张 强，于 宁

（国网大连供电公司，辽宁 大连 116021）

智能电能表全生命周期质量跟踪策略探讨

张 强，于 宁

（国网大连供电公司，辽宁 大连 116021）

智能电能表作为新型智能计量器具，已被广泛安装应用，其运行稳定性将直接影响电网安全与稳定，因此智能电能表质量管控和对其进行全生命周期质量跟踪研究显得尤为重要，不仅可以建立起完善的智能电能表管理体系，避免不确定因素对智能电能表质量的影响，而且通过采取新的测试手段与管理方法，能消除智能电能表隐患，极大提高了企业的经济效益和管理效能。

智能电能表；全生命周期；质量跟踪

智能电能表作为智能电网的重要组成部分，是最接近用户的终端设备，也是用户能否受益于智能电网最直接的体现［1］，因而越来越受到重视，对智能电能表精确性、可靠性和保密性的要求也越来越高，其运行可靠性将直接影响电网的安全与稳定［2］。目前智能电能表使用数量正快速增长，作为一种新型计量器具，由于使用时间较短，运行管理经验相对较少，进行智能电能表全生命周期质量跟踪研究显得尤为重要。

1 研究必要性

1.1 智能电能表质量风险应有效规避

随着智能电能表使用数量的快速增长，其质量风险随之增高。电能表的质量管控不仅仅局限于生产环节，而是从设计、生产、校验、运行乃至退出运行的全过程［3］。由于测试环境与电能表运行安装使用环境存在差异，如性能指标、工作稳定性、长时间的电能累计准确性等一些直接和电费计量相关的功能都无法准确检定［4］，受各类不确定因素的影响，可能在某个环节出现故障，因此系统对智能电能表进行全生命周期的质量跟踪管理势在必行。

1.2 部分供应商压缩成本使电能表可靠性下降

由于近年来电能表需求数量大，供货时间紧，部分电能表生产厂商存在原材料供货紧张、生产线订单饱和、工人昼夜倒班疲惫及质量监控力度放松等现象，各别厂家为降低电能表的生产成本，提高生产效率，采用压缩原材料成本、简化工艺流程及降低设计要求等措施，导致电能表可靠性下降。因此，应有效监督智能电能表制造厂商在实验室进行元器件筛选、老化等试验，提高制造工艺，保证智能电能表的生产质量［5］。

1.3 智能电能表计量可靠性成为社会关注热点

智能电能表的准确度问题，一直是媒体及大众关注的焦点［6］。民众存在的误区是智能电能表走得“快”，在供电服务热线“95598”的咨询投诉类案件中，有很多针对电能表与算费问题进行的投诉，因此加强智能电能表运行质量监控是妥善化解社会公众误解和疑虑的重要措施。

2 实施方法

智能电能表全生命周期质量跟踪策略，其内涵就是将失效模式及后果分析（Failure Mode and Effects Analysis，FMEA）引入到智能电能表全生命周期质量跟踪过程中，通过FMEA方法中的风险优先系数（RPN），对产品全生命周期中各环节的严重程度进行评定，找出潜在的失效模式，并分析其后果，评估其风险，从而预先采取措施，减少失效模式的程序，降低其可能发生的概率，以有效提高质量与可靠性。

2.1 收集相关资料和故障报告

对近年来安装的智能电能表使用质量情况进行统计，对地区内电能表故障进行评估归纳，排除不确定因素对智能电能表质量的影响，电能表故障总结分析如表1所示。

2.2 构建科学规范的管理体系

a.按照标准对电能表进行失效分析

在电能表生命周期过程中，通常先分别评估电能表失效模式的重要度、发生率及探测度，并最终确定该失效形式的RPN，如图1所示。

通过对产品各过程失效模式重要度S、发生率O和探测度D的判定，可得过程的风险系数RPN值，RPN的计算公式：RPN＝S×O×D。在此基础上，根据不同的RPN值所对应的风险等级水平进行各过程环节的风险等级判定。

b.建立失效预警模型

表1 电能表故障分析汇总

图1 电能表故障风险等级评定

综合考虑电能表生产厂家与用户之间的多方因素，对现有运行的智能电能表设定失效预警模型，在原有的失效风险可靠性曲线附近留出预警所需余量，同时警戒线数据应根据实施情况不断总结，动态调整。图2是通过对已投入运行36个月的电能表进行预估风险判断的失效曲线图。

图2 电能表风险判断失效曲线

由图2可见，电能表在投运的前3个月风险预估值达到峰值，随后在运行的第3～7个月风险预估值明显下降，为电能表的早夭期；在运行的第7～36个月风险较为稳定，虽然期间稍微有波动，但未过多偏离风险预警阀值，仍在合理范畴之内。同时，实际风险预估值和电能表的实际换表数量也相对保持一致，截止目前，电能表仍处于稳定运行状态，预估在未来的3～5年内将会逐步转变至损耗状态，届时将会对其进行相应处理。

c.典型案例分析

通过建立电能表失效预警模型，可以有效控制电能表整体失效事件。就电能表的使用时长进行了风险评估，如图3所示。

按照正常情况下对该批次的电能表进行风险评估，计算风险系数RPN值为1 667，投运5个月后RPN值降至485。根据计算规则，RPN值乘以系数1.1后继续投入运行，在电能表使用20个月时，发现电能表RPN值增至624，超过了电能表的失效预警阀值。

图3 电能表整体失效事件

2.3 对失效模型表计的检查和处理

a.开展运行计量装置质量分析

2014年6月，对单相电能表、三相电能表及互感器在盐雾、高温高湿等条件下进行质量跟踪，获得了2 200余只运行电能表及多台电流电压互感器误差测试数据。通过检测，一方面对电能表的使用性能及环境影响进一步了解，另一方面，可以通过此种方式完善电能表受环境影响的风险预估水平，以便更好地进行电能表运行情况监测。

b.提高实验室检测能力

针对智能电能表的多种新型检测功能，对计量技术人员提出了新的要求［7］。由于在FMEA评价中，电能表全生命周期质量跟踪在实验室检验环节所占比重最大，因此提高实验室检测能力，能够有效降低电能表出现故障的隐患。根据《国网营销部关于印发电能表与用电信息采集终端检测新方法汇编的通知（营销计量〔2014〕20号）》中提到的相关电能表的新型检测方法，结合故障电能表检测工作，进一步加强了对技术标准外新检测方法的研究，为电能表技术标准的丰富和完善提供了有效支撑，并根据实验室的自身能力和现场需要，选择部分试验项目，纳入到常规的样机测试、到货后验收以及全检验收等环节中，以便在实验室检测阶段能够及时发现产品的质量缺陷，有效防范了质量风险。

2.4 制定相应的管理方案和计划

a.建立运行电能表失效模式预警模型

2014年9月，汇总前期取得的测试数据，对目前大连地区运行的各类型电能表按照结构原理、功能特性和运行年限分类，对每一生产批次的电能表，按照各种故障类型进行分析，在电能表全生命周期，建立各种表型运行故障趋势模型，设置故障隐患预警区间，建立长期有效的实时预警机制。

b.建立运行电能表管理流程

完善和优化原有运行电能表的管理流程，除进行正常的电能表供货前、到货后以及全检的工作流程外，重点对智能电能表按照供应商、类别和到货批次，在运行后4年内重点开展电能表现场运行的误差测试，以考量运行电能表的质量风险。由于智能电能表质量原因造成的运行故障，需编写智能电能表质量问题分析报告，并制定有针对性的解决措施。

c.建立运行电能表的技术规范

编制了《运行智能电能表质量监督报表》及《故障拆回智能电能表实验室分析清单》，建立了完善的智能电能表质量监督数据库，为避免运行电能表发生故障提供有力数据支持。

3 实施效果

3.1 电能表质量管理方法明显提升

实施智能电能表全生命周期质量跟踪策略，为本地区的电能表质量管理建立了1套科学系统的管控方法，运用建模所得到的预警阀值，对本地区历年安装的电能表运行状态进行有效预控和评估。

3.2 社会舆论转好

开展智能电能表全生命周期质量跟踪策略以来，大连供电公司的电能表质量以及客户服务得到全面提升。针对客户对智能电能表存在顾虑与戒备心理，组织各社区居民到电能表实验室参观，详细向用户介绍电能表检定的全过程，使普通居民对电能表的质量管控有了直观认识。

3.3 企业经济效益和管理效能得到全面提升

对智能电能表质量全生命周期进行跟踪研究，建立了完整的智能电能表管理体系，对近年来大连地区安装的智能电能表进行详细梳理与统计，并对地区内电能表故障进行总结归纳，有效避免了不确定因素对智能电能表质量的影响，同时消除了智能电能表存在的隐患［8］。

［1］朱 凌，刘振波，冯守超.智能电能表的标准、政策和发展［J］.东北电力技术，2012，33（2）：46－48.

［2］张蓬鹤，肖成东，薛 阳，等.基于MATLAB／SIMULINK的智能电表寿命预测仿真模型［J］.电测与仪表，2014，51（23）：11－17.

［3］张明远，徐人恒，张秋月，等.智能电能表数据通信安全性分析［J］.电测与仪表，2014，51（23）：24－34.

［4］朱淑媛，刘汉勇.交流电能表现场运行考核评估测试系统［J］.东北电力技术，2011，32（2）：50－52.

［5］张 前，宋慧英.从江苏对电能有效计量监管探讨对社会热点计量问题的有效监管［J］.中国计量，2005，10（10）：14－16.

［6］关焕新，李诗宇，刘振波.智能电能表出现黑屏现象的原因分析［J］.东北电力技术，2014，35（8）：17－19.

［7］付真斌，庄 磊，赵良德.智能电能表的元器件功能及其全性能试验［J］.安徽电力，2012，29（6）：63－66.

［8］孟 静，岑 伟，赵 兵.一种新型智能电能表测试卡片控制系统［J］.电测与仪表，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

张 强（1972—），男，学士，高级工程师，研究方向为电力营销及电能计量。

2015－06－30）