CN102129060B - 电能表可靠性检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
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：
λP＝λb∏πi (1)
λ′P＝λGπ′Q (2)
在式(1)中，λP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；λb为基本失效率，是元件在给定参考条件下的失效率；πi为失效率调整系数(也称π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′P为计数法中的元件工作失效率，表征实际工况下的失效率；λG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；π′Q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：
λS＝∑λi(3)
在式(3)中，λS为电能表的失效率，λi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。
附图说明
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***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***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***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；
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+C)t。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，即，(1-e-(E+F)t)·(1-e-Gt)。非串联连接关系部分的可靠度函数为1-(1-e-(E+F)t)·(1-e-Gt)。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n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：
其中，λki为第k个串联的元件单元中第i个元件的失效率数据。
以如图3所示的框图为例，假设A、B C、E、F和G为元件单元，这些元件单元中包括一个、或多个互相串联的元件。如图3所示，非串联结构模型包含的是E、F、G，串联结构模型包含的是A、B和C。串联结构模型的失效率数据为元件单元A、B和C的失效率数据之和，即，(A+B+C)；串联结构模型的可靠度函数为串联结构模型失效率对应的指数分布函数，即e-(A+B+C)t。非串联结构模型的不可靠度函数为元件单元E和F所在线路的不可靠度函数、与元件单元G的不可靠度函数之积，即，(1-e-(E+F)t)·(1-e-Gt)；非串联结构模型的可靠度函数为1-(1-e-(E+F)t)·(1-e-Gt)。然后，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计算，得到图3所示的电能表的可靠度函数。
为了更好地理解本发明实施例，以下结合图4所示的流程详细描述本发明实施例。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，如图4所示，该流程包括：
步骤401，根据电能表原理图，列出电能表的元件清单，明确元件类别、型号、材料、制造工艺、额定电气参数、非电气参数等基本特征信息；根据电能表原理图和预期使用环境，计算各元件工作条件下实际承受的电应力参数(电压、电流、功率等)，以及评估电能表及其元件在工作条件下承受的热、辐射、振动、潮湿等环境应力参数；
步骤402，根据元件和电能表的特点，选择合适的元件失效率预计手册，之后进行步骤404；
步骤403，根据电能表原理图，分析元件与电能表之间的结构关系，之后进行步骤405；
步骤404，从失效率预计手册中选择如式(1)的失效率预计模型，根据该失效率预计模型计算各元件的失效率；对于目前无法建模的元件，可以汇总和整理其可靠性技术资料，为最终的产品可靠性分析提供支撑材料；
步骤405，根据步骤403分析的结构关系，将电能表划分为N个最小预计单元(即上述的元件单元)，划分原则是各最小预计单元内的元件为可靠性串联结构(即，最小预计单元内的元件之间为串联关系)，也就是说，最小预计单元内的任何一个元件的失效都会导致该最小预计单元的失效，结合电能表的功能和结构，建立电能表和最小预计单元之间的可靠性关系模型，包括串联结构单元、非串联结构单元、以及一些未建模的元件，其中，非串联结构单元包括并联、备用等冗余结构；
步骤406，根据如下公式、以及步骤404计算的各元件的失效率计算各单元的失效率，
λPk＝∑λki (6)
其中，λki为第k个单元中第i个元件的失效率，λPk为第k个单元的失效率；
步骤407，根据上述公式(4)和(5)计算串联结构单元(假设为n个单元)的可靠度函数；对于非串联结构单元(为N-n个单元)，将非串联结构单元中的单元细分成若干个串联部分，分别计算串联部分的可靠度函数和不可靠度函数，然后将这若干个串联部分的不可靠度函数进行乘积计算，得到的乘积值为非串联结构单元的不可靠度函数，最后根据非串联结构单元的不可靠度函数，依据下式计算非串联结构单元的可靠度函数，
R非串＝1-F非串 (7)
其中，R非串为非串联结构单元的可靠度函数；F非串为非串联结构单元的不可靠度函数；
步骤408，将步骤407所得的串联结构单元可靠度函数和非串联结构单元可靠度函数相乘，得到电能表的可靠度函数，并进一步生成可靠寿命等可靠性特征量；同时，从实际操作的经验中获取未建模元件的可靠性保证支撑材料；
步骤409，结合步骤408所得到的信息评估电能表的可靠性。
以下以图5所示的智能电能表的电源***为例，来详细说明本发明实施例。其中，智能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，定量评价电能表的可靠性有利于评价其入网后运行带来的各种风险。
如图5所示，该电源***通过变压器T1和二极管全波整流电路将220V交流电变为+12V直流电，再经三端集成稳压器将+12V电源转换为稳定的+5V电源，为电子设备供电。图中+5V_1和+5V_2为并联结构(即冗余结构)，可以提高智能电能表的可靠性。根据本发明实施例的评估该电源***可靠性的流程如下：
步骤(1)，根据电源***原理图，获知电源***所包括的元件：压敏电阻RV1，贴片电容C7、C8、C11和C12，铝电解电容C23和C26，以及其他元件T1、VD2、VD3、VD4、VD5、VD6、VD7、VD8、VD9、N6和N7；
步骤(2)，根据电源***原理图，获知各元件在实际工作条件下可承受的电应力参数(工作电压、额定电压)和环境应力参数(环境系数)；具体地，根据该电源***的特点，该电源***预期使用的环境为地面固定环境，承受的热、辐射、振动、潮湿等环境应力与通风较好的楼道环境相似；
步骤(3)，选择GJB/Z 299C元件失效率预计手册，根据步骤(1)和(2)确定的各种参数，结合失效率预计手册提供的失效率预计模型，分别计算各元件的失效率，具体见下表1-4，其中，基本失效率及工作失效率(该工作失效率可以简称为失效率)的单位均为10-6/h：
表1为压敏电阻失效率，压敏电阻失效率预计模型为λP＝λbπEπQπT，λb为基本失效率；πE为环境系数；πQ为质量系数；πT为温度系数；根据步骤(2)确定的使用环境可以根据GJB/Z 299C元件失效率预计手册确定πE＝2.5，πT＝1.0；
表2为贴片电容失效率，贴片电容失效率预计模型为λP＝λbπEπQπCVπch，λb为基本失效率；πE为环境系数；πQ为质量系数；πCV为电容量系数；πch为表面贴装系数；根据GJB/Z 299C元件失效率预计手册可知，式中瓷介片式电容πE＝2.4、πch＝1.5；
表3为铝电解电容失效率，铝电解电容失效率预计模型为λP＝λbπEπQπCVπch，λb为基本失效率；πE为环境系数；πQ为质量系数；πCV为电容量系数；πch为表面贴装系数；根据GJB/Z 299C元件失效率预计手册可知，式中πE＝2.4；
表4为根据GJB/Z 299C元件失效率预计手册直接得到的其它元件失效率。
表1
表2
表3
表4
| 编号 | 工作失效率λP | 编号 | 工作失效率λP | 编号 | 工作失效率λP |
| VD2 | 0.03 | VD3 | 0.03 | VD4 | 0.03 |
| VD5 | 0.03 | VD6 | 0.03 | VD7 | 0.03 |
| VD8 | 0.03 | VD9 | 0.03 | T1 | 0.3 |
| N6 | 0.6 | N7 | 0.6 |
上述步骤(1)至(3)的详细操作流程可以参考现有技术中的元件应力法中计算各元件的方法，本发明不再赘述。
步骤(4)，建立如图6所示的电源***与其各元件之间的可靠性关系模型，该可靠性关系模型包括：保护、变压、整流、稳压滤波、变压稳压等单元。其中，保护单元和变压单元为串联结构单元，整流单元、稳压滤波单元和变压稳压单元为非串联结构单元。
步骤(5)，分别计算各单元失效率，并根据各单元的失效率计算串联结构单元和非串联结构单元的可靠度函数，计算结果参见下表5，失效率单位为10-6/h：
表5
步骤(6)，根据步骤(5)的计算结果，计算电源***的可靠度函数，并进而评估电源***的可靠寿命，具体为：
电源***的可靠度函数为：
其中，R(t)为可靠度函数，t为时间，单位为小时，可靠度函数曲线可参见附图7；
根据上述可靠度函数进行可靠寿命分析，分析结果如表6所示：在该电源***使用7.6年之后，该电源***的可靠度为0.97；在该电源***使用11.9年之后，该电源***的可靠度为0.95；在该电源***使用21.7年之后，该电源***的可靠度为0.90；在该电源***使用39.3年之后，该电源***的可靠度为0.80；在该电源***使用124.5年之后，该电源***的可靠度为0.368。
表6
| t0.97(年) | 7.6年 |
| t0.95(年) | 11.9年 |
| t0.90(年) | 21.7年 |
| t0.80(年) | 39.3年 |
| MTTF(t0.368/年) | 124.5年 |
由以上描述可知，本发明实施例从元件层次开始预计智能电能表的可靠性，同时考虑智能电能表设计上的各种冗余结构，从而可以准确反映智能电能表的可靠性水平，可以对比分析不同设计的可靠性，可以定量分析冗余结构对智能电能表可靠性的影响，也可以为智能电能表FTA(故障树分析)、FMEA(失效模式与影响分析)、LCC(寿命周期费用)分析提供数据。
实施例二
本发明实施例还提供一种电能表可靠性检测装置，优选的用于实现上述实施例一提供的方法。图8是该装置的结构框图，如图8所示，该装置包括：
元件失效率获取单元80，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81，用于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。
电能表失效率获取单元82，用于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；
可靠性检测数据生成单元83，用于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。
由以上描述可知，通过连接关系获取单元81获取各元件与电能表的总线的连接关系信息，并结合元件失效率获取单元80计算的各元件的失效率数据得到电能表的可靠度函数，然后由可靠性检测单元83检测电能表的可靠性，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。
具体地，如图9所示，上述电能表可靠度函数获取单元82包括：串联部分可靠度函数获取模块820、非串联部分可靠度函数获取模块821、以及电能表可靠度函数获取模块822。其中：
串联部分可靠度函数获取模块820，用于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。具体地，该串联部分可靠度函数获取模块820根据元件失效率获取单元80获取的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串联连接关系部分的元件失效率数据，并进一步得到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821，用于根据各元件的失效率数据获取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822，用于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。
具体地，如图10所示，上述非串联元件可靠度函数获取模块821包括：
非串联部分获取子模块8210，用于获取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8211，用于根据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8212，用于根据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8213，用于根据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；
非串联元件不可靠度函数获取子模块8214，用于将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；
非串联元件可靠度函数获取子模块8215，用于根据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。
以下以上述图3所示的框图为例来描述本装置：
首先，元件失效率获取单元80根据失效率预计模型获取元件A、B、C、E、F和G的失效率数据；连接关系获取单元81获取元件A、B、C、E、F和G与电能表的总线的连接关系信息，为：元件A、B和C为串联连接关系部分，元件E、F和G为非串联连接关系部分；串联部分可靠度函数获取模块820将元件失效率获取单元80获取的元件A、B、C的失效率数据进行加法运算，得到串联连接关系部分的元件失效率数据，进而获得串联连接关系部分的可靠度函数；非串联元件获取子模块8210获取非串联连接关系部分的各条非串联线路的元件：一是E和F，另一个是G；非串联线路失效率获取子模块8211分别获取E和F的失效率数据之和、和G的失效率数据；非串联线路可靠度函数获取子模块8212根据非串联线路失效率获取子模块8211获取的E和F的失效率数据之和、以及G的失效率数据，分别得到非串联线路E、F，以及非串联线路G的可靠度函数；非串联线路不可靠度函数获取子模块8213根据非串联线路E、F，以及非串联线路G的可靠度函数，分别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8214将非串联线路E、F，以及非串联线路G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8215根据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；电能表可靠度函数获取模块822将串联元件可靠度函数获取模块820得到的串联连接关系部分的可靠度函数和非串联元件可靠度函数获取子模块8215得到的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。之后，由可靠性检测数据生成单元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。
上述各单元、各模块、各子模块的具体执行过程，可以参考实施例一中的相关描述，在此不再赘述。
在具体实施过程中，也可以将多个互相串联的元件看作一个单元，根据单元建立单元与电能表总线之间的连接关系，然后根据单元的失效率数据、和单元与电能表总线之间的连接关系得到电能表的可靠度函数，具体地可以参考上述实施例一中的相关描述，在此不再赘述。
综上所述，本发明实施例通过对电能表进行量化分析，从元件到电能表、或者从元件到构成单元，再到整个电能表，每一层次都可以进行精确的量化分析连接关系，从而实现了准确的可靠性评估，为电能表可靠性设计、方案评价、鉴别产品缺陷、元件的优选和使用等提供了可靠的依据，并且实现方案较简单。另外，可靠性评估结果还可以为电能表可靠性试验方案设计提供定量依据，为电能表故障树分析(FTA)、失效模式与影响分析(FMEA)、寿命周期费用(LCC)分析等提供依据，为电能表的使用和维护提供有益信息，从而全面提高产品的可靠性。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，比如ROM/RAM、磁碟、光盘等。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
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信息。
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。
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