智能電能表全生命周期質(zhì)量跟蹤策略探討

張 強(qiáng)，于 寧

（國網(wǎng)大連供電公司，遼寧 大連 116021）

智能電能表全生命周期質(zhì)量跟蹤策略探討

張 強(qiáng)，于 寧

（國網(wǎng)大連供電公司，遼寧 大連 116021）

智能電能表作為新型智能計(jì)量器具，已被廣泛安裝應(yīng)用，其運(yùn)行穩(wěn)定性將直接影響電網(wǎng)安全與穩(wěn)定，因此智能電能表質(zhì)量管控和對(duì)其進(jìn)行全生命周期質(zhì)量跟蹤研究顯得尤為重要，不僅可以建立起完善的智能電能表管理體系，避免不確定因素對(duì)智能電能表質(zhì)量的影響，而且通過采取新的測試手段與管理方法，能消除智能電能表隱患，極大提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和管理效能。

智能電能表；全生命周期；質(zhì)量跟蹤

智能電能表作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，是最接近用戶的終端設(shè)備，也是用戶能否受益于智能電網(wǎng)最直接的體現(xiàn)［1］，因而越來越受到重視，對(duì)智能電能表精確性、可靠性和保密性的要求也越來越高，其運(yùn)行可靠性將直接影響電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定［2］。目前智能電能表使用數(shù)量正快速增長，作為一種新型計(jì)量器具，由于使用時(shí)間較短，運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)相對(duì)較少，進(jìn)行智能電能表全生命周期質(zhì)量跟蹤研究顯得尤為重要。

1 研究必要性

1.1 智能電能表質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)有效規(guī)避

隨著智能電能表使用數(shù)量的快速增長，其質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)隨之增高。電能表的質(zhì)量管控不僅僅局限于生產(chǎn)環(huán)節(jié)，而是從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、校驗(yàn)、運(yùn)行乃至退出運(yùn)行的全過程［3］。由于測試環(huán)境與電能表運(yùn)行安裝使用環(huán)境存在差異，如性能指標(biāo)、工作穩(wěn)定性、長時(shí)間的電能累計(jì)準(zhǔn)確性等一些直接和電費(fèi)計(jì)量相關(guān)的功能都無法準(zhǔn)確檢定［4］，受各類不確定因素的影響，可能在某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，因此系統(tǒng)對(duì)智能電能表進(jìn)行全生命周期的質(zhì)量跟蹤管理勢在必行。

1.2 部分供應(yīng)商壓縮成本使電能表可靠性下降

由于近年來電能表需求數(shù)量大，供貨時(shí)間緊，部分電能表生產(chǎn)廠商存在原材料供貨緊張、生產(chǎn)線訂單飽和、工人晝夜倒班疲憊及質(zhì)量監(jiān)控力度放松等現(xiàn)象，各別廠家為降低電能表的生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，采用壓縮原材料成本、簡化工藝流程及降低設(shè)計(jì)要求等措施，導(dǎo)致電能表可靠性下降。因此，應(yīng)有效監(jiān)督智能電能表制造廠商在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行元器件篩選、老化等試驗(yàn)，提高制造工藝，保證智能電能表的生產(chǎn)質(zhì)量［5］。

1.3 智能電能表計(jì)量可靠性成為社會(huì)關(guān)注熱點(diǎn)

智能電能表的準(zhǔn)確度問題，一直是媒體及大眾關(guān)注的焦點(diǎn)［6］。民眾存在的誤區(qū)是智能電能表走得“快”，在供電服務(wù)熱線“95598”的咨詢投訴類案件中，有很多針對(duì)電能表與算費(fèi)問題進(jìn)行的投訴，因此加強(qiáng)智能電能表運(yùn)行質(zhì)量監(jiān)控是妥善化解社會(huì)公眾誤解和疑慮的重要措施。

2 實(shí)施方法

智能電能表全生命周期質(zhì)量跟蹤策略，其內(nèi)涵就是將失效模式及后果分析（Failure Mode and Effects Analysis，F(xiàn)MEA）引入到智能電能表全生命周期質(zhì)量跟蹤過程中，通過FMEA方法中的風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先系數(shù)（RPN），對(duì)產(chǎn)品全生命周期中各環(huán)節(jié)的嚴(yán)重程度進(jìn)行評(píng)定，找出潛在的失效模式，并分析其后果，評(píng)估其風(fēng)險(xiǎn)，從而預(yù)先采取措施，減少失效模式的程序，降低其可能發(fā)生的概率，以有效提高質(zhì)量與可靠性。

2.1 收集相關(guān)資料和故障報(bào)告

對(duì)近年來安裝的智能電能表使用質(zhì)量情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)地區(qū)內(nèi)電能表故障進(jìn)行評(píng)估歸納，排除不確定因素對(duì)智能電能表質(zhì)量的影響，電能表故障總結(jié)分析如表1所示。

2.2 構(gòu)建科學(xué)規(guī)范的管理體系

a.按照標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電能表進(jìn)行失效分析

在電能表生命周期過程中，通常先分別評(píng)估電能表失效模式的重要度、發(fā)生率及探測度，并最終確定該失效形式的RPN，如圖1所示。

通過對(duì)產(chǎn)品各過程失效模式重要度S、發(fā)生率O和探測度D的判定，可得過程的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)RPN值，RPN的計(jì)算公式：RPN＝S×O×D。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)不同的RPN值所對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)水平進(jìn)行各過程環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)判定。

b.建立失效預(yù)警模型

表1 電能表故障分析匯總

圖1 電能表故障風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)定

綜合考慮電能表生產(chǎn)廠家與用戶之間的多方因素，對(duì)現(xiàn)有運(yùn)行的智能電能表設(shè)定失效預(yù)警模型，在原有的失效風(fēng)險(xiǎn)可靠性曲線附近留出預(yù)警所需余量，同時(shí)警戒線數(shù)據(jù)應(yīng)根據(jù)實(shí)施情況不斷總結(jié)，動(dòng)態(tài)調(diào)整。圖2是通過對(duì)已投入運(yùn)行36個(gè)月的電能表進(jìn)行預(yù)估風(fēng)險(xiǎn)判斷的失效曲線圖。

圖2 電能表風(fēng)險(xiǎn)判斷失效曲線

由圖2可見，電能表在投運(yùn)的前3個(gè)月風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估值達(dá)到峰值，隨后在運(yùn)行的第3～7個(gè)月風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估值明顯下降，為電能表的早夭期；在運(yùn)行的第7～36個(gè)月風(fēng)險(xiǎn)較為穩(wěn)定，雖然期間稍微有波動(dòng)，但未過多偏離風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警閥值，仍在合理范疇之內(nèi)。同時(shí)，實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估值和電能表的實(shí)際換表數(shù)量也相對(duì)保持一致，截止目前，電能表仍處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)估在未來的3～5年內(nèi)將會(huì)逐步轉(zhuǎn)變至損耗狀態(tài)，屆時(shí)將會(huì)對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)處理。

c.典型案例分析

通過建立電能表失效預(yù)警模型，可以有效控制電能表整體失效事件。就電能表的使用時(shí)長進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，如圖3所示。

按照正常情況下對(duì)該批次的電能表進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)RPN值為1 667，投運(yùn)5個(gè)月后RPN值降至485。根據(jù)計(jì)算規(guī)則，RPN值乘以系數(shù)1.1后繼續(xù)投入運(yùn)行，在電能表使用20個(gè)月時(shí)，發(fā)現(xiàn)電能表RPN值增至624，超過了電能表的失效預(yù)警閥值。

圖3 電能表整體失效事件

2.3 對(duì)失效模型表計(jì)的檢查和處理

a.開展運(yùn)行計(jì)量裝置質(zhì)量分析

2014年6月，對(duì)單相電能表、三相電能表及互感器在鹽霧、高溫高濕等條件下進(jìn)行質(zhì)量跟蹤，獲得了2 200余只運(yùn)行電能表及多臺(tái)電流電壓互感器誤差測試數(shù)據(jù)。通過檢測，一方面對(duì)電能表的使用性能及環(huán)境影響進(jìn)一步了解，另一方面，可以通過此種方式完善電能表受環(huán)境影響的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估水平，以便更好地進(jìn)行電能表運(yùn)行情況監(jiān)測。

b.提高實(shí)驗(yàn)室檢測能力

針對(duì)智能電能表的多種新型檢測功能，對(duì)計(jì)量技術(shù)人員提出了新的要求［7］。由于在FMEA評(píng)價(jià)中，電能表全生命周期質(zhì)量跟蹤在實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)環(huán)節(jié)所占比重最大，因此提高實(shí)驗(yàn)室檢測能力，能夠有效降低電能表出現(xiàn)故障的隱患。根據(jù)《國網(wǎng)營銷部關(guān)于印發(fā)電能表與用電信息采集終端檢測新方法匯編的通知（營銷計(jì)量〔2014〕20號(hào)）》中提到的相關(guān)電能表的新型檢測方法，結(jié)合故障電能表檢測工作，進(jìn)一步加強(qiáng)了對(duì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)外新檢測方法的研究，為電能表技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的豐富和完善提供了有效支撐，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的自身能力和現(xiàn)場需要，選擇部分試驗(yàn)項(xiàng)目，納入到常規(guī)的樣機(jī)測試、到貨后驗(yàn)收以及全檢驗(yàn)收等環(huán)節(jié)中，以便在實(shí)驗(yàn)室檢測階段能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量缺陷，有效防范了質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

2.4 制定相應(yīng)的管理方案和計(jì)劃

a.建立運(yùn)行電能表失效模式預(yù)警模型

2014年9月，匯總前期取得的測試數(shù)據(jù)，對(duì)目前大連地區(qū)運(yùn)行的各類型電能表按照結(jié)構(gòu)原理、功能特性和運(yùn)行年限分類，對(duì)每一生產(chǎn)批次的電能表，按照各種故障類型進(jìn)行分析，在電能表全生命周期，建立各種表型運(yùn)行故障趨勢模型，設(shè)置故障隱患預(yù)警區(qū)間，建立長期有效的實(shí)時(shí)預(yù)警機(jī)制。

b.建立運(yùn)行電能表管理流程

完善和優(yōu)化原有運(yùn)行電能表的管理流程，除進(jìn)行正常的電能表供貨前、到貨后以及全檢的工作流程外，重點(diǎn)對(duì)智能電能表按照供應(yīng)商、類別和到貨批次，在運(yùn)行后4年內(nèi)重點(diǎn)開展電能表現(xiàn)場運(yùn)行的誤差測試，以考量運(yùn)行電能表的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。由于智能電能表質(zhì)量原因造成的運(yùn)行故障，需編寫智能電能表質(zhì)量問題分析報(bào)告，并制定有針對(duì)性的解決措施。

c.建立運(yùn)行電能表的技術(shù)規(guī)范

編制了《運(yùn)行智能電能表質(zhì)量監(jiān)督報(bào)表》及《故障拆回智能電能表實(shí)驗(yàn)室分析清單》，建立了完善的智能電能表質(zhì)量監(jiān)督數(shù)據(jù)庫，為避免運(yùn)行電能表發(fā)生故障提供有力數(shù)據(jù)支持。

3 實(shí)施效果

3.1 電能表質(zhì)量管理方法明顯提升

實(shí)施智能電能表全生命周期質(zhì)量跟蹤策略，為本地區(qū)的電能表質(zhì)量管理建立了1套科學(xué)系統(tǒng)的管控方法，運(yùn)用建模所得到的預(yù)警閥值，對(duì)本地區(qū)歷年安裝的電能表運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效預(yù)控和評(píng)估。

3.2 社會(huì)輿論轉(zhuǎn)好

開展智能電能表全生命周期質(zhì)量跟蹤策略以來，大連供電公司的電能表質(zhì)量以及客戶服務(wù)得到全面提升。針對(duì)客戶對(duì)智能電能表存在顧慮與戒備心理，組織各社區(qū)居民到電能表實(shí)驗(yàn)室參觀，詳細(xì)向用戶介紹電能表檢定的全過程，使普通居民對(duì)電能表的質(zhì)量管控有了直觀認(rèn)識(shí)。

3.3 企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和管理效能得到全面提升

對(duì)智能電能表質(zhì)量全生命周期進(jìn)行跟蹤研究，建立了完整的智能電能表管理體系，對(duì)近年來大連地區(qū)安裝的智能電能表進(jìn)行詳細(xì)梳理與統(tǒng)計(jì)，并對(duì)地區(qū)內(nèi)電能表故障進(jìn)行總結(jié)歸納，有效避免了不確定因素對(duì)智能電能表質(zhì)量的影響，同時(shí)消除了智能電能表存在的隱患［8］。

［1］朱 凌，劉振波，馮守超.智能電能表的標(biāo)準(zhǔn)、政策和發(fā)展［J］.東北電力技術(shù)，2012，33（2）：46－48.

［2］張蓬鶴，肖成東，薛 陽，等.基于MATLAB／SIMULINK的智能電表壽命預(yù)測仿真模型［J］.電測與儀表，2014，51（23）：11－17.

［3］張明遠(yuǎn)，徐人恒，張秋月，等.智能電能表數(shù)據(jù)通信安全性分析［J］.電測與儀表，2014，51（23）：24－34.

［4］朱淑媛，劉漢勇.交流電能表現(xiàn)場運(yùn)行考核評(píng)估測試系統(tǒng)［J］.東北電力技術(shù)，2011，32（2）：50－52.

［5］張 前，宋慧英.從江蘇對(duì)電能有效計(jì)量監(jiān)管探討對(duì)社會(huì)熱點(diǎn)計(jì)量問題的有效監(jiān)管［J］.中國計(jì)量，2005，10（10）：14－16.

［6］關(guān)煥新，李詩宇，劉振波.智能電能表出現(xiàn)黑屏現(xiàn)象的原因分析［J］.東北電力技術(shù)，2014，35（8）：17－19.

［7］付真斌，莊 磊，趙良德.智能電能表的元器件功能及其全性能試驗(yàn)［J］.安徽電力，2012，29（6）：63－66.

［8］孟 靜，岑 偉，趙 兵.一種新型智能電能表測試卡片控制系統(tǒng)［J］.電測與儀表，2014，51（9）：17－20.

Strategy Discussion on Quality Tracking of Full Life Circle for Intelligent Power Meter

ZHANG Qiang，YU Ning
（State Grid Dalian Electric Power Supply Company，Dalian，Liaoning 116021，China）

Intelligent power meter，as a new intelligent measuring device，has been widely installed and used.It is very important for quality control and full life circle quality tracking of intelligent power meter because of operation reliability directly affects safety and stability of power grid.Perfect management system of intelligent power meter is set up by using the new testing and the management methods，it avoids the uncertainties and increases economic benefit and management efficiency in enterprise.

Intelligent power meter；Full life circle；Quality tracking

TM933.4

A

1004－7913（2015）09－0023－04

張 強(qiáng)（1972—），男，學(xué)士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)殡娏I銷及電能計(jì)量。

2015－06－30）