，電能表運(yùn)行的環(huán)境較為復(fù)雜，其需求數(shù)量龐大、電子元器件壽命較短、且易受外界干擾，所以在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)故障的幾率較大。

截至2014年年底， 國(guó)網(wǎng)公司已多次集中招標(biāo)采購(gòu)了智能電能表，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行出現(xiàn)了很多明顯的或潛在的故障。智能電表可靠性問題大多集中在方案與設(shè)計(jì)指標(biāo)確定、元器件選型、生產(chǎn)工藝等等環(huán)節(jié)上，可靠地設(shè)計(jì)與生產(chǎn)高品質(zhì)的智能式電表， 意義重大而深遠(yuǎn)。

1 可靠性檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展

在過(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里，行業(yè)對(duì)電能表可靠性的重視程度不夠，可靠性技術(shù)嚴(yán)重滯后，關(guān)于電能表可靠性評(píng)估方法的標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)規(guī)范僅在GB/T 15284-2002中規(guī)定“可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)執(zhí)行機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 50070-2002《電能表可靠性要求及考核方法》規(guī)定的方法”。該標(biāo)準(zhǔn)是在可靠性基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 6214-1992《儀器儀表可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)及測(cè)定實(shí)驗(yàn)（指數(shù)分布）導(dǎo)則》衍生出來(lái)的。DL/T 830《靜止式單相交流有功電能表使用導(dǎo)則》中也是將JB/T 6214-1992作為驗(yàn)證單相交流有功電能表可靠性的指導(dǎo)和依據(jù)。

近兩年來(lái)，智能電能表的可靠性受到行業(yè)的重視。2011年，全國(guó)電工儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)成立了可信性測(cè)試工作組，參照IEC62059系列標(biāo)準(zhǔn)建立了我國(guó)的可信性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)體系，目前已經(jīng)出版和正在討論的標(biāo)準(zhǔn)主要包括：《電測(cè)量設(shè)備-可信性 第11部分 一般概念》，《電測(cè)量設(shè)備-可信性第21部分 現(xiàn)場(chǎng)儀表可信性數(shù)據(jù)收集》、《電測(cè)量設(shè)備-可信性 第31-1部分 溫度和濕度加速可靠性試驗(yàn)》、《電測(cè)量設(shè)備-可信性 第32-1部分 耐久性-計(jì)量特性的穩(wěn)定性試驗(yàn)》、《電測(cè)量設(shè)備-可信性 第41部分 可靠性預(yù)測(cè)》等等。

2 可靠性檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

可靠性試驗(yàn)技術(shù)有很多，作為電力公司和技術(shù)監(jiān)督部門關(guān)注的是產(chǎn)品的可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)和可靠性測(cè)定試驗(yàn)，以鑒別評(píng)價(jià)成品的產(chǎn)品可靠性指標(biāo)，而制造企業(yè)除了關(guān)注其成品階段的可靠性指標(biāo)外，還在設(shè)計(jì)與制造工藝上運(yùn)用更多的可靠性試驗(yàn)技術(shù)以提升產(chǎn)品的可靠性。

目前智能電能表可靠性指標(biāo)評(píng)價(jià)試驗(yàn)參考標(biāo)準(zhǔn)有JB/T 50070、DL/T 830、IEC62059-31-1。JB/T 50070、DL/T 830是驗(yàn)證產(chǎn)品可靠性指標(biāo)是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)條件數(shù)規(guī)定的可靠性指標(biāo)的試驗(yàn)方法。試驗(yàn)方法簡(jiǎn)單、操作性強(qiáng)、試驗(yàn)時(shí)間短。但試驗(yàn)方法存在缺陷，試驗(yàn)結(jié)果鑒別力差。進(jìn)行評(píng)估測(cè)試無(wú)法得到具體的可靠性指標(biāo)，也沒有對(duì)電能表壽命的預(yù)計(jì)方法提出指導(dǎo)，只能一定程度上說(shuō)明被測(cè)電能表質(zhì)量的好壞，無(wú)法衡量電能表的設(shè)計(jì)、制造等質(zhì)量水平。

IEC62059-31-1是目前理論上最完備的試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，主要通過(guò)試驗(yàn)確定產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)的方法。試驗(yàn)采用加速壽命試驗(yàn)技術(shù)。試驗(yàn)結(jié)果具有明確的可靠性指標(biāo)評(píng)估。試驗(yàn)過(guò)程中將各個(gè)地區(qū)的溫濕度環(huán)境條件的影響及表內(nèi)溫度的影響考慮進(jìn)去，通過(guò)對(duì)溫濕度進(jìn)行修正得到實(shí)際條件下的可靠性指標(biāo)。但試驗(yàn)方案較為復(fù)雜，試驗(yàn)周期長(zhǎng)、試驗(yàn)成本很高。

以上所述標(biāo)準(zhǔn)均未考慮短時(shí)過(guò)電壓和電源中斷、諧波和沖擊負(fù)荷、浪涌、靜電等可能影響儀表的壽命特性的因素。

3 可靠性試驗(yàn)方法

影響智能電能表可靠性的因素錯(cuò)綜復(fù)雜，貫穿于電能表的全壽命周期各個(gè)環(huán)節(jié)， 主要的可靠性試驗(yàn)方法有幾下幾種。

（1）步進(jìn)應(yīng)力譜試驗(yàn)：通過(guò)不斷增加應(yīng)力水平，直到某個(gè)試驗(yàn)樣本失效，或者試驗(yàn)進(jìn)行到最大應(yīng)力水平時(shí)終止。

（2）漸進(jìn)應(yīng)力譜試驗(yàn)：應(yīng)力水平隨時(shí)間持續(xù)增加。同步進(jìn)應(yīng)力譜試驗(yàn)相同，都能快速地使產(chǎn)品失效以便分析。但很難正確建立加速實(shí)效模型，無(wú)法定量地預(yù)測(cè)產(chǎn)品在正常使用條件下的壽命。

（3）高加速壽命試驗(yàn)（HALT）：步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)的一種強(qiáng)化形式。適合用于早期研制階段，用來(lái)確認(rèn)設(shè)計(jì)的薄弱環(huán)節(jié)和制造過(guò)程中存在的問題。

（4）高加速應(yīng)力篩選試驗(yàn)（HASS）：是加速環(huán)境應(yīng)力篩選的一種形式。適合用于設(shè)備批量生產(chǎn)階段。試驗(yàn)可代表產(chǎn)品所經(jīng)歷的最嚴(yán)酷的環(huán)境，但通常持續(xù)很有限的一段時(shí)間。

（5）高加速溫度和濕度應(yīng)力試驗(yàn)（HAST）：多種應(yīng)力組合下進(jìn)行試驗(yàn)，可外推得到正常使用條件下的可靠性指標(biāo)。HAST就是為代替以前的溫度/濕度試驗(yàn)而開發(fā)的，是目前智能電能表可靠性測(cè)試的主要方法。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著智能電能表的進(jìn)一步推廣，電能表可靠性的研究將更為迫切。我國(guó)智能電表可靠性研究工作尚處于起步階段，還有很多大量的基礎(chǔ)工作去做，還需要系統(tǒng)、深入地開展相應(yīng)的研究工作。電能表可靠性評(píng)價(jià)體系的建立可為具體的試驗(yàn)提供依據(jù)和指導(dǎo)，是電能表可靠性驗(yàn)證的必不可少的重要手段。

參考文獻(xiàn)

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