基于Peck溫-濕模型的智能電能表可靠性與壽命測評

關(guān)鍵詞：MTTF；Peck溫-濕模型；智能電能表；可靠性與壽命；測評

中圖分類號：TM933；TP391.92 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1001-5922（2024）12-0183-03

智能電能表是用戶側(cè)電能計量體系中廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)單元。為了滿足對智能電能表可靠性壽命的要求，相關(guān)研究的成果將有助于提高電能表的質(zhì)量和可靠性，并加快產(chǎn)品研發(fā)與市場推進(jìn)的速度[1-4]。如提出基于灰色理論的智能電表加速老化壽命分析方法[5]。提出基于溫濕度應(yīng)力回歸分析的智能電能表加速老化壽命分析方法，該方法建立電能表計量誤差均值估計值與加速壽命之間的關(guān)系函數(shù)[6]。提出基于加速壽命試驗的智能電能表剩余壽命分析方法[7]。常規(guī)的加速壽命試驗周期長、成本高，本研究提供一種操作簡單、低成本的智能電能表加速壽命試驗方法?；谄骄鶡o故障工作時間（MTTF）與Peck溫-濕模型，進(jìn)行了電能表的加速壽命試驗與評價方法的研究。通過在應(yīng)力選擇、參數(shù)模型和試驗時間等方面進(jìn)行分析，設(shè)計出了適用于電能表的加速壽命試驗方案。

1試驗方案設(shè)計

根據(jù)可靠性要求，設(shè)計和選用元器件的目標(biāo)是確保電能表產(chǎn)品的使用壽命不低于15年[8-10]。壽命保證期內(nèi)允許的故障率如表1所示。

當(dāng)電能表運行15年的可靠度不低于9%[11]，即在運行15年時，電能表的可靠度大于91%。

1.1產(chǎn)品壽命特性和置信度

針對新設(shè)計的產(chǎn)品，在進(jìn)行加速壽命試驗時，需要定義產(chǎn)品壽命特性和置信度。一種常見的壽命特性定義是產(chǎn)品運行Y年后出現(xiàn)F％的失效情況。在這里，引用了電能表產(chǎn)品可靠性標(biāo)準(zhǔn)，并確定了典型的置信度為50%。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，要求電能表在運行15年后，失效率低于9%[12-14]。通過明確壽命特性和置信度，可以更加準(zhǔn)確地評估產(chǎn)品的可靠性。

2試驗結(jié)果與分析

本方案利用環(huán)境試驗箱，三相電能表耐久性試驗裝置對樣表進(jìn)行測試，并通過RS485與上位機通信，通過上位機軟件實現(xiàn)對樣表功能及通訊的測試。

DDZM285-Z型單相智能電能表，總計22只表，經(jīng)過了28d的加速壽命試驗。在試驗過程中，共出現(xiàn)3只電能表失效。478號的C02失效為工藝問題，非可靠性問題；469號的C02失效為固件問題。因此，將470的I04失效記為可靠性失效。

由于在整個試驗過程中，僅僅出現(xiàn)了1只電能表IO4失效，僅1次失效不能進(jìn)行失效分布擬合分析。因此針對本DDZM285-Z型單相智能電能表僅計算MTTF值。計算結(jié)果如表3所示。

對比結(jié)論：（1）滿足整體15年可靠度91%的要求，試驗后該智能電能表的可靠性評估為：15年RT=91.92%；（2）其中第9、10年不可靠度為0.61%、0.67%，大于標(biāo)準(zhǔn)0.60%、0.65%的要求。

DDSK285-Z型單相電子式費控電能表MTTF計算結(jié)果如表4所示。

由表4可知，MTTF=11453.4/365=31.4年?？梢钥闯鯠DZM285-Z型單相智能電能表相對于DDSK285-Z型單相電子式費控電能表提升了47倍。

3結(jié)語

智能電能表的可靠性和使用壽命是電網(wǎng)公司和電能表生產(chǎn)商共同關(guān)心的問題，為了驗證智能電能表的壽命，本文提出了基于MTTF和Peck溫-濕模型的電能表加速壽命試驗方案。通過對試驗樣表進(jìn)行加速壽命試驗，驗證智能電能表的可靠性是否滿足要求，并發(fā)現(xiàn)了可靠性設(shè)計方案和元器件等方面存在的缺陷。這種試驗方法可以為壽命預(yù)測提供一種有效的方法。結(jié)合這些發(fā)現(xiàn)，可以改進(jìn)智能電能表的設(shè)計和制造，提高其可靠性、延長使用壽命，并降低全壽命周期的使用成本。