李静
哈尔滨电工仪表研究所有限公司 黑龙江哈尔滨 150028
摘要：智能电能表实际运行的典型环境是较为复杂的各种环境应力叠加的真实环境，复杂的现场环境对电能表的可靠性影响较大。因此，研究典型环境下智能电能表的可靠性及试验方法，为提升产品质量提供可靠性技术保障。
关键词： 智能电能表、典型环境、可靠性
智能电能表作为内部由众多集成功能的模块构成的精密设备，其使用环境同样有着严格的标准。环境的干湿度、空气质量、网络稳定性等都会影响其正常运行。智能电能表很多情况下都是安装在室外露天的环境之中，在夏季雨露天气后经常会处在一个相对潮湿的环境之中，潮湿的外界环境会在一定程度上造成智能电表精准度的偏差。而长期潮湿的环境就很容易让很多电子元器件出现内部短路、断线或氧化等情况，智能表在运行过程中一旦出现器件的氧化反应，其精准度以及可靠性必然会受到极大的影响。因此，从基础工作入手，系统、深入地开展研究工作，为可靠性研究实践提供指导，为相关标准的制定提供依据。
1.典型环境影响因素分析
智能电表在工作过程中对外界环境温度的要求也是非常高的，具体来讲，环境温度变化会导致智能电表工作过程中电压、电流工作磁通幅值以及二者之间的相位角发生改变，同时还会引起电能表制动磁通幅值的改变，最终就会导致附加误差的出现，电力专业领域内通常称之为温度附加误差。在电能表的运行过程中，当环境温度与智能电表额定温度差距比较大的时候，也会导致其精准度的偏差出现。从环境温度变化特性的角度去分析，当 cos准=1.0 的条件下，附加误差会随着环境温度的升高而向正方向发展，反之亦然；当 cos准=0.5 的条件下，附加误差会随着环境温度的升高向负方向发展；反之亦然。
如果智能电表是安装在一个粉尘粉末比较多的环境空间之中，时间一长必定会造成精准度的偏差。智能电表属于精密仪器，靠其本身的各种精密器件配合运行去保持其运行效果，各个精密器件在运行过程中都会对空气中的粉尘粉末有很强的吸附作用，当粉尘粉末附着在智能电表器件中的量积累到一定程度之后，其运行的过程中会出现智能表散热不畅或闪络现象，严重者将烧毁智能电能表，计量精准度也会出现很大的偏差。
现场运行条件下，影响电能计量装置综合误差的因素很多，如环境温湿度的变化、外界电磁场的干扰、运行电压的高低等因素，都会直接影响电能计量综合误差，因此综合误差是一个动态数据。
2.电气环境影响因素主要
谐波影响：普通电子式智能电能表计量的是合成波电能，在电能计量上受谐波影响较大。
电力开关的切换或负荷瞬变：会引起智能电能表复位或死机，引起智能电能表内卡数据的混乱。
雷击浪涌：雷电产生的电磁场干扰会对智能电能表电源造成损害; 雷击也可形成瞬时电磁辐射，使得智能电能表电子器件被击穿产生永久性或不可恢复性失效，从而引起智能电能表复位或死机。
静电放电：产生的高频率电磁波会导致电路损坏、数据紊乱等，并最终导致产品故障，影响系统工作。
自然环境影响因素主要包括：
高温：高温环境影响计量设备的绝缘性能，加速材料老化速度；降低设备电接触可靠性；降低设备中金属材料的机械强度。
高严寒：低温几乎对所有的材料都会生产不同程度的不良影响，使其物理性能、电性能等发生变化，甚至引起失效。
高湿度：潮湿将导致计量设备的表面电阻率下降，绝缘强度降低，甚至发生漏电、短路和损坏。潮湿还会引起材料腐蚀、霉烂和金属生锈。
高海拔：高海拔地区空气压力较低、温度低、温度变化较大、空气绝对湿度较小、太阳辐射照度高，对计量设备的绝缘性能、散热性能等产生较大的影响。
高盐雾：高盐雾环境会腐蚀计量设备中金属表面的氧化层和防护层，加速器件锈蚀，引起设备短路、电池放电、时钟复位等故障。
基于以上分析，需要对智能电表试验数据在各个环境因素进行误差的影响分析。选取“高严寒、高海拔、高湿热、高盐雾、高干热”等环境下四个典型实验基地的电能表误差与温度、湿度、光照、气压、盐雾建立联系。经过分析对比得出：与误差相关性最高的环境因素为气温，作为西藏试验基地最明显环境特征的光照、气压，其与电能表误差的相关性较高。福建实验基地湿度越高电能表误差增大的概率也随之提升。新建地区湿度较低，对电能表误差的影响较小。
3.智能电能表的实验室可靠性试验方法
目前我国针对仪器仪表或者产品的可靠性标准，主要有以下几个标准：JB/T 6214-2014 仪器仪表可靠性验证试验及测定试验（指数分布）导则；GJB 899A-2009 可靠性鉴定和验收试验；GB/T 5080.1-2012 可靠性试验 第一部分：试验条件和统计检验原理；JB/T 50070-2002 电能表可靠性要求及考核方法。这些标准从可靠性试验条件、试验方案、试验过程、试验结果和结果评价等几个方面对可靠性试验和验证工作进行了分析说明。GB/T 17215系列标准中的931、9321以及941也分别从各种应力的加速试验和可靠性预测方面来对智能电能表的可靠性进行试验验证。
4.修正国内智能电能表可靠性标准的建议
国内目前有关电能表运行可靠性方面的相关标准，如机械行业标准JB/T 50070-2002《电能表可靠性要求及考核方法》规定的方法，是在试验室条件下，将被验证产品批的可靠性水平(MTTF)与事先在产品合同或产品标准中规定的值进行比较，做出合格与否的判定，目的是为了验收试验，并不能真正判断产品的可靠性水平和问题。因此建议制定针对智能电能表现场运行试验方面的行业标准来填补空白，进一步在行业范围内规范智能电能表的现场运行试验方法、试验程序、抽样规则、试验结果分析评价等，在智能电能表生产制造及应用行业内提高智能电能表质量，提升智能电能表现场运行试验的规范化、标准化水平。另外在标准中应考虑增加或修改被测电能表可靠性试验的工作条件以及测试项目等具体测试方案。
GB/T 17215系列标准中的931-1是温度和湿度加速可靠性试验，932-1是耐久性-用升温法测试计量特性的稳定性。目前这些实验室可靠性加速试验方法较为单一，而智能电能表实际运行的典型环境是较为复杂的各种环境应力叠加的真实环境，复杂的现场环境对电能表的可靠性影响较大，因此需要研究环境应力叠加的加速可靠性试验方法，并制修订相关的标准，完善电能表实验室可靠性试验方法。
作者简介：李静（1970-1），性别：女，民族：汉族，籍贯：辽宁黑山，学历：硕士，职称：工程师，研究方向：电能计量、智能表检测，单位：哈尔滨电工仪表研究所有限公司，单位所在省市和邮编：黑龙江哈尔滨 150028