智能电能表可靠性预计技术

李秀杰

摘要：文章首先简述了智能电能表的主要功能，然后分析了智能电能表元器件可靠性研究与管理，最后重点就预计结果进行分析。

关键词：智能电能表；可靠性预计技术；展望

一、前言

随着我国电子信息技术的发展，电能表也在不断地更新升级，智能电能表的可靠性直接关系到整个产品的开发与研究，因此，智能电能表的可靠运行便显得尤为重要。本文就智能电能表可靠性预计技术进行了探讨。

二、智能电能表的主要功能

二十世纪九十年代初期，电能表以机电一体为主，俗称工业多费率电能表；中期采用数字式电能表；中后期使用IC卡电能表、电力载波仪表等。二十一世纪初，国家试行并加大两部制电价和分时计费的应用范围，促进了电子式多费率电能表的发展及使用。

电子式多功能电能表具有分时计量正向有功功率、反向有功功率多费率电能及总电能功能，以及四象限无功电能计量等功能，通过RS-485通信口在一定的通信规约下进行通信，实现本地或远方抄表以及参数设置。另外，还具有记录最大电能需求量、冻结与存储电能量、测量电压和电流量、记录失压等功能。

智能电表是智能电网的核心设备之一，而智能电表的核心作用，是实现用电客户与电力公司之间的信息交换。因此，客户端必须安装用电信息采集和电网信息处理的、双向互动的智能电表。

智能电表实行对电力需求侧管理，利用电网实行的分时电价政策，对客户的用电量实行削减高峰时段负荷，提高低谷时段负荷，在减少客户用电成本的同时，对电网的削峰填谷作出贡献。

智能电表区别于传统电能表，主要是具有双向实时通信功能和互动性，为实施阶梯电价提供了可能。比如：供电部门可以通过智能电表，向客户发布实时电价信息，而用电客户则可以据此合理用电；供电部门可以通过智能电表，向客户定时、定期发布用电记录，而用电客户及时掌握用电信息，可以节约用电；反之，用电客户也可以通过智能电表，向供电部门上传近期的用电打算，协同供电部门制定用电方案，可以减少电网备用容量，提高电网经济效益。当然，用电客户也可以通过智能电表远程购电。

三、智能电能表元器件可靠性研究与管理

元器件使用全过程包括在研制、生产、使用各阶段对电子元器件的选择、采购、检验、信息管理等全过程。其中选择是基础，要提高元器件的使用可靠性，必须对元器件使用的全过程进行控制和管理。

1、元器件的选用

通过优选元器件，限制选择非标准的和新研制的元器件，压缩选用元器件品种和规格，达到正确选择型号符合元器件的要求，保证设备的质量和可靠性。首先元器件的技术条件、技术性能、质量等级等均应满足装备的要求；其次优先选用经实践证明质量稳定、可靠性高的标准元器件[2]；再者应最大限度地压缩元器件的品种规格和生产厂家；最后应对关键元器件用户对生产方的质量鉴定。

2、选择工作程序

设计人员根据电路的功能和技术参数，从元器件优选目录中正确选择元器件的品种和规格，然后进行降额设计，最后确定元器件的规格；接下来根据可靠性要求和元器件工作的环境条件选择元器件质量等级、环境条件以及优选元器件生产厂，最后对关键重要元器件要经过评审。图1所示是工作程序流程图：

3、元器件采购管理

元器件采购一般应贯彻“保证质量、控制进度、节省经费、尽量集中”的原则，由采购部门统一协调、组织采购工作。采购标准应当根据型号的实际情况由有关部门对元器件技术标准或要求作出具体规定，作为采购元器件的技术依据。进口元器件的采购应选择设在本土的品牌公司作为供应商采购。

4、元器件监制与验收

型号承制单位的有关部门组织具备监制资格的人员按规定的标准或协议，到供货单位进行监制。在监制过程中发现严重质量问题或不合格元器件的比例较大时，应停止监制检验工作，并责成元器件生产单位重新检验或拒收有质量问题的批次，进口元器件，若无法获得规定的技术标准，可参照相应的国内标准进行。

5、元器件信息管理

建立元器件质量信息管理制度，负责电子元器件质量信息收集、统计、整理及保管等各类质量记录，指定有关部门设专人管理。建立使用全过程的质量挡案，提供有价值的信息和科学依据。

四、预计结果分析

在选定预计手册之后，应用预计手册计算的智能电能表预计结果除了可以综合评价设计方案，给电力公司提供加强入网的检测手段之外，对智能电能表的

可靠性检测和设计等也具有重要意义。通过分析预计结果可以鉴别出高失效率元器件，为优选及使用元器件提供数据，可以评估出外界应力对智能电能表可靠性的影响，为智能电能表的使用和维护提供有益信息，帮助检查智能电能表研发方案和电路设计的合理性，发现设计中的潜在缺陷，为改进优选设计方案提供依据。

1、影响智能电能表可靠性的主要元器件为：集成电路、液晶、电解电容、锂电池、稳压器、锰铜分流器、变压器和压热敏电阻等。进一步对比单个元器件的失效率，可发现液晶的失效率最高、其次为实时时钟芯片和锂电池的失效率。为提高智能电能表可靠性，上述元器件的使用和选取在方案设计时必须着重分析。

2、在现场应用中，液晶、时钟电池、电解电容、存储器、晶振、表壳、卡槽及卡座等是影响智能电能表寿命的主要元器件。液晶、电池和电解电容是智能电能表中失效率较高、容易出现故障的3类元器件，应作为关键元器件进行研究。此3类元器件在选用时要使用品牌厂商的优质元器件，且在方案设计、应力筛选、可靠性试验验证等各个环节都应当给予重视。

3、集成电路失效占比较大。一方面是由于手册提供的集成电路失效率较高；另一方面，使用数量较多。经现场调研，集成电路对智能电能表的寿命周期影响较小，经历了半个世纪的发展已具有超长寿命。预计失效率较高是由于预计手册的数据存在一定的滞后性造成的。

4、智能电能表中应用最多的电阻和电容，由于属于无源器件，物理特性较为稳定，没有时效性，单个失效率较小，在现场较少发生故障。

6、智能电能表的标准化展望

智能电能表的标准化需要体现用户、设备供应商、通信服务商以及系统集成商等各方对智能电能表一个共同的理解，包括智能电能表的技术要求、解决方案以及试验方法的定义等。正如智能电能表可以理解为传统电能基础上加上具有双向通信技术附加功能的仪表，其标准化工作可以分为传统电能表模块、通信模块以及附加功能模块等三部分。

对于通信模块模块，由于通信技术的不断发展和更新换代，想要对技术本身做出限定是很困难的；同样对于附加功能模块，由于各国智能电能表的具体服务定位各不相同，要想从国际上对智能电能表的附加功能的范围以及具体内容给出一个明确列表和技术要求也是不现实的。但是并不是说智能电能表的标准化工作就无法开展下去，目前国际上更多的是从智能电能表的软硬件构架上提出相应的技术要求和规范性建议，要求构建智能电能表一个开放式的软件和硬件架构，并应满足以下功能和技术条件：智能电能表架构应为可升级的；智能电能表架构应兼容当前主流技术并能够适应未来通信介质；数据通信的双向性；智能电能表架构的通信标准须确保与计量模块交换数据的安全性；允许通信协议创新，支持用户和供应商的先进信息和管理服务；允许完全一体化、模块化以及多组件等多种智能电能表方案。

五、结束语

综上所述，智能电能表是一种绿色表计，对智能电能表元器件可靠性进行管理是非常有必要，我们应不断探索用电管理新模式，全面的推动供电企业智能电能表的应用与管理，采取合理的方法与手段，确保智能电能表各环节工作的顺利进行。

参考文献

[1]王涛.浅析建筑钢结构工程施工的质量与控制措施[J].建筑钢结构.2013.

[2]盛文仲.浅谈建筑钢结构工程施工质量控制[J].科技创新与应用.2012.