智能电能表可靠性预计技术
运行中智能电能表质量分析及预测方法研究
运行中智能电能表质量分析及预测方法研究发布时间：2022-07-15T06:37:24.672Z 来源：《当代电力文化》2022年3月第5期作者：于莎莎，刘丽媛[导读] 对于智能电能表的质量分析工作，无论是作为生产者的厂商，还是作为使用者的国家电网公司，于莎莎，刘丽媛黑龙江省电工仪器仪表工程技术研究中心有限公司，150028；，黑龙江建筑职业技术学院，150000摘要：对于智能电能表的质量分析工作，无论是作为生产者的厂商，还是作为使用者的国家电网公司，都还没有一个定量的标准。
2014年，国家电网公司开展了电能计量装置状态检验方面的探索和研究，研究成果是根据对电能表的当前运行状态的评价，指导电能表现场检验及轮换周期的动态调整工作；2015年，基于大数据技术的智能电能表运行状态分析系统通过分布式存储、分布式分析计算和数据挖掘，将用电信息采集系统、计量生产调度平台、营销业务系统等系统中的电能表信息的海量数据转化成智能电能表运行状态报告。
但是，上述研究是从智能电能表全寿命周期的部分环节入手，缺少智能电能表关键环节的质量分析方法研究。
关键词：智能电能表；质量分析；预测方法引言智能电能表已成为智能电网负荷管理的重要技术设备，但其在电能计量中的应用可能会导致各种运行故障。
基于智能电能表不同的运行故障形式，分析了智能电能表在不同故障模式下的故障原因，并研究了其改进方案。
1智能电能表概述电力系统由几个模块组成，其中智能电能表是最重要的模块之一，在整个电网中发挥着重要作用。
在整个电力系统中使用智能仪表可以全面提高电力系统的管理水平，特别是在资源分配方面，智能仪表是电力系统信息的最终感知模块，是整个系统信息的准确性智能仪表是电力系统适应用户的关键部分。
逐步改进智能能源计功能是发展和更新国家电网以确保国家电网稳定和安全运行的必要步骤，也是确保国民经济迅速发展的重要基石。
2电能表质量分析模型构建电能表质量分析模型的任务是依据电能表关键环节相关数据，挖掘已拆回电能表发生故障的规律，预测具备同特征在运电能表发生故障的概率，并进行现场数据验证。
关于提高智能电能表可靠性技术的分析
关于提高智能电能表可靠性技术的分析摘要：智能电能表运行可靠性技术可以优化智能电能表设计和使用，提升智能电能表检测精确性。
与传统的电能表技术相比更具优势，可对所检测的数据内容进行智能化信息比对分析，数据处理方式更为精准，实现信息的一体化监测，进而提升电力管理的总体质量。
本文从智能电能表运行原理入手，探讨智能电能表可靠性技术提高策略，以供参考。
关键词：智能电能表；可靠性技术；分析引言：智能电能表具有比传统电能表更为全面的功能，但是由于运行环境的影响，导致智能电能表运行稳定性会受到一定的影响，所以需要进行智能电能表的可靠性分析，充分利用可靠性分析技术研究，分析智能电能表在运行可靠性上存在的不足，并进行优化工作。
1智能电能表的原理和可靠性1.1智能电能表原理当前，在国际范围内，尚未形成对智能电能表形成统一的概念和标准，但是在行业内部对智能电能表已经形成了相对宽泛的定义，智能电能表使用微型处理器、计算机网络技术等作为基础，可实现电能数据的自动分析和采集，具有远程通讯功能，能自动完成计量工作。
实际工作中，智能电能表可以双向计量，使数据实现实时交互，从而完成远程断电操作，同时还能完成自动电费计价等相关工作。
智能电能表和传统电表相比结构更复杂，由大量的电子元器件构成，工作中会利用电压和电流实时采样获得数据，之后使用脉冲输出数据，由微处理器在处理之后输出脉冲所表示的电量值。
目前，智能电能表具备电压电流采样、电能计量、数据储存等功能，不但实现数据传输的同时，还能接收升级补丁实现软件升级，与此同时，集成远程抄表、电费充值等功能，完成数据高级处理与操作。
1.2智能电能表可靠性智能电能表也属于电子产品，因此可以从可靠性角度研究智能电能表的相关属性，以及通过使用可靠度对智能电能表的可靠性进行定量分析。
智能电能表的产品可靠性体现在，其能在规定时间内，使产品故障概率或者满足特定功能的概率达到最佳状态，能表现智能电能表的使用寿命，也能衡量智能电能表在使用过程中所具有的稳定性，目前市面上的智能电能表寿命一般都在10年以上。
智能电能表可靠性预计技术浅析
智能电能表可靠性预计技术浅析一、前言随着科技和经济的发展，智能电能表不仅实现了电力数据的存储与管理，更具备强大的通信能力，已经被广泛运用在电能计量系统中。
本文就智能电能表可靠性预计技术进行了探讨。
二、智能电能表简介1、智能电能表简介智能电能表是智能电网系统中一个重要组成部分，也是使用电系统走向智能化的重要体现，在整个智能电网建设中占据着至关重要的地位。
针对我国用电系统的现状，大规模的智能电网建设是必然趋势，对于智能电能表的研究也是极其必要的。
目前，由于智能用电系统的组成较为复杂，主要是由智能电能表、智能管理系统、用电信息采集设备、智能互感器、智能检定技术、营销管理系统等构成。
智能电能表作为其中最主要的部分，承担着原始数据采集、计量和传输的任务，是实现信息集成，分析优化的基础。
目前，随着国家电网公司提出智能电网的建设方向后，智能电能表已经开始在全国范围内安装运行。
虽然目前智能电能表的技术方面还存在一些隐患，但总体来说还是取得了很好的应用成效。
2、智能电能表的类型国家电网在2009年时就发布了关于智能电能表系列的一些标准与规范，智能电能表拥有很多功能，因此属于一款多功能的基表。
其采用的是模块化的设计，且在传统电能表的基础上增设了费控、无线以及载波等等功能，实现了更多电能表功能。
前面介绍过，智能电能表是一种全新的全电子式电能表，主要由测量单元、数据处理与存储单元以及通信单元等几部分组成，不仅实现了电能的计量、信息的存储与处理、实时监控等目的，还具有自动控制与信息交互等功能，是非常强大的集通信与数据处理予一身的智能电能计量系统。
如果从有功电能计量准确度的角度来分类，智能电能表可以分为0.2S、0.5S、1、2四个等级，我们可以按照不同的安装环境来选择不同等级的类型电能表。
具体可以参考下表：与普通的电能表不同，智能电能表的检测项目与试验流程都有所不同，针对费控智能电能表而言，不仅要进行普通电能表全部的验收检测项目外，还要进行安装之前对于跳闸、合闸以及交易密钥下装等环节的检测。
智能电能表可靠性预计技术
智能电能表可靠性预计技术摘要：文章首先简述了智能电能表的主要功能，然后分析了智能电能表元器件可靠性研究与管理，最后重点就预计结果进行分析。
关键词：智能电能表；可靠性预计技术；展望一、前言随着我国电子信息技术的发展，电能表也在不断地更新升级，智能电能表的可靠性直接关系到整个产品的开发与研究，因此，智能电能表的可靠运行便显得尤为重要。
本文就智能电能表可靠性预计技术进行了探讨。
二、智能电能表的主要功能二十世纪九十年代初期，电能表以机电一体为主，俗称工业多费率电能表；中期采用数字式电能表；中后期使用IC卡电能表、电力载波仪表等。
二十一世纪初，国家试行并加大两部制电价和分时计费的应用范围，促进了电子式多费率电能表的发展及使用。
电子式多功能电能表具有分时计量正向有功功率、反向有功功率多费率电能及总电能功能，以及四象限无功电能计量等功能，通过RS-485通信口在一定的通信规约下进行通信，实现本地或远方抄表以及参数设置。
另外，还具有记录最大电能需求量、冻结与存储电能量、测量电压和电流量、记录失压等功能。
智能电表是智能电网的核心设备之一，而智能电表的核心作用，是实现用电客户与电力公司之间的信息交换。
因此，客户端必须安装用电信息采集和电网信息处理的、双向互动的智能电表。
智能电表实行对电力需求侧管理，利用电网实行的分时电价政策，对客户的用电量实行削减高峰时段负荷，提高低谷时段负荷，在减少客户用电成本的同时，对电网的削峰填谷作出贡献。
智能电表区别于传统电能表，主要是具有双向实时通信功能和互动性，为实施阶梯电价提供了可能。
比如：供电部门可以通过智能电表，向客户发布实时电价信息，而用电客户则可以据此合理用电；供电部门可以通过智能电表，向客户定时、定期发布用电记录，而用电客户及时掌握用电信息，可以节约用电；反之，用电客户也可以通过智能电表，向供电部门上传近期的用电打算，协同供电部门制定用电方案，可以减少电网备用容量，提高电网经济效益。
智能电力技术的可靠性与安全性评估方法
智能电力技术的可靠性与安全性评估方法随着现代社会的不断发展，智能电力技术在电力系统中发挥着重要的作用。
智能电力技术通过应用先进的电力设备、智能化的控制和管理系统以及互联网技术，使得电力系统更加智能、高效。
然而，智能电力技术的可靠性和安全性一直是人们关注的焦点。
本文将介绍一些智能电力技术的可靠性与安全性评估方法。
首先，我们需要评估智能电力技术的可靠性。
可靠性评估是指通过对电力系统的运行数据进行分析和处理，评估系统正常运行的概率。
对于智能电力技术来说，可靠性评估不仅要考虑传统电力设备的可靠性，还需要考虑到智能化设备和控制系统的稳定性和可靠性。
评估可靠性的主要方法有两种：定量方法和定性方法。
定量方法是通过数据分析和建模来评估可靠性。
首先，我们需要收集电力系统的运行数据，包括电力负荷、电压、电流等参数。
然后，通过建立数学模型来分析系统故障的可能性，并计算系统的可靠性指标，如可用性、平均故障间隔时间等。
最后，根据可靠性指标来评估智能电力技术的可靠性。
这种方法可以通过大量的数据和精确的计算来评估系统的可靠性，但需要收集大量的数据并进行复杂的计算，因此需要专业的人员和高性能的计算设备。
定性方法是通过专家判断和经验总结来评估可靠性。
这种方法主要通过专家调查和专家评估来进行评估。
专家可以根据自己的经验和知识来评估系统的可靠性，并给出评估结果。
这种方法相对简单，不需要大量的数据和计算，但对专家的经验和判断能力要求较高。
除了可靠性评估，安全性评估也是评估智能电力技术的重要方法之一。
安全性评估是指评估智能电力技术在运行过程中是否存在安全隐患，以及可能引发的安全风险。
评估安全性的主要方法有三种：风险评估、漏洞评估和脆弱性评估。
风险评估是通过评估智能电力技术在运行过程中可能发生的事件的概率和影响程度来评估安全性。
这种方法需要收集和分析电力系统的运行数据，并综合考虑各种可能的事件和环境因素，来评估智能电力技术的安全性。
漏洞评估是通过分析智能电力技术的软件和硬件系统，找出可能存在的漏洞和安全问题。
电能表可靠性
可靠度：当ｔ小于元件的寿命Ｔ时，元件在［０，ｔ］内能正常工作。
一般情况下，Ｒ（ｔ）随ｔ的增大而下降，即智能电能表可靠度随时间的增加而降低。
若已知元件寿命Ｔ的概率密度ｆ（ｔ），那么对，由于元件寿命的概率密度ｆ（ｔ）于给定的ｔ，则有()()dt=R⎰∞tttf无法事先知道，在实际应用中，Ｒ（ｔ）的计算经常通过寿命试验取得。
失效率智能电能表失效特征，也就是失效率随时间变化的曲线形似浴盆，分为早期失效阶段、使用寿命阶段和疲劳失效阶段三部分。
第一阶段为早期失效期，其()tλ为下降函数，产品失效的原因可能是由于产品设计和不良加工所造成的缺陷，随着使用时间的增加将不断被发现和排除，从而导致失效率下降。
第二阶段为偶然失效期，又称随机失效期，其()tλ近似为常数，此时产品性能十分稳定，在这一时期产品的失效可以认为是偶然发生的。
第三阶段为耗损失效期，其()tλ呈上升趋势，主要是由于材料老化、疲劳、磨损等引起的失效，其特点是失效率急剧增加，大部分都会失效。
平均无故障工作时间平均寿命同样难以事先获得，一般是在实际装置生产后，通过统计方法与实验数据分析计算得出元器件计数法和元器件应力法属于以数理统计为基础的可靠性预计方法。
在预计之前，需要详细了解智能电能表的结构信息、工作条件和元器件的可靠性数据。
对电子产品开展预计时，其基本设想是系统各组成部分同等重要，任何一部分的失效都假定将会引起系统的失效。
对智能电能表的预计沿用此思想，其系统模型采用串联模型，整表失效率等于子单元或元器件失效率的加和。
（当构成系统的元器件之间是简单的串联关系时，元器件失效率的加和即为设备的失效率。
智能电能表内大部分元器件的失效率在计算时，需要根据元器件所属的类别和子类别查找预计手册，这部分元器件首先需要根据手册的信息需求，汇编其具备应力数据的元器件清单，包括元器件名称、型号、规格、性能额定值，及有关的设计、工艺、结构参数和工作应力等数据。
然后，根所列出的基本信息，查找预计手册得到元器件应力因子参数值，从而代入失效率模型求出元器件的工作失效率。
智能电能表可靠性预计技术
智能电能表可靠性预计技术摘要：电力企业对于终端的用户需要采用统计用电数据的重要设施，这种重要的设施便是电子智能表，它对于将整个电网系统的智能化和信息化起到不可替代的作用。
智能电表的可靠性的提高需要科学的技术手段，其中智能电表可靠性预计技术是一项重要的技术手段，其中开展预计的关键是选择和其相适合的预计手册，本文以现有技术为依托，通过分析可靠性预计手册，运用对比实验的方法，选出智能电表可靠性预计程度较高的预计手册，希望能够对我国电网的智能化发展提供有益的参考，希望对相关技术人员有所帮助。
关键词：智能电表、可靠性、预计手册、技术我国电力企业不断地推进和完善各终端用户用电信息的信息系统建设，信息系统建设可覆盖各个用户，全方位的覆盖，收集全面的用电信息，其中智能电表是对用电数据采集的重要组成部分。
采集系统的安全和稳定性运行直接依托于智能电表的可靠性，这直接影响到用户供电的稳定性和安全性。
因此不仅需要加强对于智能电表的设计、生产、购买等途径加强监管，还需要对智能电表的可靠性指标做科学的评判和测评，依据专业的理论知识和实际工作经验得出提高可靠性的方法，从整体上提高智能电表的质量，增强智能电表的运行稳定性和可靠性，并提高其使用寿命。
1.智能电表可靠性预计技术的概述1.对智能电表的可靠性简要分析智能电表是智能电网系统的终端设备，它主要承担着对终端用户的电量统计和数据采集传输任务，并且它对电力企业的结算和电网系统管理起到无可替代的总要作用。
我国的电力系统服务用户几乎覆盖全国的各个地区，我国智能电表的安装任务和目标在不断地发展，且每年都能达到预定目标，智能电表的可靠性预计已经成为电力企业对质量控制的重要方法。
2.可靠性预计手册概述可靠性的概念最早可于追溯到二战时期，美军为了降低飞机的事故率，开始对飞机的使用寿命和部件进行研究，此后便提出可靠性的概念，可靠性随后便被各个行业广发的应用，可靠性预计技术可以对产品的价值和使用寿命进行提前的估算，因此受到社会各行业的广泛关注。
可靠性预计报告
(2)、电阻 ◆ 对于进口电阻，其工作失效率预计模型为：
λP=λbπEπQπTπS 式中：λP——工作失效率，10-6／h； λb——基本失效率，10-6／h； πE——环境系数（取一般地面固定，即 GF1） ； πQ——质量系数（取 3.0，即执行军用规范但无可靠性指标的产品） ； πT——温度系数（取平均温度为 40℃） ； πS—— 电应力系数； 使用该模型进行预计的器件主要有片式膜电阻（0805 及 0603 规格各阻值） ，该器件由 台湾国巨(Yageo) 生产，精度可达±1%或±5%，工作温度：-55～155℃，按进口元器件 模型进行预计。
图 2. 0.5S 级三相智能电能表可靠性框图Biblioteka 电源管理 电能计量LCD显示
红外通讯
存储器
RS485
实时时钟
2 可靠性数学模型：
组成 0.5S 级三相智能电能表的各个部件之间是串联关系， 设每个部件的可靠度为 Ri， 则系统的可靠度 RS 为：
RS＝R1 R2 Rn Ri
i 1
三、 可靠性预计的依据和元器件质量等级
0.5S 级三相智能电能表中使用的元器件均符合工业标准并进行筛选， 依据 GJB/Z 299C 进行预计， 国产元器件的可靠性预计采用 299C 应力法， 进口元器件的可靠性预计采用 299C 进口件应力法。元器件质量等级是依据元器件的选用、采购、批检验控制和 FRACAS 系统 运行情况来确定的。
(3)、电容 ◆ 对于进口电容，其工作失效率预计模型为：
λP=λbπEπQπTπSπch
式中：λP——工作失效率，10-6／h； λb——基本失效率，10-6／h； πE——环境系数（取一般地面固定，即 GF1） ； πQ——质量系数（取 3.0，即执行军用规范但无可靠性指标的产品） ； πT——温度系数（取平均温度为 60℃） ； πS——电应力系数； πch ——表面贴装系数（取 1.3，即为无引线片式类瓷介电容） 采用该预计模型的元器件有胆电容、铝电解电容和片式电容： ① 铝电解电容选用日本红宝石和韩国三和品牌的长寿命电容 YXF/WL 系列 （105℃） ， 使用寿命≥4000h；漏电流：< 3μA，额定电压：≥16V，工作温度：-40~+105℃。 稳压之前的电容工作电压 VS=12V，额定电压为 VM=35V，稳压之后的电容工作电压 VS=5V，额定电压为 VM=16V。 ② 片式电容采用日本 TDK 生产的 0805 系列， 精度可达±5%、 ±10%， 工作温度： -55～ 125℃。生产工艺先进，可按进口元器件进行预计。 编号 ① ② 名称 铝电解电容 400μF-12000μF 片式电容 各规格 0.005 0.0004 1.5 1.5 3.0 3.0 1.6 1.1 0.6 0.4 1.0 1.0 0.0216 0.0008 规格 ＜400μF λb 0.003 πE 1.5 πQ 3.0 πT 1.6 πS 0.6 πch 1.0 λP 0.0130
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3. 可靠性预计流程
系统模型采用串联模型，整表失效率等于 子单元或元器件失效如何等效 为串联模型。
3. 可靠性预计流程
2)计算各元器件失效率
查找预计手册，得到元器件的失效率模型，
式中： 元器件工作失效率，表征实际工况下的失效率； 基本失效率，是元器件在给定参考条件下的失效率; 调整系数： 环境因子,、质量因子;温度因子,和电应力,
2. 可靠性预计的方法
元器件应力法； 元器件计数法； 失效物理分析法； 相似预计法； 评分预计法； 上下限法； 可靠性框图法； 蒙特卡洛法。
2. 可靠性预计的方法
元器件计数法和元器件应力法
元器件的可靠性决定了设备的可靠性； 元器件的失效率是恒定不变，服从指数分布； 可靠性模型是串联关系、即元器件失效率的总 和为设备的失效率。
3. 可靠性预计流程
1) 建立智能电能表的系统预计模型； 物理结构（三层）：（整表）系统、 （模块）单元、元器件。 逻辑结构（功能模块）：采样计量单元、 电源单元、费控单元、通讯单元、按键显 示单元、功能控制单元、载波单元等单元 模块。
基本设想是系统各组成部分同等重要，任何一部分的失效都假定将会引起 系统的失效。
IEC/TR 62380
国际电工委员（IEC)
2004
19类元器件的失效率预计模型
PRISM
美国系统可靠性中心 （SRC) 法国国防和商业航空 公司协会
1999
FIDES
2004
4. 可靠性预计手册
Telcordia SR-332选择理由
智能电能表固定安装在计量箱，剧烈振动、温度剧 变等不可预见的外部冲击较少。 电能表厂家提供的智能电能表的原理图、各组成元 器件的类型、生产厂家、型号、规格、环境类型、 主要性能、工作环境温度、制造商、质量等级、额 定电应力、工作电应力等信息。适于应用SR-332开 展预计。 SR-332提供了几乎全部电子元器件失效率和系统的 预计方法，同时还提供利用实验数据、现场数据和 老化数据对预计结果修正的方法，便于在设计、样 机评价和试验选型等阶段智能电能表的预计。另外， SR-332标准以电子文件的形式出售。
5. SR-332可靠性预计实例
可靠性结构模型
5. SR-332可靠性预计实例
预计步骤
确定可靠性预计单元 建立电能表可靠性模型 汇编具备应力数据的元器件清单 基于预计模型计算元器件的工作失效率 计算单元失效率 计算整表失效率 推导寿命指标以及评价预计结果。
5. SR-332可靠性预计实例
1. 基本概念
1.2失效率 失效率是指t时刻尚未失效的电能表，在 该时刻后单位时间内发生失效的概率
智能电能表失效率的单位：釆用菲特(FIT: Failures In Time), 表示每十亿产品小时内的失效数。
1. 基本概念
1.3 平均失效前工作时间 MTTF (Mean Time To Failure) 是智能电能表从开始使用到失效前工作时 间的平均值。典型电子产品的可靠度服从 指数分布，即
工作量很大！
4. 可靠性预计手册
预计手册 提出单位 提出年份 主要思想 MIL-HDBK-217F Telcordia SR332 美国国防部 贝尔实验室 1961年
GJB/Z 299C
中国人民解放军总装 备部 西门子公司
2006
划分了 15种工作环境类别
Siemens SN29500
元器件计数法和元器件应力法
分析应力对电能表及其元器件失效率的影响；
3. 可靠性预计流程
2) 计算各元器件失效率
查找预计手册，得到元器件的失效率模型，
式中：为元器件工作失效率，表征实际工况下的失效率； 为基本失效率，是元器件在给定参考条件下的失效率; 环境因子,、质量因子;温度因子,和电应力, 都是失效率的调整系数。
不同的预计手册，模型不同！
智能电能表技术交流之一 可靠性预计技术
2016-03-16
主要内容
基本概念 可靠性预计的方法（预计的机理） 可靠性预计的流程 可靠性预计手册（建模依据） SR-332可靠性预计实例 下一步工作计划
1. 基本概念
1.1 可靠度 智能电能表可靠性是指在规定条件下和 规定时间内，其完成规定功能的能力。通 常用R(t)表示，其数学表达式为
研究标准表的电路原理图，建立系统预计 模型；
元器件应力法须考虑
元器件类型、型号规格、质量等级、性能额定 值、工艺结构参数、工作应力等；元器件计数 法只需考虑设备所用元器件类型、质量等级和 环境因素。
3. 可靠性预计流程
1) 建立智能电能表的系统预计模型； 2) 计算各元器件失效率，绘制预计表格； 3) 计算各功能模块和整表的可靠性指标； 4) 分析预计结果，
预计结果
5. SR-332可靠性预计实例
温度应力对可靠性影响
5. SR-332可靠性预计实例
电应力对可靠性影响
6. 下一步工作计划
查阅文献，确定用于标准表的可靠性预计 方法；
确认SR-332是否能提供了标准表使用的全部电 子元器件失效率和预计结果修正方法； 根据功能和电路原理图，比较标准表和电能表 是否都能使用串联模型，若存在并联模型或其 他复杂模型，如何进行等效处理。
不同的预计手册，模型不同！ 工作量很大！
3. 可靠性预计流程
3)计算各功能模块和整表的可靠性指标；
全串联结构 若有冗余部分采用并联结构。
全串联是否合适？
3. 可靠性预计流程
4) 分析预计结果
依据整表的失效率、MTTF和可靠度总体评价电 能表是否满足规定可靠性要求；
发现高失效率单元，分析引起高失效率的原因， 提出改进措施，降低失效率。