智能电能表可靠性预计技术

元器件应力法须考虑

元器件类型、型号规格、质量等级、性能额定 值、工艺结构参数、工作应力等；元器件计数 法只需考虑设备所用元器件类型、质量等级和 环境因素。
3. 可靠性预计流程
1) 建立智能电能表的系统预计模型； 2) 计算各元器件失效率，绘制预计表格； 3) 计算各功能模块和整表的可靠性指标； 4) 分析预计结果，
3. 可靠性预计流程

系统模型采用串联模型，整表失效率等于 子单元或元器件失效率的加和。
若带有反馈和软件循环的复杂系统，如何等效 为串联模型。
3. 可靠性预计流程
2)计算各元器件失效率
查找预计手册，得到元器件的失效率模型，
式中： 元器件工作失效率，表征实际工况下的失效率； 基本失效率，是元器件在给定参考条件下的失效率; 调整系数： 环境因子,、质量因子;温度因子,和电应力,

分析应力对电能表及其元器件失效率的影响；
3. 可靠性预计流程
2) 计算各元器件失效率
查找预计手册，得到元器件的失效率模型，
式中：为元器件工作失效率，表征实际工况下的失效率； 为基本失效率，是元器件在给定参考条件下的失效率; 环境因子,、质量因子;温度因子,和电应力, 都是失效率的调整系数。
不同的预计手册，模型不同！
智能电能表技术交流之一 可靠性预计技术
2016-03-16
主要内容



基本概念 可靠性预计的方法（预计的机理） 可靠性预计的流程 可靠性预计手册（建模依据） SR-332可靠性预计实例 下一步工作计划
1. 基本概念
1.1 可靠度 智能电能表可靠性是指在规定条件下和 规定时间内，其完成规定功能的能力。通 常用R(t)表示，其数学表达式为
工作量很大！
4. 可靠性预计手册
预计手册 提出单位 提出年份 主要思想 MIL-HDBK-217F Telcordia SR332 美国国防部 贝尔实验室 1961年
GJB/Z 299C
中国人民解放军总装 备部 西门子公司
2006
划分了 15种工作环境类别
Siemens SN29500
元器件计数法和元器件应力法
1. 基本概念
1.2失效率 失效率是指t时刻尚未失效的电能表，在 该时刻后单位时间内发生失效的概率
智能电能表失效率的单位：釆用菲特(FIT: Failures In Time), 表示每十亿产品小时内的失效数。
1. 基本概念
1.3 平均失效前工作时间 MTTF (Mean Time To Failure) 是智能电能表从开始使用到失效前工作时 间的平均值。典型电子产品的可靠度服从 指数分布，即

预计结果
5. SR-332可靠性预计实例

温度应力对可靠性影响
5. SR-332可靠性预计实例

电应力对可靠性影响
6. 下一步工作计划

查阅文献，确定用于标准表的可靠性预计 方法；


确认SR-332是否能提供了标准表使用的全部电 子元器件失效率和预计结果修正方法； 根据功能和电路原理图，比较标准表和电能表 是否都能使用串联模型，若存在并联模型或其 他复杂模型，如何进行等效处理。

研究标准表的电路原理图，建立系统预计 模型；
3. 可靠性预计流程
1) 建立智能电能表的系统预计模型； 物理结构（三层）：（整表）系统、 （模块）单元、元器件。 逻辑结构（功能模块）：采样计量单元、 电源单元、费控单元、通讯单元、按键显 示单元、功能控制单元、载波单元等单元 模块。
基本设想是系统各组成部分同等重要，任何一部分的失效都假定Βιβλιοθήκη Baidu会引起 系统的失效。
IEC/TR 62380
国际电工委员（IEC)
2004
19类元器件的失效率预计模型
PRISM
美国系统可靠性中心 （SRC) 法国国防和商业航空 公司协会
1999
FIDES
2004
4. 可靠性预计手册

Telcordia SR-332选择理由


智能电能表固定安装在计量箱，剧烈振动、温度剧 变等不可预见的外部冲击较少。 电能表厂家提供的智能电能表的原理图、各组成元 器件的类型、生产厂家、型号、规格、环境类型、 主要性能、工作环境温度、制造商、质量等级、额 定电应力、工作电应力等信息。适于应用SR-332开 展预计。 SR-332提供了几乎全部电子元器件失效率和系统的 预计方法，同时还提供利用实验数据、现场数据和 老化数据对预计结果修正的方法，便于在设计、样 机评价和试验选型等阶段智能电能表的预计。另外， SR-332标准以电子文件的形式出售。
5. SR-332可靠性预计实例

可靠性结构模型
5. SR-332可靠性预计实例

预计步骤



确定可靠性预计单元 建立电能表可靠性模型 汇编具备应力数据的元器件清单 基于预计模型计算元器件的工作失效率 计算单元失效率 计算整表失效率 推导寿命指标以及评价预计结果。
5. SR-332可靠性预计实例
2. 可靠性预计的方法



元器件应力法； 元器件计数法； 失效物理分析法； 相似预计法； 评分预计法； 上下限法； 可靠性框图法； 蒙特卡洛法。
2. 可靠性预计的方法

元器件计数法和元器件应力法

元器件的可靠性决定了设备的可靠性； 元器件的失效率是恒定不变，服从指数分布； 可靠性模型是串联关系、即元器件失效率的总 和为设备的失效率。
不同的预计手册，模型不同！ 工作量很大！
3. 可靠性预计流程
3)计算各功能模块和整表的可靠性指标；


全串联结构 若有冗余部分采用并联结构。
全串联是否合适？
3. 可靠性预计流程
4) 分析预计结果

依据整表的失效率、MTTF和可靠度总体评价电 能表是否满足规定可靠性要求；

发现高失效率单元，分析引起高失效率的原因， 提出改进措施，降低失效率。