专利名称：电能表可靠性检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电能表，具体地，涉及一种电能表可靠性检测方法及装置。
背景技术：
智能电能表(电能表)是在国家电网公司建设“智能电网”的要求下，依据国家电 网公司企业标准Q/GDW 364-2009设计制造的电子式电能表，具有电能量计量、数据处理、 实时监测、自动控制、信息交互等功能。智能电能表的可靠性关系到智能电网建设目标的实 现，定量评价智能电能表可靠性有利于掌握其可靠性水平，并进一步评价其入网运行带来 的各种风险。可靠性作为评价电能表质量的重要指标之一，是保证电能表性能在实际使用中得 到充分发挥的关键。可靠性预计是定量评估电能表可靠性的有效手段，可以为电能表可靠 性分析提供有效数据。目前电能表可靠性预计一般采用元件应力法(简称为应力法)和元件计数法(简 称为计数法)，它们假设构成电能表的各组成元件失效率恒定，主要依据是国内外各种预计 手册提供的元件失效率预计模型。元件应力法和元件计数法失效率预计模型的一般表达式 分别为λρ = Xb Π π i(1)λ ‘ ρ = λ G Ji ‘ Q(2)在式⑴中，λ ρ为应力法中的元件工作失效率(可以简称为失效率)，表征实际工 况下的失效率；λ b为基本失效率，是元件在给定参考条件下的失效率；π i为失效率调整系 数(也称η因子)，表征工作环境、温度、质量等级等因素对元件失效率的影响。在式(2) 中，λ' ρ为计数法中的元件工作失效率，表征实际工况下的失效率；Xe为通用失效率，是 某型号元件在某类使用环境下失效率的典型值；η ‘ 为计数法中的质量等级，表征元件的 质量水平。计数法和应力法的失效率预计模型都是经验模型，两者在预计电能表可靠性时， 都是假设电能表的元件具有同等重要性。即，应力法和计数法采用的是可靠性串联模型，假 设的是任何一个元件的失效都会导致电能表失效。应用这两种方法计算电能表失效率的数 学表达式为As=E λ j (3)在式(3)中，Xs为电能表的失效率，Xi为第i个元件的失效率。在实际使用中，电能表中个别元件或单元的失效并不会导致电能表的失效。但是， 由于应力法和计数法没有考虑产品的冗余结构，因此，这两种方法的可靠性预计结果必然 会偏向保守，很多情况下与实际偏差较大，无法准确反映电能表的可靠性。当用来提高电能 表可靠性的非串联、备用等冗余结构增多时，基于应力法和计数法的可靠性预计结果反而 会降低，从而对电能表的冗余设计产生了误导。综上所述，目前的电能表可靠性预计方法存在无法准确评估电能表可靠性的问题。

发明内容
本发明实施例的主要目的在于提供一种电能表可靠性检测方案，以解决现有技术 中的电能表可靠性预计方法无法准确评估电能表可靠性的问题。为了实现上述目的，本发明实施例提供一种电能表可靠性检测方法，该方法包括 根据失效率预计模型获取电能表中各元件的失效率数据；获取所述各元件与所述电能表的 总线的连接关系信息；根据所述各元件的失效率数据与所述的连接关系信息生成所述电能 表的可靠度函数；根据所述电能表的可靠度函数生成并输出包括所述电能表可靠性信息的 检测数据。具体地，获取所述各元件与所述电能表的总线的连接关系信息包括获取所述各 元件与所述电能表的总线的连接关系为串联的串联连接关系部分的信息；获取所述各元件 与所述电能表的总线的连接关系为非串联的非串联连接关系部分的信息。上述根据所述各元件的失效率数据与所述的连接关系信息生成所述电能表的可 靠度函数包括根据所述各元件的失效率数据获取所述串联连接关系部分的可靠度函数、 和所述非串联连接关系部分的可靠度函数；将所述串联连接关系部分的元件可靠度函数、 和所述非串联连接关系部分的元件可靠度函数进行乘积运算，得到所述电能表的可靠度函 数。其中，根据所述元件的失效率数据获取所述串联连接关系部分的可靠度函数包 括根据所述各元件的失效率数据获取所述串联连接关系部分的各元件的失效率数据之 和；根据所述串联连接关系部分各元件的失效率数据之和，获取所述串联连接部分的可靠 度函数。根据所述各元件的失效率数据获取所述非串联连接关系部分的可靠度函数包括 获取所述非串联连接关系部分的各条非串联线路的元件；根据所述各元件的失效率数据获 取所述各条非串联线路的元件失效率数据之和；根据所述各条非串联线路的元件失效率数 据之和获取所述各条非串联线路的可靠度函数；根据所述各条非串联线路的可靠度函数， 获取所述各条非串联线路的不可靠度函数；将所述各条非串联线路的不可靠度函数进行乘 积运算，得到所述非串联连接关系部分的不可靠度函数；根据所述非串联连接关系部分的 不可靠度函数获取所述非串联连接关系部分的可靠度函数。上述根据失效率预计模型获取电能表中各元件的失效率数据包括根据所述电能 表中各元件的基本特征和实际使用情况、以及所述失效率预计模型分别获取所述电能表中 各元件的失效率数据。本发明实施例还提供一种电能表可靠性检测装置，所述装置包括元件失效率获 取单元，用于根据失效率预计模型获取电能表中各元件的失效率数据；连接关系获取单元， 用于获取所述各元件与所述电能表的总线的连接关系信息；电能表可靠度函数获取单元， 用于根据所述各元件的失效率数据与所述的连接关系信息生成所述电能表的可靠度函数； 可靠性检测数据生成单元，用于根据所述电能表的可靠度函数生成并输出包括所述电能表 可靠性信息的检测数据。上述连接关系包括串联连接关系和非串联连接关系；所述的电能表可靠度函数获取单元包括串联部分可靠度函数获取模块，用于根据所述各元件的失效率数据获取所 述串联连接关系部分的可靠度函数；非串联部分可靠度函数获取模块，用于根据所述各元 件的失效率数据获取所述非串联连接关系部分的可靠度函数；电能表可靠度函数获取模 块，用于将所述串联连接关系部分的可靠度函数、和所述非串联连接关系部分的可靠度函 数进行乘积运算，得到所述电能表的可靠度函数。上述的串联部分可靠度函数获取模块包括串联元件失效率获取子模块，根据所 述各元件的失效率数据将串联连接关系部分的各元件的失效率数据进行加法运算得到所 述串联连接关系部分的元件失效率数据；串联部分可靠度函数获取子模块，根据所述串联 连接关系部分的元件失效率数据，获取所述串联连接部分的可靠度函数。上述的非串联元件可靠度函数获取模块包括非串联元件获取子模块，用于获取 所述非串联连接关系部分的各条非串联线路的元件；非串联线路失效率获取子模块，用于 根据所述各元件的失效率数据获取所述各条非串联线路的元件失效率数据之和；非串联线 路可靠度函数获取子模块，用于根据所述各条非串联线路的元件失效率数据之和，获取所 述各条非串联线路的可靠度函数；非串联线路不可靠度函数获取子模块，用于根据所述各 条非串联线路的可靠度函数，获取所述各条非串联线路的不可靠度函数；非串联部分不可 靠度函数获取子模块，用于将所述各条非串联线路的不可靠度函数进行乘积运算，得到所 述非串联连接关系部分的不可靠度函数；非串联部分可靠度函数获取子模块，用于根据所 述非串联连接关系部分的不可靠度函数，获取所述非串联连接关系部分的可靠度函数。借助于上述技术方案至少之一，通过建立各元件与电能表的总线的连接关系信 息，并根据各元件的失效率数据以及该连接关系信息得到电能表的可靠度函数，从而生成 包括电能表可靠性信息的检测数据，由于本发明考虑了电能表的冗余结构，使得可靠性评 估结果相比于现有技术更准确。


为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述 中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些 实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些 附图获得其他的附图。图1是根据本发明实施例的电能表可靠性检测方法的流程图；图2是根据本发明实施例的电能表可靠性检测方法中获取非串联连接关系部分 的可靠度函数的流程图；图3是根据本发明实施例的电能表的连接关系示意框图；图4是根据本发明实施例的电能表可靠性检测方法的详细流程图；图5是现有技术中的智能电能表的电源系统的电路图；图6是根据本发明实施例的基于图5所示的电源系统的可靠性关系模型框图；图7是根据本发明实施例的基于图5所示的电源系统的可靠度函数曲线；图8是根据本发明实施例的电能表可靠性检测装置的结构框图；图9是根据本发明实施例的电能表可靠性检测装置的电能表可靠度函数获取单 元82的结构框图10是根据本发明实施例的电能表可靠性检测装置的非串联部分可靠度函数获 取模块821的结构框图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。可靠性评估结果可以指导电能表的可靠性设计、可靠性增长，可以为优选元件以 及其它可靠性工作提供数据，还可以为使用和维护提供有益信息。但如果可靠性预计结果 不能反映电能表的真实可靠性水平，则很可能误导智能电能表的设计和生产，造成损失。例 如，在电能表的冗余结构较多时，实际上提高了可靠性，但基于元件应力法和计数法的可靠 性评估由于都不考虑产品的冗余结构，只是将所有元件的失效率进行简单的加和运算，从 而导致了偏低的可靠性评估结果，这对产品的设计是一种误导。因此研究简单且能够准确 评估电能表的可靠性是智能电能表可靠性预计的发展方向。基于此，本发明实施例提供一 种电能表可靠性检测方法及装置，以实现准确的评估电能表的可靠性。为了更好的理解本发明，以下给出本发明涉及的一些关键术语的定义可靠性在规定的条件下和规定的时间内，产品完成规定功能的能力；可靠度在规定的条件下和规定的时间内，产品完成规定功能的概率；可靠度函数在规定的条件下和规定的时间内，产品完成规定功能的概率随时间 变化的函数；不可靠度函数在规定的条件下和规定的时间内，产品未能完成规定功能的概率 随时间变化的函数；失效率工作到某时刻尚未失效的产品，在该时刻后单位时间内发生失效的概率 就是产品的失效率，也称为瞬时失效率；可靠寿命可靠寿命是指产品可靠度为给定值时的工作寿命；MTTF(Mean Time to Failure)平均失效前工作时间。以下结合附图对本发明进行详细说明。实施例一本发明实施例提供一种电能表可靠性检测方法，图1是该方法的流程图，如图1所 示，该方法包括步骤101，根据失效率预计模型获取电能表中各元件的失效率数据。具体地，根据电能表中各元件的基本特征和实际使用情况、以及预先选择的失效 率预计模型，分别计算电能表中各元件的失效率。这里的实际使用情况包括各元件在正常工作条件下实际承受的电压、电流等电 应力参数，以及各元件在正常工作条件下承受的热、辐射、振动、潮湿等环境应力参数。上述失效率预计模型可以根据电能表及其元件的特点，从选择的元件失效率预计 手册中选择。优选地，该步骤可以参考现有技术中的元件应力法获取各元件失效率数据的流程。步骤102，获取各元件与电能表的总线的连接关系信息。该连接关系包括串联连 接关系和非串联连接关系。具体地，获取各元件与电能表的总线的连接关系为串联的串联连接关系部分的信 息；获取各元件与电能表的总线的连接关系为非串联的非串联连接关系部分的信息。通过该步骤，可以充分考虑电能表的冗余结构，从而可以准确的评估该电能表。该步骤102与上述步骤101在执行顺序上没有先后。步骤103，根据各元件的失效率数据与连接关系信息生成电能表的可靠度函数。具体地，根据各元件的失效率数据获取串联连接关系部分的可靠度函数、和非串 联连接关系部分的可靠度函数；将串联连接关系部分的可靠度函数、和非串联连接关系部 分的可靠度函数进行乘积运算，得到电能表的可靠度函数。其中，获取串联连接关系部分的可靠度函数的步骤为根据各元件的失效率数据 获取串联连接关系部分的各元件的失效率数据之和；根据串联连接关系部分的各元件的失 效率数据之和获取串联连接关系部分的可靠度函数。非串联连接关系部分的可靠度函数通过如图2所示的步骤获取步骤1031，获取非串联连接关系部分的各条非串联线路的元件；步骤1032，根据各元件的失效率数据获取各条非串联线路的元件失效率数据之 和；步骤1033，根据各条非串联线路的元件失效率数据之和，获取各条非串联线路的 可靠度函数；步骤1034，根据各条非串联线路的可靠度函数，获取各条非串联线路的不可靠度 函数；步骤1035，将各条非串联线路的不可靠度函数进行乘积运算，得到非串联连接关 系部分的不可靠度函数；步骤1036，根据所述非串联连接关系部分的不可靠度函数，获取非串联连接关系 部分的可靠度函数。例如，如图3所示的电能表的连接关系示意框图，假设该电能表包括元件A、B、C、 E、F、G。其中，串联连接关系部分包括元件A、B和C，非串联连接关系部分包括两条非串联线 路，一条非串联线路的元件为E、F，另一条非串联线路的元件为G。串联连接关系部分的可 靠度函数为元件A、B和C的失效率数据之和对应的关于时间t的指数分布函数，即，e-(A+B+e) tO非串联连接关系部分的不可靠度函数为元件E和F所在非串联线路的不可靠度函数、与 元件G的不可靠度函数之积，S卩，(l-e_(E+F)t) - (l-e-Gt) 0非串联连接关系部分的可靠度函数 为l-(l-e-(E+F)t) · (l-e-Gt) 0然后，将串联连接关系部分和非串联连接关系部分的可靠度函 数进行乘积计算，得到图3所示的电能表的可靠度函数。步骤104，根据电能表的可靠度函数生成并输出包括电能表可靠性信息的检测数 据。该电能表可靠性信息可以用可靠寿命表示。具体地，根据电能表的可靠度函数评估该电能表的可靠寿命等可靠性特征量，然 后将评估结果进行分析和整理，完成评估报告，为电能表的设计提供依据。在具体实施过程 中，在电能表中还存在一些目前无法建模的元件，本发明实施例可以根据这些元件在实际操作中的可靠性技术资料，为最终的电能表可靠性评估提供支撑材料。由以上描述可以看出，通过获取各元件与电能表的总线的连接关系信息，并根据 各元件的失效率数据以及该连接关系信息得到电能表的可靠度函数，从而评估电能表的可 靠性，相比于现有技术的元件应力法和元件计数法，本发明实施例提供的技术方案由于考 虑了整个电能表结构(即，考虑了电能表的冗余结构)使得评估的电能表可靠性更准确，克 服了现有技术中的无法准确评估电能表可靠性的问题。在具体实施过程中，由于电能表中的元件比较多，在本实施例中可以将电能表划 分成为多个元件单元，其中，每一个元件单元包含一个或多个互相串联的元件。即，对于任 一个元件单元，该元件单元中任何一个元件的失效都会导致该元件单元的失效。之后，类似 于步骤102，建立各元件单元与电能表的总线的连接关系，该连接关系可以称为可靠性关系 模型。可靠性关系模型包括串联结构模型和非串联结构模型其中，串联结构模型包括 与电能表的总线的连接关系为串联的元件单元，该串联结构模型中的任何一个元件单元的 失效都会导致整个电能表的失效；非串联结构模型包括与电能表的总线的连接关系为非串 联(包括非串联和备用)的元件单元，该非串联结构模型的一个元件单元的失效并不一定 会导致整个电能表的失效。建立了可靠性关系模型之后，可以根据该可靠性关系模型和各元件的失效率数据 得到电能表的可靠度函数，具体为根据各元件的失效率数据得到各元件单元的失效率数 据，然后分别根据各元件单元的失效率数据计算串联结构模型和非串联结构模型的可靠度 函数；之后，将串联结构模型和非串联结构模型的可靠度函数进行乘积运算，得到电能表的 可靠度函数。该串联结构模型和非串联结构模型的可靠度函数的计算方式可以参考上述非 串联连接关系部分和非串联连接关系部分的可靠度函数的计算方式。具体地，串联结构模型的可靠度函数为该模型失效率对应的指数分布函数；该模 型失效率数据为该模型中各元件单元的失效率之和。假设，串联结构模型中包括η个串联 的元件单元，通过如下公式计算该模型的可靠度函数和失效率

权利要求
1.一种电能表可靠性检测方法，其特征在于，所述的方法包括 根据失效率预计模型获取电能表中各元件的失效率数据； 获取所述各元件与所述电能表的总线的连接关系信息；根据所述各元件的失效率数据与所述的连接关系信息生成所述电能表的可靠度函数；根据所述电能表的可靠度函数生成并输出包括所述电能表可靠性信息的检测数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述各元件与所述电能表的总线的 连接关系信息包括获取所述各元件与所述电能表的总线的连接关系为串联的串联连接关系部分的信息；获取所述各元件与所述电能表的总线的连接关系为非串联的非串联连接关系部分的 fn息ο
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述各元件的失效率数据与所述的 连接关系信息生成所述电能表的可靠度函数包括根据所述各元件的失效率数据获取所述串联连接关系部分的可靠度函数，以及所述非 串联连接关系部分的可靠度函数；将所述串联连接关系部分的可靠度函数、和所述非串联连接关系部分的可靠度函数进 行乘积运算，得到所述电能表的可靠度函数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述串联连接关系部分的可靠度函数包括根据所述各元件的失效率数据获取所述串联连接关系部分的各元件的失效率数据之和；根据所述串联连接关系部分的各元件的失效率数据之和，获取所述串联连接关系部分 的可靠度函数。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述各元件的失效率数据获取所述 非串联连接关系部分的可靠度函数包括获取所述非串联连接关系部分的各条非串联线路的元件； 根据所述各元件的失效率数据获取所述各条非串联线路的元件失效率数据之和； 根据所述各条非串联线路的元件失效率数据之和，获取所述各条非串联线路的可靠度 函数；根据所述各条非串联线路的可靠度函数，获取所述各条非串联线路的不可靠度函数； 将所述各条非串联线路的不可靠度函数进行乘积运算，得到所述非串联连接关系部分 的不可靠度函数；根据所述非串联连接关系部分的不可靠度函数，获取所述非串联连接关系部分的可靠 度函数。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据失效率预计模型获取电能表中各元 件的失效率数据包括根据所述电能表中各元件的基本特征和实际使用情况、以及所述失效率预计模型分别 获取所述电能表中各元件的失效率数据。
7.一种电能表可靠性检测装置，其特征在于，所述的装置包括元件失效率获取单元，用于根据失效率预计模型获取电能表中各元件的失效率数据； 连接关系获取单元，用于获取所述各元件与所述电能表的总线的连接关系信息； 电能表可靠度函数获取单元，用于根据所述各元件的失效率数据与所述的连接关系信 息生成所述电能表的可靠度函数；可靠性检测数据生成单元，用于根据所述电能表的可靠度函数生成并输出包括所述电 能表可靠性信息的检测数据。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的连接关系包括串联连接关系和非 串联连接关系；所述的电能表可靠度函数获取单元包括串联元件可靠度函数获取模块，用于根据所述各元件的失效率数据获取所述串联连接 关系部分的可靠度函数；非串联元件可靠度函数获取模块，用于根据所述各元件的失效率数据获取所述非串联 连接关系部分的可靠度函数；电能表可靠度函数获取模块，用于将所述串联连接关系部分的可靠度函数、和所述非 串联连接关系部分的可靠度函数进行乘积运算，得到所述电能表的可靠度函数。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述的串联元件可靠度函数获取模块包括串联元件失效率获取子模块，根据所述各元件的失效率数据将串联连接关系部分的各 元件的失效率数据进行加法运算得到所述串联连接关系部分的元件失效率数据；串联元件可靠度函数获取子模块，根据所述串联连接关系部分的元件失效率数据，获 取所述串联连接部分的可靠度函数。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述的非串联元件可靠度函数获取模块 包括非串联元件获取子模块，用于获取所述非串联连接关系部分的各条非串联线路的元件；非串联线路失效率获取子模块，用于根据所述各元件的失效率数据获取所述各条非串 联线路的元件失效率数据之和；非串联线路可靠度函数获取子模块，用于根据所述各条非串联线路的元件失效率数据 之和，获取所述各条非串联线路的可靠度函数；非串联线路不可靠度函数获取子模块，用于根据所述各条非串联线路的可靠度函数， 获取所述各条非串联线路的不可靠度函数；非串联部分不可靠度函数获取子模块，用于将所述各条非串联线路的不可靠度函数进 行乘积运算，得到所述非串联连接关系部分的不可靠度函数；非串联部分可靠度函数获取子模块，用于根据所述非串联连接关系部分的不可靠度函 数，获取所述非串联连接关系部分的可靠度函数。
全文摘要
本发明提供一种电能表可靠性检测方法及装置，其中，电能表可靠性检测方法包括根据失效率预计模型获取电能表中各元件的失效率数据；获取各元件与电能表的总线的连接关系信息；根据各元件的失效率数据与连接关系信息生成电能表的可靠度函数；根据电能表的可靠度函数生成并输出包括电能表可靠性信息的检测数据。通过本发明，可以获取比现有技术更准确的电能表可靠性评估结果。
文档编号G01R35/04GK102129060SQ201010033718
公开日2011年7月20日 申请日期2010年1月12日 优先权日2010年1月12日
发明者武宏波, 王思彤, 罗玮 申请人:华北电力科学研究院有限责任公司