CN114966294B - 电力设备的可靠性试验系统及控制方法、装置和介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种电力设备的可靠性试验系统及控制方法、装置和介质，属于可靠性试验技术领域。高温老化箱，设置于试验室端，用于容纳预期进行可靠性试验的第一电力设备；控制装置，设置于试验室端并与所述高温老化箱连接，用于设置在高温老化箱内对所述第一电力设备进行可靠性试验的试验环境参数，并监测第一电力设备在基于试验环境参数的可靠性试验下的运行情况；采集装置，其设置于位于现场端的第二电力设备的箱体内，用于采集第二电力设备内部的参考环境参数，并将该参考环境参数提供给控制装置以使得控制装置基于参考环境参数设置试验环境参数。本发明对于第一电力设备的试验环境参数设置更贴近实际，试验结果更准确可靠。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备的可靠性试验技术领域，具体地涉及一种电力设备的可靠性试验系统及控制方法、装置和介质。
背景技术
通常，由于电力设备大多设置在户外现场端，故而其运行环境较为复杂，特别是电力设备的可靠性受到气候环境的影响较大。为了提高电力设备的可靠性，通常需要对电力设备进行可靠性试验和以及对电力设备进行寿命评价。现有的可靠性试验方法，一般是在实验室搭建环境模拟试验系统，通过设置温度、湿度等并基于设定的试验周期，对电力设备进行加速老化试验。进一步地，在可靠性试验过程中通过监测电力设备运行状态，判断电力设备是否失效，并基于可靠性试验过程的电力设备的失效数据和寿命评价模型，进行电力设备的寿命预测。
目前，对于电力设备的可靠性试验的试验环境参数设置主要采用如下方式：
（1）经验方式，其主要是参考标准、行业经验设置对于电力设备的加速老化试验的试验环境参数。该方式与电力设备所处的实际环境偏差较大，且没有考虑到实际环境的变化规律，因此，存在试验结果偏离实际的缺陷，导致对电力设备的寿命预测的误差较大。
（2）气象测量方式，其主要是依据气象测量设备或气象部门数据来对加速老化试验的环境量进行设置。该方式虽然相比经验方式，考虑到了电力设备的实际环境，但是由于气象数据主要是反映外部大环境的温湿度等，其并不能真实反应电力设备内部小范围的环境情况，尤其是设备内部环境量的变化。
因此，上述对于可靠性试验的试验环境参数的设置均不能满足对于电力设备的可靠性试验准确性要求。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种电力设备的可靠性试验系统及控制方法、装置和介质，用于至少部分地解决上述存在的技术问题。
为了实现上述目的，第一方面，一种电力设备的可靠性试验系统，所述可靠性试验系统包括：高温老化箱，设置于试验室端，用于容纳预期进行可靠性试验的第一电力设备；控制装置，设置于所述试验室端并与所述高温老化箱连接，用于设置在所述高温老化箱内对所述第一电力设备进行所述可靠性试验的试验环境参数，并监测所述第一电力设备在基于所述试验环境参数的所述可靠性试验下的运行情况；采集装置，其设置于位于现场端的第二电力设备的箱体内，用于采集所述第二电力设备内部的参考环境参数，并将该参考环境参数提供给所述控制装置以使得所述控制装置基于所述参考环境参数设置所述试验环境参数；其中，所述第一电力设备和所述第二电力设备为型号相适配的电力设备。
可选的，所述采集装置具有封装结构，且嵌入至所述第二电力设备的电路板上。
可选的，所述采集装置包括：获取模块，其包括传感模组，用于获取位于所述现场端的第二电力设备内部的初始环境变量，其中，所述初始环境变量包括温度、湿度和/或压力；处理模块，用于对所述获取模块所获取到的初始环境变量进行统计分析处理，并基于统计分析结果得到所述参考环境参数；以及通信模块，用于将所述处理模块所处理得到的所述参考环境参数传输至所述控制装置。
可选的，所述采集装置还包括以下中的任意一者或多者：时钟模块，用于为所述获取模块进行初始环境变量获取和所述处理模块进行数据处理建立时间标签；存储模块，用于存储所述处理模块处理后得到的参考环境参数；电源模块，用于为所述采集装置提供电能。
可选的，所述控制装置还用于对所述第一电力设备进行寿命预测，其包括：获取所述第一电力设备中的各个电路板卡上的每个元器件的以下参数：在所述试验环境参数被设置为初始恒定温度的可靠性试验下的初始工作温度；以及在所述试验环境参数被设置为第一恒定温度可靠性试验下的第一工作温度，其中所述第一恒定温度大于所述初始恒定温度；基于所述每个元器件的激活能、所述初始工作温度和所述第一工作温度，分别确定所述每个元器件的加速比；根据所述每个元器件的加速比和失效率，确定所述第一电力设备的加速比；以及根据从在所述第一恒定温度下开始对所述第一电力设备进行所述可靠性试验至该第一电力设备中的任一电路板卡出现故障的试验时长和所确定的所述第一电力设备的加速比，预测所述第一电力设备的寿命。
可选的，所述控制装置采用如下公式确定所述每个元器件的加速比：
其中，
为所述第一电力设备中的第i个元器件的加速比，
为所述第一电力设备中的第i个元器件的激活能，
为所述第一电力设备中的第i个元器件的初始工作温度，
为所述第一电力设备中的第i个元器件的第一工作温度，k为玻尔兹曼常数。
可选的，所述控制装置采用如下公式确定所述第一电力设备的加速比：
其中，
为所述第一电力设备的加速比，
为所述第一电力设备中的第i个元器件的失效率，
为所述第一电力设备中的第i个元器件的加速比。
可选的，所述控制装置采用如下公式预测所述第一电力设备的寿命：
其中，
为所述第一电力设备的寿命，t为从在所述第一恒定温度下开始对所述第一电力设备进行所述可靠性试验至该第一电力设备中的任一电路板卡出现故障的试验时长，
为所述第一电力设备的加速比。
第二方面，本发明实施例提供一种电力设备的可靠性试验系统的控制方法，所述可靠性试验系统包括：高温老化箱，设置于试验室端，用于容纳预期进行可靠性试验的第一电力设备；并且，所述控制方法包括：获取位于现场端的第二电力设备内部的参考环境参数；基于所述参考环境参数设置通过所述高温老化箱对所述第一电力设备进行所述可靠性试验的试验环境参数；以及监测所述第一电力设备在基于所述试验环境参数的所述可靠性试验下的运行情况；其中，所述第一电力设备和所述第二电力设备为型号相适配的电力设备。
可选的，所述控制方法还包括：获取所述第一电力设备中的各个电路板卡上的每个元器件的以下参数：在所述试验环境参数被设置为初始恒定温度的可靠性试验下的初始工作温度；以及在所述试验环境参数被设置为第一恒定温度可靠性试验下的第一工作温度，其中所述第一恒定温度大于所述初始恒定温度；基于所述每个元器件的激活能、所述初始工作温度和所述第一工作温度，分别确定所述每个元器件的加速比；根据所述每个元器件的加速比和失效率，确定所述第一电力设备的加速比；以及根据从在所述第一恒定温度下开始对所述第一电力设备进行所述可靠性试验至该第一电力设备中的任一电路板卡出现故障的试验时长和所确定的所述第一电力设备的加速比，预测所述第一电力设备的寿命。
第三方面，本发明实施例提供一种电力设备的可靠性试验系统的控制装置，所述控制装置包括：存储器，其存储有能够在处理器上运行的程序；以及所述处理器，其被配置为执行所述程序时实现上述第二方面任一项所述的电力设备的可靠性试验系统的控制方法。
第四方面，本发明实施例提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行第二方面任一项所述的电力设备的可靠性试验系统的控制方法。
通过上述技术方案，本发明的可靠性试验系统能够根据位于现场端的第二电力设备的运行环境大小和变化规律进行可靠性试验试验环境参数的设置，试验环境更贴近实际，试验结果更为准确可靠，进而提高对于第一电力设备寿命预测的准确性。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是根据一示例性实施例示出的一种可靠性试验系统的示意框图；
图2是根据一示例性实施例示出的一种采集装置的示意框图；以及
图3是根据一示例性实施例示出的一种电力设备的可靠性试验系统的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
本发明实施例提供一种电力设备的可靠性试验系统，如图1所示，该可靠性试验系统包括高温老化箱10、控制装置20和采集装置30。
其中，高温老化箱10，设置于试验室端，用于容纳预期进行可靠性试验的第一电力设备。
举例而言，高温老化箱也称高温试验箱，其具有容纳第一电力设备的内部空间，当第一电力设备置于其中时，该高温老化箱能够通过设定不同的试验环境参数模拟实际气候环境，测试第一电力设备处于所设定的试验环境中的运行性能，以便于技术人员分析预测电力设备的可靠性。本发明实施例为了能够便于获取第一电力设备在可靠性试验中的运行情况，在高温老化箱内设置板卡工装，该板卡工装与第一电力设备中的各个电路板卡相适配，使得第一电力设备中的各个电路板卡能够在板卡工装的配合下运行以及进行可靠性试验。
其中，控制装置20，设置于所述试验室端并与所述高温老化箱连接，用于设置在所述高温老化箱内对所述第一电力设备进行所述可靠性试验的试验环境参数，并监测所述第一电力设备在基于所述试验环境参数的所述可靠性试验下的运行情况。
举例而言，控制装置可以被配置为软件的形式，软件可以包括针对于可靠性试验的测试软件以及电力系统的监控软件，如数据采集与监视控制（Supervisory Control AndData Acquisition，SCADA）系统。上述软件例可装配于计算机中，且与高温老化箱连接。在该种形式下，一方面，控制装置可以对高温老化箱进行试验环境参数设置；另一方面，控制装置还能够实时监测连接在板卡工装上的各个电路板的运行情况。
其中，采集装置30，其设置于位于现场端的第二电力设备的箱体内，用于采集所述第二电力设备内部的参考环境参数，并将该参考环境参数提供给所述控制装置以使得所述控制装置基于所述参考环境参数设置所述试验环境参数。
举例而言，现有的气象测量法是对于外部环境气候的监测，也就是对于第二电力设备箱体外部的气候环境的监测。但是由于第二电力设备中的电路板设置在一个相对密闭的箱体内运行，箱体内部的环境一方面受外部大气环境的影响，另一方面还与第二电力设备中的电路板卡运行所产生的热量或者还与箱体内外的温度差所导致箱体内的湿气变化等等有关。因此，箱体内部的环境实际上与外部环境气候并不相同，基于气象测量所得到的外部气候环境数据并不能准确反映第二电力设备内部的运行环境。鉴于此，本发明实施例将第二电力设备的箱体内部视为一个独立于外部的内部环境空间，通过将采集装置设置于其中，进而能够有效地获取该内部环境空间的参考环境参数，以便于控制装置能够基于该参考环境参数来设置针对型号适配的第一电力设备的上述试验环境参数。
为了能够获取到对第一电力设备准确的可靠性试验结果，考虑到同类型的电力设备运行情况的相似性，本发明实施例中第一电力设备和所述第二电力设备为型号相适配的电力设备。
因此，本发明实施例的可靠性试验系统能够获取第二电力设备内部运行环境的参考环境参数，为第一电力设备进行可靠性试验设置试验环境参数提供了准确全面的参考数据，使得可靠性试验的试验环境更为贴近实际，试验结果更为准确可靠，进而对第一电力设备的寿命预测更加精准。
下面结合不同的实施例进一步对上述采集装置30详细说明。
在一优选实施例中，所述采集装置30具有封装结构，且嵌入至所述第二电力设备的电路板上。
举例而言，本发明实施例可以将采集装置30进行模块化的封装，并且外引出功能管脚。如可以采用邮票封装形式，将其引出的功能管脚嵌入到第二电力设备的电路板上。
通过该实施例可以看出，本发明实施例一方面考虑现有对于装置的集成度化需求，有效节约第二电力设备箱体内部的使用空间；另一方面，将采集装置嵌入到第二电力设备的电路板上还能够利用设备电路板来实时监控采集装置自身的运行情况，避免由于采集装置自身运行故障导致所采集的参考环境参数不准确的情况。
在一优选实施例中，如图2所示，所述采集装置30包括获取模块301、处理模块302和通信模块303。
其中，获取模块301，其包括传感模组，用于获取位于所述现场端的第二电力设备内部的初始环境变量，其中，所述初始环境变量包括所述第二电力设备内部的温度、湿度和/或压力。
举例而言，传感模组可以包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器。其中，温度传感器、湿度传感器和压力传感器实时获取第二电力设备箱体内部的温度信号、湿度信号和压力信号。另外，考虑到上述传感器所生成的信号较弱，不利于后续处理模块的数据处理，本发明实施例中的获取模块301还可以包括放大电路，以对各个传感器生成的温度信号、湿度信号和压力信号进行放大处理，为后续数据处理提供准确有效的初始环境变量。
其中，处理模块302，用于对所述获取模块所获取到的初始环境变量进行统计分析处理，并基于统计分析结果得到所述参考环境参数。
举例而言，处理模块可以采用微控制单元（Microcontroller Unit，MCU）、数字信号处理单元（Digital Signal Processing，DSP）、高级精简指令集机器（Advanced RISCMachine，ARM）等芯片，并以电路形式与获取模块连接，对获取到的环境变量进行数据处理及统计分析。另外，关于涉及的“对所处理后的预设周期内的环境变量进行分析和统计”的更多实施细节将在下文结合其他示例具体描述，在此则不再赘述。
其中，通信模块303，用于将所述处理模块所处理得到的所述参考环境参数传输至所述控制装置。
举例而言，通信模块303与位于试验室端的控制装置通信，实现与控制装置的实时地数据交互，以将处理模块302数据处理后所得到的参考环境参数传输至控制装置。其中，通信模块303可以采用串行外设接口（Serial Peripheral Interface，SPI）、通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART）、控制器域网（Controller Area Network，CAN）)等通信接口芯片，与控制装置进行有效通信。另外，通信模块303还可以与位于现场端的第二电力设备的主控处理器（例如DSP或者ARM）通信连接，将处理模块302所处理得到的参考环境参数经由第二电力设备传输至控制装置。
在一优选实施例中，，所述处理模块302进行数据处理可以包括如下步骤：
初始化步骤：预设对所述获取模块301所获取的环境变量的采样周期和数据处理周期。
举例而言，采样周期是指每次采样环境变量的时间间隔。设采样周期T1：支持分钟、小时、天的时间周期参数配置。
数据处理周期是指每次对所采样的环境变量进行数据处理的时间间隔。设数据处理周期T2：支持小时、周、月、年的时间周期配置，零点为参考时间。
采样步骤：基于所述采样周期对所述获取模块所获取到的环境变量周期性采样，并将所采样得到的环境变量进行模数转换处理。
举例而言，设采样周期为T1为1s，则每间隔1s采样处理后的环境变量记为D1，D2…Dn。
计算步骤：基于所述数据处理周期计算所述采样单元所采样处理后的环境变量的平均值、最大值和最小值，以及生成预设周期内反映位于所述现场端的第二电力设备的内部环境的变化曲线。
承接上述示例，以设定的数据处理周期T2计算D1，D2…Dn的平均值、最大值和最小值，并对计算后的参考环境参数建立时间标签，生成例如温度-时间，湿度-时间或者是压力-时间的变化曲线，进而进行存储，即完成温度、湿度、气压三类曲线数据存储。本发明实施例并不限定上述对于平均值、最大值和最小值的计算，本领域技术人员可以根据实际的统计分析需求在计算单元中内置不同的数据算法，以便于得到多种参考环境参数。
在一更为优选的实施例中，考虑到所采样的环境变量较多，为了能够提供准确的参考环境参数，在上述初始化步骤还可以设置对于环境变量的计算步长，在计算步骤中还可以基于所述计算步长，对所述采样装置所采样的环境变量划分多个区域段，并对划分后的任一区域段内的环境变量采用如下公式进行积分处理，以得到不同区域段内的环境变量的积分值：
S = ΣDi * T
其中，S为所述任一区域段内的环境变量积分值，Di为所述任一区域段内第i个环境变量，T为采样周期。
举例而言，计算步长可以包括温度步长、湿度步长和压力步长。其中，温度步长设为Temp1：以0℃为参考，可以支持5℃、10℃温度步长设置。湿度步长Hum1：以0%为参考，支持5%、10%步长设置。以温度步长为示例，设Temp1为5℃，将所采集的到的温度变量按照大小顺序形成温度曲线，将该温度曲线按照5℃的温度步长划分若干区域段，记为Temp11，Temp12，......，Temp1n，其中，每个区域段内包括若干个温度变量进一步，将各个区域段内的温度变量代入到上述公式中的Di中，进而分别得到各个区域段的温度积分值。最后，将各个区域段的温度积分值作为参考环境参数，以用于对于试验环境参数的设置
同理，对于湿度和压力的积分计算也可参考上述公式。
通过上述实施例可以看出，本发明实施例对于获取到的大量的环境变量基于计算步长划分多个区域段，计算出每个区域段的积分值，不仅能够有效的精简数据传输量，实现高效传输，还能够为试验环境参数的设置提供更为准确的依据。
在一优选实施例中，所述采集装置30还包括以下模块中的任意一者或多者：时钟模块，用于为所述获取模块进行初始环境变量获取和所述处理模块进行数据处理建立时间标签；存储模块，用于存储所述处理模块处理后得到的参考环境参数；电源模块，用于为所述采集装置的运行提供电能。其中，存储模块305可采用FLASH芯片对上述参考环境参数进行实时存储，以便于在采集装置存在通信故障时，本领域技术人员还可以从存储模块获取到现场端的参考环境参数。
通过上述实施例可以看出，本发明实施例的采集装置30能够实时获取现场的环境变量，并能够针对环境变量进行分析统计，得到环境变化规律的参考环境参数，能够为可靠性试验提供准确有效的参考，进而使得所设置的试验环境参数更为精确。
在示例中，所述参考环境参数包括温度变化数据，所述控制装置20还用于根据所述采集装置30所采集到的温度变化数据，对所述第一电力设备进行寿命预测，包括如下步骤1至步骤4：
步骤1，获取所述第一电力设备中的各个电路板卡上的每个元器件的以下参数：在所述试验环境参数被设置为初始恒定温度的可靠性试验下的初始工作温度；以及在所述试验环境参数被设置为第一恒定温度可靠性试验下的第一工作温度。
举例而言，本发明实施例以对第一电力设备进行不同恒定温度的可靠性试验为例，根据采集装置30所采集得到的温度变化数据，进而确定对于第一电力设备进行可靠性试验的初始恒定温度和第一恒定温度。进一步，对高温老化箱设定初始恒定温度，进而在第一电力设备处于初始恒定温度的环境下监测第一电力设备中的各个电路板卡上的每个元器件的表面温度的变化，当表面温度变化趋于稳定时，此时记录每个元器件的表面温度，即元器件的初始工作温度。同理，对高温老化箱设定第一恒定温度，进而在第一电力设备处于第一恒定温度的环境下监测第一电力设备中的各个电路板卡上的每个元器件的表面温度变化，当表面温度变化趋于稳定时，记录每个元器件的表面温度，即第一工作温度。为了便于获取元器件的表面温度，本发明实施例在高温老化箱内设置温度采集装置，优选采用红外热像仪，并将温度采集装置设置在第一电力设备的上方。
步骤2，基于所述每个元器件的激活能、所述初始工作温度和所述第一工作温度，分别确定所述每个元器件的加速比。
举例而言，对于每个元器件的加速比的确定，首先需要确定每个元器件的激活能。元器件的激活能也称为失效激活能，其指的是引发元器件失效所需要的能量，该能量可以由温度相应的热能而得到，也可以由其他非热应力如电应力、机械应力转换来得到。本发明实施例重点讨论的是温度变化引起元器件失效的激活能。本发明实施例中，每个元器件的激活能可以通过查阅该器件的技术规格书或者厂商产品资料而获得，此外还可以通过参照电子设备可靠性预计手册来确定每个元器件的激活能。进而，在确定每个元器件的激活能之后，基于每个元器件的激活能以及步骤1所获取到的每个元器件的初始工作温度和第一工作温度，来分别确定每个元器件的加速比。
在一优选实施例中，所述控制装置采用如下公式确定所述每个元器件的加速比：
其中，
为所述第一电力设备中的第i个元器件的加速比，
为所述第一电力设备中的第i个元器件的激活能，
为所述第一电力设备中的第
个元器件的初始工作温度，
为所述第一电力设备中的第i个元器件的第一工作温度，k为玻尔兹曼常数。
举例而言，本发明实施例重点讨论的是温度与激活能之间的相关关系，因此本发明实施例采用Arrhenius模型来模拟二者之间的关系，所建立的模型如下：
式中，
为恒定温度T下的元器件的寿命；T为恒定温度；A为常数；
为激活能，激活能以eV为单位，k为玻尔兹曼常数，8.6171×10-5eV/K，其中不同元器件的材料不同，其激活能也不相同。
对公式（2）两边取对数，可变换为寿命对数和温度的线性函数：
其中，
，
，
。
其中，公式（3）是关于寿命对数与温度倒数的线性函数。基于该线性关系，通过选取一定元器件样本，进行两个以上不同恒定温度的试验，即可通过图估计法建立寿命曲线，以用于对元器件进行寿命预测。
对公式（2）对元器件选取两个不同的工作温度T，即可推算出加速比τ，例如，选取的工作温度为TX和Ty，则计算公式如下：
因此，在本发明实施例中，基于公式（4），分别将每个元器件的初始工作温度和第一工作温度带入到公式中，即可计算出每个元器件的加速比。
步骤3，根据所述每个元器件的加速比和失效率，确定所述第一电力设备的加速比。
举例而言，在现有的预测方法中，通常是把Arrhenius模型直接用于设备的寿命预测，也就是说等同于把设备整体视为一个元器件。但是该种计算方式下，设备整体的激活能无法确定，因此该模型并不适于直接用于对设备进行寿命预测，导致所预测的准确性也较差。而设备处于加电状态下的恒温加速试验过程中，每个元器件因功耗不同，其工作温度也不同。由于设备是基于多个元器件及其之间的电路关系而运行工作，因此元器件对于不同温度的失效情况很大程度上直接影响到设备的寿命。基于此，本发明实施例按照元器件、电路板卡、装置功能和电路层次关系，建立相对独立、内部位串联结构的可靠性串联模型。在串联模型中，任意一个要素发生故障失效，都会导致整体设备发生故障。进而本发明实施例基于Arrhenius模型先计算每个元器件的加速比，然后再根据每个元器件的加速比和失效率之间的关联关系，最终确定出设备的加速比。其中，每个元器件的失效率指标可通过查询该元器件的规格书或者电子设备可靠性预计手册而确定。
在一优选的实施例中，所述第一电力设备的加速比通过如下公式被确定：
其中，
为所述第一电力设备的加速比，
为第一电力设备上第i个元器件的失效率，
为第一电力设备上第i个元器件的加速比。
步骤,4，根据从在所述第一恒定温度下开始对所述第一电力设备进行所述可靠性试验至该第一电力设备中的任一电路板卡出现故障的试验时长和所确定的所述第一电力设备的加速比，预测所述第一电力设备的寿命。
举例而言，首先，对第一电力设备基于第一恒定温度进行可靠性试验，从试验开始起开始计时，同时实时获取第一电力设备中的每一个电路板卡的运行情况，当获取到第一电力设备上的任一电路板卡发生故障时，该计时停止，所计时的时长即为试验时长。进一步，基于该试验时长和步骤3中所确定的第一电力设备的加速比之间的关系，预测该第一电力设备的寿命。
在一优选的实施例中，第一电力设备的寿命通过以下公式预测得到：
其中，
为第一电力设备的寿命，t为从在第一恒定温度下开始对第一电力设备进行可靠性试验至该第一电力设备中的任一电路板卡出现故障的试验时长，
为第一电力设备的加速比。
另外，在上述实施例中，由于元器件的失效率和激活能是基于产品手册等方式查询得到，所查询到的失效率和激活能是该元器件的理论上的失效率和激活能。而元器件在实际使用中失效率和激活能会受到其他的干扰因素而变化，因此每个元器件的失效率和激活能实际上与手册上所查询到的都会略有不同，且随着元器件使用时间增加，其失效率和激活能也会发生一定的变化。
考虑到上述问题，本发明实施例在进行可靠性试验过程中，在确定第一电力设备发生故障后，还可以通过对失效元器件进行失效分析，计算该失效元器件的失效率和激活能，进一步优化对于第一电力设备寿命的预测，具体包括如下步骤11至步骤14：
步骤11，定位出现故障的电路板卡上的失效元器件，并计算失效元器件在第一恒定温度下的失效率。
可采用如下公式确定所述失效元器件在所述第一恒定温度下的失效率：
其中，
为第i个失效元器件在第一恒定温度下的失效率，n为第一电力设备中的失效元器件的数量，N为与第i个失效元器件型号相同的元器件总数量，t为所述第一恒定温度。
举例而言，设发生故障的任一电路板卡上型号为Z的元器件发生故障，通过故障分析，在发生故障的失效元器件中，Z型号发生故障失效的总数量为3个。而第一电力设备中所有电路板卡上Z型号的元器件的总数量为30个，进而再通过获取第一电力设备在所述第一恒定温度下进行恒温加速试验的试验时长，并结合式（7），即可得到型号为Z的元器件在第一恒定温度下的失效率。
步骤12，针对在第二恒定温度下继续对第一电力设备进行可靠性试验的情况，确定失效元器件对应于第二恒定温度的激活能，其中第二恒定温度大于第一恒定温度。
举例而言，设定第二恒定温度，继续基于第二恒定温度对第一电力设备进行可靠性试验，其中，第二恒定温度大于第一恒定温度。第二恒定温度同样可以参考采集装置所采集的到的温度变化数据而确定。同上述第一恒定温度试验相同，在第一电力设备处于第二恒定温度的环境下监测该失效元器件的表面温度变化，在其表面温度变化趋于稳定时，记录其第二工作温度。同时，从试验开始计时，当第一电力设备中任一板卡发生故障时，记录第二恒定温度下的试验时长。其中，若同一元器件失效两次以上，可基于公式（3），进行图估计或者参数估计，计算出公式中的a和b的值。进而基于如下公式可计算出该失效元器件的激活能：
其中，
为失效元器件的激活能，k为玻尔兹曼常数，8.6171×10-5eV/K，b的值通过对同一元器件的两次失效分析所得到。b计算过程：若第一次失效时，计算失效率并记为F0，试验用时记为ζ1(F0)，元器件温度记为T1；第二次失效时，计算失效率并记为F2，试验用时记为ζ2(F0)，元器件温度记为T2。两次失效数据代入公式（3）可得
。
步骤13，基于失效元器件的激活能，计算得到所述失效元器件的加速比。
举例而言，在确定失效元器件激活能之后，可类似地利用上述公式（1）得到失效元器件的实际加速比，即如下的公式：
其中，
为失效元器件的加速比，
为失效元器件的激活能，
为失效元器件的初始工作温度，
为失效元器件的第二工作温度。
步骤14，基于失效元器件的加速比和失效元器件的失效率，重新预测所述第一电力设备的寿命。
举例而言，在确定失效元器件的加速比和失效率后，本发明实施例可以基于上述公式（9）重新计算设备的加速比，进而基于公式（6）重新预测设备的寿命。
综上，本发明实施例的可靠性试验系统具有如下优势：1）能够获取第二电力设备实际运行现场的参考环境参数，为对第一电力设备进行可靠性试验所设置的试验环境参数更为准确；2）所模拟的试验环境更加贴近实际，对于第一电力设备的可靠性试验的试验结果准确可靠；3）对于第一电力设备寿命预测更为精准；4）所获取的第二电力设备内部的参考环境参数精准完整，可用性强。
基于相同的构思，如图3所示，本发明实施例还提供一种电力设备的可靠性试验系统的控制方法，所述可靠性试验系统包括：高温老化箱，设置于试验室端，用于容纳预期进行可靠性试验的第一电力设备；并且，所述控制方法包括：
步骤S310，获取位于现场端的第二电力设备内部的参考环境参数；
步骤S320，基于所述参考环境参数设置通过所述高温老化箱对所述第一电力设备进行所述可靠性试验的试验环境参数；以及
步骤S330，监测所述第一电力设备在基于所述试验环境参数的所述可靠性试验下的运行情况。
其中，所述第一电力设备和所述第二电力设备为型号相适配的电力设备。
在一优选实施例中，所述控制方法还包括：获取所述第一电力设备中的各个电路板卡上的每个元器件的以下参数：在所述试验环境参数被设置为初始恒定温度的可靠性试验下的初始工作温度；以及在所述试验环境参数被设置为第一恒定温度可靠性试验下的第一工作温度，其中所述第一恒定温度大于所述初始恒定温度；基于所述每个元器件的激活能、所述初始工作温度和所述第一工作温度，分别确定所述每个元器件的加速比；根据所述每个元器件的加速比和失效率，确定所述第一电力设备的加速比；以及根据从在所述第一恒定温度下开始对所述第一电力设备进行所述可靠性试验至该第一电力设备中的任一电路板卡出现故障的试验时长和所确定的所述第一电力设备的加速比，预测所述第一电力设备的寿命。
上述对于应用于电力设备的可靠性试验系统的方法的具体过程和及其相应的优点可参考关于可靠性试验系统的实施例，在此不在过多赘述。
相应的，本发明实施例还提供一种电力设备的可靠性试验系统的控制装置，所述控制装置包括：存储器，其存储有能够在处理器上运行的程序；以及所述处理器，其被配置为执行所述程序时实现上述实施例中关于电力设备的可靠性试验系统的控制方法。
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来对设备寿命进行预测。存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。
本发明实施例还提供了一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述实施例所述的应用于电力设备的可靠性试验系统的工作方法。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器 (CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存 (PRAM)、静态随机存取存储器 (SRAM)、动态随机存取存储器 (DRAM)、其他类型的随机存取存储器 (RAM)、只读存储器 (ROM)、电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘 (DVD) 或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体 (transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种电力设备的可靠性试验系统，其特征在于，所述可靠性试验系统包括：
高温老化箱，设置于试验室端，用于容纳预期进行可靠性试验的第一电力设备；
控制装置，设置于所述试验室端并与所述高温老化箱连接，用于设置在所述高温老化箱内对所述第一电力设备进行所述可靠性试验的试验环境参数，并监测所述第一电力设备在基于所述试验环境参数的所述可靠性试验下的运行情况；
采集装置，其设置于位于现场端的第二电力设备的箱体内，用于采集所述第二电力设备内部的参考环境参数，并将该参考环境参数提供给所述控制装置以使得所述控制装置基于所述参考环境参数设置所述试验环境参数；
其中，所述第一电力设备和所述第二电力设备为型号相适配的电力设备；
所述控制装置还用于对所述第一电力设备进行寿命预测，其包括：
获取所述第一电力设备中的各个电路板卡上的每个元器件的以下参数：在所述试验环境参数被设置为初始恒定温度的可靠性试验下的初始工作温度；以及在所述试验环境参数被设置为第一恒定温度可靠性试验下的第一工作温度，其中所述第一恒定温度大于所述初始恒定温度；
基于所述每个元器件的激活能、所述初始工作温度和所述第一工作温度，分别确定所述每个元器件的加速比；
根据所述每个元器件的加速比和失效率，确定所述第一电力设备的加速比；以及
根据从在所述第一恒定温度下开始对所述第一电力设备进行所述可靠性试验至该第一电力设备中的任一电路板卡出现故障的试验时长和所确定的所述第一电力设备的加速比，预测所述第一电力设备的寿命。
2.根据权利要求1所述的电力设备的可靠性试验系统，其特征在于，所述采集装置具有封装结构，且嵌入至所述第二电力设备的电路板上。
3.根据权利要求1或2所述的电力设备的可靠性试验系统，其特征在于，所述采集装置包括：
获取模块，其包括传感模组，用于获取位于所述现场端的第二电力设备内部的初始环境变量，其中，所述初始环境变量包括温度、湿度和/或压力；
处理模块，用于对所述获取模块所获取到的初始环境变量进行统计分析处理，并基于统计分析结果得到所述参考环境参数；以及
通信模块，用于将所述处理模块所处理得到的所述参考环境参数传输至所述控制装置。
4.根据权利要求3所述的电力设备的可靠性试验系统，其特征在于，所述采集装置还包括以下中的任意一者或多者：
时钟模块，用于为所述获取模块进行所述初始环境变量获取和所述处理模块进行统计分析处理建立时间标签；
存储模块，用于存储所述处理模块处理后得到的参考环境参数；
电源模块，用于为所述采集装置提供电能。
5.根据权利要求1所述的电力设备的可靠性试验系统，其特征在于，所述控制装置采用如下公式确定所述每个元器件的加速比：
其中，τi为所述第一电力设备中的第i个元器件的加速比，Eαi为所述第一电力设备中的第i个元器件的激活能，T0，i为所述第一电力设备中的第i个元器件的初始工作温度，T1，i为所述第一电力设备中的第i个元器件的第一工作温度，k为玻尔兹曼常数。
6.根据权利要求1所述的电力设备的可靠性试验系统，其特征在于，所述控制装置采用如下公式确定所述第一电力设备的加速比：
τe＝∑λi*τi/∑λi
其中，τe为所述第一电力设备的加速比，λi为所述第一电力设备中的第i个元器件的失效率，τi为所述第一电力设备中的第i个元器件的加速比。
7.根据权利要求1所述的电力设备的可靠性试验系统，其特征在于，所述控制装置采用如下公式预测所述第一电力设备的寿命：
MTBFe＝t*τe
其中，MTBFe为所述第一电力设备的寿命，t为从在所述第一恒定温度下开始对所述第一电力设备进行所述可靠性试验至该第一电力设备中的任一电路板卡出现故障的试验时长，τe为所述第一电力设备的加速比。
8.一种电力设备的可靠性试验系统的控制方法，其特征在于，所述可靠性试验系统包括：高温老化箱，设置于试验室端，用于容纳预期进行可靠性试验的第一电力设备；
并且，所述控制方法包括：
获取位于现场端的第二电力设备内部的参考环境参数；
基于所述参考环境参数设置通过所述高温老化箱对所述第一电力设备进行所述可靠性试验的试验环境参数；以及
监测所述第一电力设备在基于所述试验环境参数的所述可靠性试验下的运行情况；
其中，所述第一电力设备和所述第二电力设备为型号相适配的电力设备；
所述控制方法还包括：
获取所述第一电力设备中的各个电路板卡上的每个元器件的以下参数：在所述试验环境参数被设置为初始恒定温度的可靠性试验下的初始工作温度；以及在所述试验环境参数被设置为第一恒定温度可靠性试验下的第一工作温度，其中所述第一恒定温度大于所述初始恒定温度；
基于所述每个元器件的激活能、所述初始工作温度和所述第一工作温度，分别确定所述每个元器件的加速比；
根据所述每个元器件的加速比和失效率，确定所述第一电力设备的加速比；以及
根据从在所述第一恒定温度下开始对所述第一电力设备进行所述可靠性试验至该第一电力设备中的任一电路板卡出现故障的试验时长和所确定的所述第一电力设备的加速比，预测所述第一电力设备的寿命。
9.一种电力设备的可靠性试验系统的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：
存储器，其存储有能够在处理器上运行的程序；以及
所述处理器，其被配置为执行所述程序时实现上述权利要求8所述的电力设备的可靠性试验系统的控制方法。
10.一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行权利要求8所述的电力设备的可靠性试验系统的控制方法。
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