CN105866726A - 一种基于电能表可靠性数据的便携式评估装置 - Google Patents

一种基于电能表可靠性数据的便携式评估装置 Download PDF

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衣溥治
徐人恒
杨桐玲
于晓晨
王海滨
曲井致
郭龙弟
严洪莉
张秋月
王克祥
原赫男
杜景飞
田春雨
王艳丽
赵晓琪
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Abstract

本发明涉及一种可靠性数据评估装置，用于方便地记录电能表的可靠性数据，及时地收集并存储现场故障信息，并能根据这些信息对电能表进行可靠性水平的动态评估。本发明提供对时钟故障、红外故障、485故障、载波故障、继电器故障等电能表常见硬件故障进行现场检测。检测出的故障信息经过可靠性评估单元分析后形成现场可靠性数据，并将结果传送至可靠性评估远程主站集中保存。本发明的创新之处在于采用数理统计的方法对故障信息进行分布拟合，计算出电能表的平均无故障工作时间(MTBF)、失效率和可靠度等可靠性数据，能对现场电能表立项备案，可随时地对电能表进行可靠性水平的动态评估，并将分析结果传送至可靠性评估远程主站。

Description

一种基于电能表可靠性数据的便携式评估装置
技术领域
本发明涉及一种可靠性数据评估装置，是一种基于电能表可靠性数据的便携式评估装置，用于方便地记录电能表的可靠性数据，及时地收集并存储现场故障信息，并能根据这些信息对电能表进行可靠性水平的动态评估。
背景技术
根据国家智能电网建设规划，到“十三五”，要实现智能电网“信息化、数字化、自动化、互动化”，实现电力计量“全覆盖、全采集、全费控”，建成覆盖全部用户、采集全部用电信息、支持全面电费控制的采集系统。电能表作为智能电网的采集终端是采集系统中最基础的组成部分，在电网中扮演着非常重要的角色。
随着电能表的广泛应用，其功能复杂程度也逐渐提高，产品可靠性逐渐成为衡量电能表质量的重要指标。近几年，电力公司在招标文件和规范中要求制造单位提供电能表可靠性预计报告和MTTF（平均失效前时间）不少于10年的可靠性检测报告。因此有必要对可靠性这个制约电能表产品质量和使用寿命的重要因素做出科学的评估。
电能表可靠性评估一般建立在产品寿命数据的统计分析之上，长期以来，电能表一般通过(加速)寿命试验获取产品的可靠性数据，即实验室数据。但是，随着科学技术的发展，此类数据的获取日益困难，如何挖掘并充分利用一切有价值的可靠性数据代替寿命试验是可靠性工程中亟待解决的重要课题。另一方面，电力公司普遍存在大量现场电能表故障信息被闲置的情况，而从现场故障信息中提取出来的现场可靠性数据更能反映电能表实际使用中的可靠性水平。因此研究适合电力公司实际应用的现场电能表可靠性数据收集存储与现场可靠性数据统计分析方案是可靠性评估与预测工作的新方向与突破口。
发明内容
为了克服现有实验条件下进行可靠性数据评估的不足，本发明提供了一种基于电能表可靠性数据的便携式评估装置，对时钟故障、红外故障、485故障、载波故障、继电器故障等电能表常见硬件故障进行现场检测。检测出的故障信息经过可靠性评估单元分析后形成现场可靠性数据，并将结果传送至可靠性评估远程主站集中保存。
本发明提供了一种基于电能表可靠性数据的便携式评估装置，其特征在于：它包括可靠性评估远程主站、电能表信息单元、可靠性评估单元、主控单元、电源模块、故障检测单元、被测电能表卡具。
本发明的特征还在于：所述的电能表信息单元由条码扫描模块、电能表信息提取模块、Mini键盘、数据显示模块、数据存储模块、输入数据模块组成；所述的可靠性评估单元由失效分布与寿命模型策略模块、可靠性计算模块组成；所述的故障检测单元由继电器故障检测模块、继电器状态指示灯、载波故障检测模块、载波卡具、485故障检测模块、485串口转换器、红外故障检测模块、红外探头、时钟故障检测模块、时钟频率显示模块组成。
本发明的特征还在于：所述的被测电能表卡具包括相线零线出端子、相线零线入端子、485接线端子、红外通信口、时钟接线端子。
本发明的特征还在于：所述的可靠性评估远程主站分别与电能表信息单元的电能表信息提取模块、可靠性评估单元的可靠性计算模块相连接；
本发明的特征还在于：所述的电能表信息提取模块除了与可靠性评估远程主站连接外，还与条码扫描模块、数据存储模块相连接；
本发明的特征还在于：所述的数据存储模块还与主控单元、数据显示模块、输入数据模块相连接；
本发明的特征还在于：所述的输入数据模块除了与数据存储模块连接外，还与Mini键盘相连接；
本发明的特征还在于：所述的主控单元还与电源模块、可靠性评估单元的可靠性计算模块、故障检测单元的继电器故障检测模块、故障检测单元的载波故障检测模块、故障检测单元的485故障检测模块、故障检测单元的红外故障检测模块、故障检测单元的时钟故障检测模块相连接；
本发明的特征还在于：所述的可靠性计算模块除了与主控单元连接外，还与失效分布与寿命模型策略模块相连接；
本发明的特征还在于：所述的继电器故障检测模块除了与主控单元连接外，还与继电器状态指示灯、被测电能表卡具的相线零线出端子相连接；
本发明的特征还在于：所述的载波故障检测模块除了与主控单元连接外，还通过载波卡具与被测电能表卡具的相线零线入端子相连接；
本发明的特征还在于：所述的485故障检测模块除了与主控单元连接外，还通过485串口转换器与被测电能表卡具的485接线端子相连接；
本发明的特征还在于：所述的红外故障检测模块除了与主控单元连接外，还通过红外探头与被测电能表卡具的红外通信口相连接；
本发明的特征还在于：所述的时钟故障检测模块除了与主控单元连接外，还与时钟频率显示模块、被测电能表卡具的时钟接线端子相连接。
附图说明
图1是本发明的结构连接框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
在图1中，本实施例中的一种基于电能表可靠性数据的便携式评估装置包含可靠性评估远程主站1、电能表信息单元28、可靠性评估单元29、主控单元12、电源模块13、故障检测单元30、被测电能表卡具27。
所述的可靠性评估远程主站1用于集中保存现场电能表的故障数据和可靠性评估结果。
所述的电能表信息单元28用于从可靠性评估远程主站1中提取电能表出厂信息和录入现场信息，并将这些信息进行存储。出厂信息包括电能表名称、型号、批次、出厂时间、投运日期等；现场信息包括电能表外观、电能表接线是否正确、电能表的按钮是否正常、铅封是否正常等。
本实施例中电能表信息单元28包含条码扫描模块2、电能表信息提取模块3、Mini键盘4、数据显示模块5、数据存储模块6、输入数据模块7。电能表信息提取模块3根据条码扫描模块2扫描的电能表表号，从可靠性评估远程主站1中提取电能表出厂信息，并将出厂信息发送给数据存储模块6。输入数据模块7通过Mini键盘4录入电能表的现场信息，并将现场信息发送给数据存储模块6。数据存储模块6将电能表出厂信息和现场信息提供给主控单元12。数据显示模块5显示电能表出厂信息和现场信息。
所述的主控单元12将故障检测单元30检测到的电能表故障数据、数据存储模块6存储的电能表出厂信息与现场信息整理后发送给可靠性评估单元29的可靠性计算模块9进行可靠性评估和寿命计算。
所述的电源模块13用于供应主控单元12的电量，通过稳压芯片LM7812提供12V的稳压电源。
本实施例中可靠性评估单元29根据电能表投运时间段内故障发生的时间、次数、类型等数据，采用数理统计的方法进行分布拟合，按所属分布分别计算出电能表的平均无故障工作时间(MTBF)、失效率和可靠度。
所述的可靠性评估单元29包含失效分布与寿命模型策略模块8和可靠性计算模块9。失效分布与寿命模型策略模块8根据电能表故障发生样本进行分析而推断所服从的分布总体，采用数理统计的方法进行分布拟合并制定不同的失效分布与寿命模型策略。可靠性计算模块9根据制定好的失效分布与寿命模型策略计算出每种分布的残差平方和并确定分布类型，然后按所属分布分别计算出电能表的平均无故障工作时间(MTBF)、失效率和可靠度等可靠性数据。
本实施例中故障检测单元30用于检测电能表的各类故障信息。
所述的故障检测单元30包含继电器状态指示灯10、继电器故障检测模块11、载波故障检测模块16、载波卡具17、485故障检测模块18、485串口转换器19、红外故障检测模块20、红外探头21、时钟故障检测模块14、时钟频率显示模块15。
继电器故障检测模块11连接被测电能表卡具27的相线零线出端子22，按照预先设定好的命令对被测电能表卡具27的继电器进行检测，继电器的通断状态由继电器状态指示灯10显示，检测结果发送至主控单元12。
载波故障检测模块16通过载波卡具17连接被测电能表卡具27的相线零线入端子23，对载波功能进行检测，检测结果发送至主控单元12。
485故障检测模块18通过485串口转换器19连接被测电能表卡具27的485接线端子24，对485串口进行检测，检测结果发送至主控单元12。
红外故障检测模块20通过红外探头21连接被测电能表卡具27的红外通信口25，对红外通信功能进行检测，检测结果发送至主控单元12。
时钟故障检测模块14连接被测电能表卡具27的时钟接线端子26，按照预先设定好的命令，对被测电能表卡具27的时钟功能进行检测，检测结果发送至主控单元12。
本实施例中被测电能表卡具27包含相线零线出端子22、相线零线入端子23、485接线端子24、红外通信口25、时钟接线端子26。
本实施例所涉及的一种基于电能表可靠性数据的便携式评估装置能够对电能表出厂信息与现场故障信息进行收集、存储，采用数理统计的方法对这些信息进行分布拟合，按所属分布分别计算出电能表的平均无故障工作时间(MTBF)、失效率和可靠度等可靠性数据。使用本便携式评估装置，能对现场电能表立项备案，可随时地对电能表进行可靠性水平的动态评估，并将分析结果传送至可靠性评估远程主站。

Claims (9)

1.一种基于电能表可靠性数据的便携式评估装置，其特征在于：它包括可靠性评估远程主站、电能表信息单元、可靠性评估单元、主控单元、电源模块、故障检测单元、被测电能表。
2.根据权利要求1所述的一种基于电能表可靠性数据的便携式评估装置，其特征在于，所述的电能表信息单元由条码扫描模块、电能表信息提取模块、Mini键盘、数据显示模块、数据存储模块、输入数据模块组成。
3.根据权利要求1所述的一种基于电能表可靠性数据的便携式评估装置，其特征在于，所述的可靠性评估单元由失效分布与寿命模型策略模块、可靠性计算模块组成。
4.根据权利要求1所述的一种基于电能表可靠性数据的便携式评估装置，其特征在于，所述的故障检测单元由继电器故障检测模块、继电器状态指示灯、载波故障检测模块、载波卡具、485故障检测模块、485串口转换器、红外故障检测模块、红外探头、时钟故障检测模块、时钟频率显示模块组成。
5.根据权利要求1所述的一种基于电能表可靠性数据的便携式评估装置，其特征在于，所述的被测电能表包括相线零线出端子、相线零线入端子、485接线端子、红外通信口、时钟接线端子。
6.根据权利要求1所述的一种基于电能表可靠性数据的便携式评估装置，其特征在于，所述的可靠性评估远程主站分别与电能表信息单元的电能表信息提取模块、可靠性评估单元的可靠性计算模块相连接；所述的电能表信息提取模块除了与可靠性评估远程主站连接外，还与条码扫描模块、数据存储模块相连接；所述的数据存储模块还与主控单元、数据显示模块、输入数据模块相连接；所述的输入数据模块除了与数据存储模块连接外，还与Mini键盘相连接；所述的主控单元还与电源模块、可靠性评估单元的可靠性计算模块、故障检测单元的继电器故障检测模块、故障检测单元的载波故障检测模块、故障检测单元的485故障检测模块、故障检测单元的红外故障检测模块、故障检测单元的时钟故障检测模块相连接；所述的可靠性计算模块除了与主控单元连接外，还与失效分布与寿命模型策略模块相连接；所述的继电器故障检测模块除了与主控单元连接外，还与继电器状态指示灯、被测电能表的相线零线出端子相连接；所述的载波故障检测模块除了与主控单元连接外，还通过载波卡具与被测电能表的相线零线入端子相连接；所述的485故障检测模块除了与主控单元连接外，还通过485串口转换器与被测电能表的485接线端子相连接；所述的红外故障检测模块除了与主控单元连接外，还通过红外探头与被测电能表的红外通信口相连接；所述的时钟故障检测模块除了与主控单元连接外，还与时钟频率显示模块、被测电能表的时钟接线端子相连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于电能表可靠性数据的便携式评估装置，其特征在于，所述的可靠性评估单元根据电能表投运时间段内故障发生的时间、次数、类型等数据，采用数理统计的方法进行分布拟合，按所属分布分别计算出电能表的平均无故障工作时间(MTBF)、失效率和可靠度。
8.根据权利要求1所述的一种基于电能表可靠性数据的便携式评估装置，其特征在于，所述的失效分布与寿命模型策略模块根据电能表故障发生样本进行分析而推断所服从的分布总体，采用数理统计的方法进行分布拟合并制定不同的失效分布与寿命模型策略。
9.根据权利要求1所述的一种基于电能表可靠性数据的便携式评估装置，其特征在于，所述的可靠性计算模块根据制定好的失效分布与寿命模型策略计算出每种分布的残差平方和并确定分布类型，然后按所属分布分别计算出电能表的平均无故障工作时间(MTBF)、失效率和可靠度等可靠性数据。
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