智能电能表可靠性及其检测技术

赵玉梅

摘要：智能电能表是智能电网实现数据采集功能的基础设备，是实现智能用电的重要设备之一。随着智能电表的持续推广应用，电能表的可靠性逐渐得到重视。分析智能电能表可靠性的问题，简单介绍了我国的可信性测试标准体系，详细阐述了智能电能表的多种可靠性检测技术及试验方法。

关键词：智能电能表 可靠性 检测技术

中图分类号：TM933 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）12-0198-01

国家电网公司自2010年以来对智能表大规模招标，智能电能表得以大范围的应用推广，同时其质量问题也受到社会各界广泛关注。相对于传统电能表来说，智能电能表具有功能多、精度高、灵敏、可远程抄表等众多优点。智能电能表被要求要“能正常工作、能正常准确工作、能长时间稳定的准确工作”。但是，电能表运行的环境较为复杂，其需求数量庞大、电子元器件寿命较短、且易受外界干扰，所以在实际运行中出现故障的几率较大。

截至2014年年底， 国网公司已多次集中招标采购了智能电能表，现场运行出现了很多明显的或潜在的故障。智能电表可靠性问题大多集中在方案与设计指标确定、元器件选型、生产工艺等等环节上，可靠地设计与生产高品质的智能式电表， 意义重大而深远。

1 可靠性检测技术的发展

在过去相当长的一段时间里，行业对电能表可靠性的重视程度不够，可靠性技术严重滞后，关于电能表可靠性评估方法的标准或技术规范仅在GB/T 15284-2002中规定“可靠性验证试验执行机械行业标准JB/T 50070-2002《电能表可靠性要求及考核方法》规定的方法”。该标准是在可靠性基础标准JB/T 6214-1992《仪器仪表可靠性验证试验及测定实验（指数分布）导则》衍生出来的。DL/T 830《静止式单相交流有功电能表使用导则》中也是将JB/T 6214-1992作为验证单相交流有功电能表可靠性的指导和依据。

近两年来，智能电能表的可靠性受到行业的重视。2011年，全国电工仪器仪表标准化技术委员会成立了可信性测试工作组，参照IEC62059系列标准建立了我国的可信性测试标准体系，目前已经出版和正在讨论的标准主要包括：《电测量设备-可信性 第11部分 一般概念》，《电测量设备-可信性第21部分 现场仪表可信性数据收集》、《电测量设备-可信性 第31-1部分 温度和湿度加速可靠性试验》、《电测量设备-可信性 第32-1部分 耐久性-计量特性的稳定性试验》、《电测量设备-可信性 第41部分 可靠性预测》等等。

2 可靠性检测技术标准

可靠性试验技术有很多，作为电力公司和技术监督部门关注的是产品的可靠性验证试验和可靠性测定试验，以鉴别评价成品的产品可靠性指标，而制造企业除了关注其成品阶段的可靠性指标外，还在设计与制造工艺上运用更多的可靠性试验技术以提升产品的可靠性。

目前智能电能表可靠性指标评价试验参考标准有JB/T 50070、DL/T 830、IEC62059-31-1。JB/T 50070、DL/T 830是验证产品可靠性指标是否达到标准、技术条件数规定的可靠性指标的试验方法。试验方法简单、操作性强、试验时间短。但试验方法存在缺陷，试验结果鉴别力差。进行评估测试无法得到具体的可靠性指标，也没有对电能表寿命的预计方法提出指导，只能一定程度上说明被测电能表质量的好坏，无法衡量电能表的设计、制造等质量水平。

IEC62059-31-1是目前理论上最完备的试验技术标准，主要通过试验确定产品的可靠性指标的方法。试验采用加速寿命试验技术。试验结果具有明确的可靠性指标评估。试验过程中将各个地区的温湿度环境条件的影响及表内温度的影响考虑进去，通过对温湿度进行修正得到实际条件下的可靠性指标。但试验方案较为复杂，试验周期长、试验成本很高。

以上所述标准均未考虑短时过电压和电源中断、谐波和冲击负荷、浪涌、静电等可能影响仪表的寿命特性的因素。

3 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。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。

4 结语

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。

参考文献

[1]IEC62059-31-1：2006《电测量设备-可信性 温度和湿度加速可靠性试验》.

[2]浦志勇，林克.加速寿命试验与电能表的可靠性试验方法[J].电测与仪表，2008，45（12）：63-66.

[3]鲍进等.高加速寿命试验在智能电能表可靠性研究中的应用[J].电测与仪表，2014，51（19）：17-23.endprint