摘要：我国是电能表生产与应用大国，生产和研发能力也已经能够满足国际市场的不同需求，在国际市场上具有较强的竞争力。在国内，智能电网进入了全面建设阶段，对智能电能表产生了巨大的市场需求。长远来看，智能电表的全国覆盖率将达到100%，智能电能表的可靠运行意义十分重大。本文分析了智能电能表可靠性。
关键词：智能电能表；可靠性；检测；
智能电能表是智能电网的重要组成部分，具有安装量大、分布区域广的特点，在贸易结算与管理、用电信息采集、智能用电等方面发挥着重要作用，其稳定可靠运行不仅关系到坚强智能电网建设进度，还关系到广大电力客户的安全用电。
1智能电能表可靠性的重要性
智能电能表作为智能电网中用电信息采集系统的基础设备、终端用户的服务界面，既要确保其在法定的检定或轮换周期内计量准确，又要为采集系统提供及时、完整的数据信息，为用户提供及时、有效的服务。与常规电能表相比，智能电能表为满足高级计量体系的需要，确保其在智能电网中发挥自身的作用，电能表的高可靠性对整个系统来说是至关重要的。智能电能表之所以必须具备更高的可靠性，是因为：（1）智能电能表不仅要服务于电力公司，同时还要面向电力用户，为用户所需的服务提供数据、信息。对电力公司来说，不良品的百分率尽管可以控制在允许范围内，但对特定的用户来说，不良品则可能招致百分之百的不可靠。（2）智能电能表作为担负基础数据、信息采集，底层信息传送任务的网络末端设备，其能否可靠工作，与该网络信息的完整性、准确性，信息递送的及时性有着直接的关联。（3）智能电能表是受政府计量管理部门强制监督管理的计量器具，被大量地用于贸易结算。为确保贸易结算的公平、公正，在法治规定的检定周期或轮换周期内，这类产品应该具备必要的可靠性。
2影响智能电能表可靠性的因素
影响智能电能表可靠性的因素大体可分为人为环境和自然环境两类。
2.1人为环境
人为环境，即产品设计者、制造者及使用者形成能发挥其潜在功能的环境。影响智能电能表可靠性的人为因素，实际上还包括智能电能表在运输中和应用中受到的振动、冲击、碰撞等机械应力；在印刷电路板焊接时的过热现象；干燥环境下的静电影响；生产场地周围的电磁场；以及印刷电路板焊接完后，清洁工作中产生的超声振动等因素。
2.2自然环境
自然环境条件严重影响产品的可靠性，温度、振动、湿度等环境条件对智能电能表的影响必须引起足够的重视。影响电子元器件可靠性的环境有单个因素和组合因素两种形式，实际上组合环境对可靠性的危害要比单个环境的影响更大，例如温度和湿度的并存作用往往是引起智能电能表电子元器件腐蚀的主要原因。设计方案或试验评价方案除了考虑使用单个环境因素外，还必须要考虑组合的环境因素影响，因为智能电能表电子元器件在运输、使用过程中有可能处在某种组合环境下。
3智能电能表可靠性分析
3.1可靠性试验方法
影响智能电能表可靠性的因素错综复杂，贯穿于电能表的全寿命周期各个环节，主要的可靠性试验方法有几下几种。（1）步进应力谱试验：通过不断增加应力水平，直到某个试验样本失效，或者试验进行到最大应力水平时终止。（2）渐进应力谱试验：应力水平随时间持续增加。同步进应力谱试验相同，都能快速地使产品失效以便分析。但很难正确建立加速实效模型，无法定量地预测产品在正常使用条件下的寿命。（3）高加速寿命试验（HALT）：步进应力试验的一种强化形式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆适合用于早期研制阶段，用来确认设计的薄弱环节和制造过程中存在的问题。（4）高加速应力筛选试验（HASS）：是加速环境应力筛选的一种形式。适合用于设备批量生产阶段。试验可代表产品所经历的最严酷的环境，但通常持续很有限的一段时间。（5）高加速温度和湿度应力试验（HAST）：多种应力组合下进行试验，可外推得到正常使用条件下的可靠性指标。HAST就是为代替以前的温度/湿度试验而开发的，是目前智能电能表可靠性测试的主要方法。
3.2可靠性设计
在产品可靠性设计过程中，需要在方案论证阶段，对可靠性指标进行充分的分析、确定，制定合理的可靠性指标和可靠度；在研发初期进行产品方案设计时，建立可靠性模型，根据智能电能表工作原理和使用条件，将电能表各零部件的失效机制和连带影响分析清楚，并由此建立出串联、并联或混合失效模型；分配可靠性指标，将MTTE（平均失效时间）指标定量分配到与质量有关的各个环节，要保证分配的合理性和可行性；分配误差指标，将企业内控的智能电能表出厂误差限量地分配到与测量相关的各个环节；可靠性预计；故障模式、效应和危害性分析（FMEA）；故障树分析（FTA）；容差和漂移分析；可靠性评估与试验。按照上述设计准则生产的产品，其可靠性、准确度都在可控或受控范围，产品的批次质量水平将会获得大幅提高。
3.3电能表电池的使用
相对于外观，表计性能的安全性也是比较重要的一点。智能电能表能通过核心的CPU能对当前及之前13个月的电量和事件进行存储。时钟电池在此起了比较重要的作用，曾发生过，因时钟电池没电，引起的计量误差，漏计、多计，导致最终分时段的电量之和与总电量不同。用作时钟电池的一次锂电池的安全性能更为重要。锂电池具有单体电压高、比能量高、贮存寿命长，工作温度范围宽等突出的优点，受到人们普遍关注。由于电池存在自放电，必然存在贮存寿命。电池使用者应考虑到这一因素。设计相配合的电路板，避免在电表使用寿命中电池没电等现象出现，也应注意电池在智能电能表上电与下电时，使用与不使用转换的瞬间对智能电能表电量计量的影响，避免造成不必要的计量误差。所以对智能电能表内电池的选择，也是相当重要的，要保证电能表不会因为电池故障引起表计的计量误差。而作为智能电能表内新加入的继电器，也需要有良好的散热能力，才能在确保电能表正确计量的同时能正确动作，并承受过流、过压等瞬间电流的冲击。只有在元器件都有良好的性能时，才能保证智能电能表能够在挂网的各类环境中，正确的计量和运行。
3.4现场数据统计分析
该方法对运行中的表计进行数理统计和分析、确定一定数量的电能表为试验样品后。对样品电能表的投运时间，运行状况，失效时间，寿命历史数据等信息进行统计。在此基础上拟合可靠度、寿命分布。推导该批电能表的可靠性特征量和可靠寿命、在运行环境中。现场数据代表了一批电能表的实际可靠性性能。是对电能表进行可靠性评价的重要指标。但是采用该方法需要较长的周期，具有时间滞后的缺点。在科技日新月异的今天，相信我们的智能电能表能更完善地运行在我们的智能电网中。也只有在不断地探究后，才能够让电能表更精益求精，在智能的同时，更能精确地计量。也要更好地避免表计因发热、过流、过压、短路等异常原因引起表计烧坏或保障，只能电能表的安全性能的保障，才能保证电能表在挂网后能正常工作、精确计量。
随着智能电能表的进一步推广，电能表可靠性的研究将更为迫切。我国智能电表可靠性研究工作尚处于起步阶段，还有很多大量的基础工作去做，还需要系统、深入地开展相应的研究工作。电能表可靠性评价体系的建立可为具体的试验提供依据和指导，是电能表可靠性验证的必不可少的重要手段。
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论文作者:崔佳嵩
论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期
论文发表时间:2018/9/17
标签：电能表论文; 可靠性论文; 智能论文; 应力论文; 环境论文; 寿命论文; 电池论文; 《基层建设》2018年第23期论文;