智能電能表全生命周期質量跟蹤策略探討

張 強，于 寧

（國網大連供電公司，遼寧 大連 116021）

智能電能表全生命周期質量跟蹤策略探討

張 強，于 寧

（國網大連供電公司，遼寧 大連 116021）

智能電能表作為新型智能計量器具，已被廣泛安裝應用，其運行穩定性將直接影響電網安全與穩定，因此智能電能表質量管控和對其進行全生命周期質量跟蹤研究顯得尤為重要，不僅可以建立起完善的智能電能表管理體系，避免不確定因素對智能電能表質量的影響，而且通過采取新的測試手段與管理方法，能消除智能電能表隱患，極大提高了企業的經濟效益和管理效能。

智能電能表；全生命周期；質量跟蹤

智能電能表作為智能電網的重要組成部分，是最接近用戶的終端設備，也是用戶能否受益于智能電網最直接的體現［1］，因而越來越受到重視，對智能電能表精確性、可靠性和保密性的要求也越來越高，其運行可靠性將直接影響電網的安全與穩定［2］。目前智能電能表使用數量正快速增長，作為一種新型計量器具，由于使用時間較短，運行管理經驗相對較少，進行智能電能表全生命周期質量跟蹤研究顯得尤為重要。

1 研究必要性

1.1 智能電能表質量風險應有效規避

隨著智能電能表使用數量的快速增長，其質量風險隨之增高。電能表的質量管控不僅僅局限于生產環節，而是從設計、生產、校驗、運行乃至退出運行的全過程［3］。由于測試環境與電能表運行安裝使用環境存在差異，如性能指標、工作穩定性、長時間的電能累計準確性等一些直接和電費計量相關的功能都無法準確檢定［4］，受各類不確定因素的影響，可能在某個環節出現故障，因此系統對智能電能表進行全生命周期的質量跟蹤管理勢在必行。

1.2 部分供應商壓縮成本使電能表可靠性下降

由于近年來電能表需求數量大，供貨時間緊，部分電能表生產廠商存在原材料供貨緊張、生產線訂單飽和、工人晝夜倒班疲憊及質量監控力度放松等現象，各別廠家為降低電能表的生產成本，提高生產效率，采用壓縮原材料成本、簡化工藝流程及降低設計要求等措施，導致電能表可靠性下降。因此，應有效監督智能電能表制造廠商在實驗室進行元器件篩選、老化等試驗，提高制造工藝，保證智能電能表的生產質量［5］。

1.3 智能電能表計量可靠性成為社會關注熱點

智能電能表的準確度問題，一直是媒體及大眾關注的焦點［6］。民眾存在的誤區是智能電能表走得“快”，在供電服務熱線“95598”的咨詢投訴類案件中，有很多針對電能表與算費問題進行的投訴，因此加強智能電能表運行質量監控是妥善化解社會公眾誤解和疑慮的重要措施。

2 實施方法

智能電能表全生命周期質量跟蹤策略，其內涵就是將失效模式及后果分析（Failure Mode and Effects Analysis，FMEA）引入到智能電能表全生命周期質量跟蹤過程中，通過FMEA方法中的風險優先系數（RPN），對產品全生命周期中各環節的嚴重程度進行評定，找出潛在的失效模式，并分析其后果，評估其風險，從而預先采取措施，減少失效模式的程序，降低其可能發生的概率，以有效提高質量與可靠性。

2.1 收集相關資料和故障報告

對近年來安裝的智能電能表使用質量情況進行統計，對地區內電能表故障進行評估歸納，排除不確定因素對智能電能表質量的影響，電能表故障總結分析如表1所示。

2.2 構建科學規范的管理體系

a.按照標準對電能表進行失效分析

在電能表生命周期過程中，通常先分別評估電能表失效模式的重要度、發生率及探測度，并最終確定該失效形式的RPN，如圖1所示。

通過對產品各過程失效模式重要度S、發生率O和探測度D的判定，可得過程的風險系數RPN值，RPN的計算公式：RPN＝S×O×D。在此基礎上，根據不同的RPN值所對應的風險等級水平進行各過程環節的風險等級判定。

b.建立失效預警模型

表1 電能表故障分析匯總

圖1 電能表故障風險等級評定

綜合考慮電能表生產廠家與用戶之間的多方因素，對現有運行的智能電能表設定失效預警模型，在原有的失效風險可靠性曲線附近留出預警所需余量，同時警戒線數據應根據實施情況不斷總結，動態調整。圖2是通過對已投入運行36個月的電能表進行預估風險判斷的失效曲線圖。

圖2 電能表風險判斷失效曲線

由圖2可見，電能表在投運的前3個月風險預估值達到峰值，隨后在運行的第3～7個月風險預估值明顯下降，為電能表的早夭期；在運行的第7～36個月風險較為穩定，雖然期間稍微有波動，但未過多偏離風險預警閥值，仍在合理范疇之內。同時，實際風險預估值和電能表的實際換表數量也相對保持一致，截止目前，電能表仍處于穩定運行狀態，預估在未來的3～5年內將會逐步轉變至損耗狀態，屆時將會對其進行相應處理。

c.典型案例分析

通過建立電能表失效預警模型，可以有效控制電能表整體失效事件。就電能表的使用時長進行了風險評估，如圖3所示。

按照正常情況下對該批次的電能表進行風險評估，計算風險系數RPN值為1 667，投運5個月后RPN值降至485。根據計算規則，RPN值乘以系數1.1后繼續投入運行，在電能表使用20個月時，發現電能表RPN值增至624，超過了電能表的失效預警閥值。

圖3 電能表整體失效事件

2.3 對失效模型表計的檢查和處理

a.開展運行計量裝置質量分析

2014年6月，對單相電能表、三相電能表及互感器在鹽霧、高溫高濕等條件下進行質量跟蹤，獲得了2 200余只運行電能表及多臺電流電壓互感器誤差測試數據。通過檢測，一方面對電能表的使用性能及環境影響進一步了解，另一方面，可以通過此種方式完善電能表受環境影響的風險預估水平，以便更好地進行電能表運行情況監測。

b.提高實驗室檢測能力

針對智能電能表的多種新型檢測功能，對計量技術人員提出了新的要求［7］。由于在FMEA評價中，電能表全生命周期質量跟蹤在實驗室檢驗環節所占比重最大，因此提高實驗室檢測能力，能夠有效降低電能表出現故障的隱患。根據《國網營銷部關于印發電能表與用電信息采集終端檢測新方法匯編的通知（營銷計量〔2014〕20號）》中提到的相關電能表的新型檢測方法，結合故障電能表檢測工作，進一步加強了對技術標準外新檢測方法的研究，為電能表技術標準的豐富和完善提供了有效支撐，并根據實驗室的自身能力和現場需要，選擇部分試驗項目，納入到常規的樣機測試、到貨后驗收以及全檢驗收等環節中，以便在實驗室檢測階段能夠及時發現產品的質量缺陷，有效防范了質量風險。

2.4 制定相應的管理方案和計劃

a.建立運行電能表失效模式預警模型

2014年9月，匯總前期取得的測試數據，對目前大連地區運行的各類型電能表按照結構原理、功能特性和運行年限分類，對每一生產批次的電能表，按照各種故障類型進行分析，在電能表全生命周期，建立各種表型運行故障趨勢模型，設置故障隱患預警區間，建立長期有效的實時預警機制。

b.建立運行電能表管理流程

完善和優化原有運行電能表的管理流程，除進行正常的電能表供貨前、到貨后以及全檢的工作流程外，重點對智能電能表按照供應商、類別和到貨批次，在運行后4年內重點開展電能表現場運行的誤差測試，以考量運行電能表的質量風險。由于智能電能表質量原因造成的運行故障，需編寫智能電能表質量問題分析報告，并制定有針對性的解決措施。

c.建立運行電能表的技術規范

編制了《運行智能電能表質量監督報表》及《故障拆回智能電能表實驗室分析清單》，建立了完善的智能電能表質量監督數據庫，為避免運行電能表發生故障提供有力數據支持。

3 實施效果

3.1 電能表質量管理方法明顯提升

實施智能電能表全生命周期質量跟蹤策略，為本地區的電能表質量管理建立了1套科學系統的管控方法，運用建模所得到的預警閥值，對本地區歷年安裝的電能表運行狀態進行有效預控和評估。

3.2 社會輿論轉好

開展智能電能表全生命周期質量跟蹤策略以來，大連供電公司的電能表質量以及客戶服務得到全面提升。針對客戶對智能電能表存在顧慮與戒備心理，組織各社區居民到電能表實驗室參觀，詳細向用戶介紹電能表檢定的全過程，使普通居民對電能表的質量管控有了直觀認識。

3.3 企業經濟效益和管理效能得到全面提升

對智能電能表質量全生命周期進行跟蹤研究，建立了完整的智能電能表管理體系，對近年來大連地區安裝的智能電能表進行詳細梳理與統計，并對地區內電能表故障進行總結歸納，有效避免了不確定因素對智能電能表質量的影響，同時消除了智能電能表存在的隱患［8］。

［1］朱 凌，劉振波，馮守超.智能電能表的標準、政策和發展［J］.東北電力技術，2012，33（2）：46－48.

［2］張蓬鶴，肖成東，薛 陽，等.基于MATLAB／SIMULINK的智能電表壽命預測仿真模型［J］.電測與儀表，2014，51（23）：11－17.

［3］張明遠，徐人恒，張秋月，等.智能電能表數據通信安全性分析［J］.電測與儀表，2014，51（23）：24－34.

［4］朱淑媛，劉漢勇.交流電能表現場運行考核評估測試系統［J］.東北電力技術，2011，32（2）：50－52.

［5］張 前，宋慧英.從江蘇對電能有效計量監管探討對社會熱點計量問題的有效監管［J］.中國計量，2005，10（10）：14－16.

［6］關煥新，李詩宇，劉振波.智能電能表出現黑屏現象的原因分析［J］.東北電力技術，2014，35（8）：17－19.

［7］付真斌，莊 磊，趙良德.智能電能表的元器件功能及其全性能試驗［J］.安徽電力，2012，29（6）：63－66.

［8］孟 靜，岑 偉，趙 兵.一種新型智能電能表測試卡片控制系統［J］.電測與儀表，2014，51（9）：17－20.

Strategy Discussion on Quality Tracking of Full Life Circle for Intelligent Power Meter

ZHANG Qiang，YU Ning
（State Grid Dalian Electric Power Supply Company，Dalian，Liaoning 116021，China）

Intelligent power meter，as a new intelligent measuring device，has been widely installed and used.It is very important for quality control and full life circle quality tracking of intelligent power meter because of operation reliability directly affects safety and stability of power grid.Perfect management system of intelligent power meter is set up by using the new testing and the management methods，it avoids the uncertainties and increases economic benefit and management efficiency in enterprise.

Intelligent power meter；Full life circle；Quality tracking

TM933.4

A

1004－7913（2015）09－0023－04

張 強（1972—），男，學士，高級工程師，研究方向為電力營銷及電能計量。

2015－06－30）