DL∕T 1593-2016 電能信息采集終端可靠性驗(yàn)證方法

備案號(hào)：56231-2016電能信息采集終端可靠性驗(yàn)證方法國(guó)家能源局發(fā)布I Ⅱ 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語(yǔ)和定義 14可靠性要求 25試驗(yàn)方案 2 2 2 3 3 3 4 4 4 5 6 6 8檢驗(yàn)報(bào)告 附錄A(規(guī)范性附錄)中位秩表 附錄B(資料性附錄)數(shù)據(jù)處理示例 本標(biāo)準(zhǔn)適用于實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)電能信息采集終端是否符合規(guī)定的可靠性指標(biāo)時(shí)進(jìn)行的可靠性驗(yàn)證IEC61649:2008,EdIEC62059-31-1:2008,Ed1.0電能表可靠性第31-1部分：溫度、濕度加速可靠性試驗(yàn)2在N個(gè)單元樣本第j次失效時(shí)，真實(shí)失效概率在50%的置信度上應(yīng)具有的值或不可靠性的最佳估可靠性測(cè)試截止時(shí)沒(méi)有發(fā)生關(guān)聯(lián)失效的項(xiàng)。該項(xiàng)可沒(méi)有發(fā)生任何失效或可在其他項(xiàng)測(cè)試時(shí)發(fā)生失電能信息采集終端electroenergydataacquire電能信息采集終端是負(fù)責(zé)各信息采集點(diǎn)的電能信息的采集、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)傳輸以及執(zhí)行或轉(zhuǎn)發(fā)主站下發(fā)的控制命令的設(shè)備。電能信息采集終端按應(yīng)用場(chǎng)所可分為廠站采集終端、專變采集終端、公變采集終端和低壓集中抄表終端(包括低壓集中器、低壓采集器)等類型。4可靠性要求本標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證的可靠性要求為終端Y年時(shí)失效率≤F%,示例為驗(yàn)證低壓集中抄表終端8年或其他終端(廠站采集終端、專變采集終端、公變采集終端等類型)5年時(shí)，失效概率≤10%,置信度50%。5試驗(yàn)方案a)采集終端的可靠性模型應(yīng)為串聯(lián)模型，即采集終端任一功能模塊失效，則采集終b)采集終端的壽命基本服從威布爾分布，在此前提下，本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，估算失c)試驗(yàn)室試驗(yàn)參考IEC62059-31-1:2008,采用基于peck模型的溫、濕度組合恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)，選擇4種溫、濕度組合應(yīng)力水平。每組恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)采用定時(shí)截尾試驗(yàn)，最小試驗(yàn)時(shí)間根據(jù)每組加速應(yīng)力水平的加速系數(shù)和終端可靠性要求確定，在最小試驗(yàn)時(shí)間結(jié)束時(shí)失效樣品數(shù)r≥5,試驗(yàn)即可終止，否則應(yīng)延長(zhǎng)試驗(yàn)時(shí)間。最后用數(shù)值分析的方法，根據(jù)加速條件5.2加速系數(shù)Peck加速系數(shù)的計(jì)算見(jiàn)式(1)。3Ea——以電子伏表示的活化能(Ea為0.3～1.5,典型值0.9);n——常數(shù)(1～12,典型值3)。a)應(yīng)力水平1:溫度75℃,濕度95%。b)應(yīng)力水平2:溫度75℃,濕度85%。c)應(yīng)力水平3:溫度75℃,濕度75%。d)應(yīng)力水平4:溫度65℃,濕度95%。受試樣品從批量生產(chǎn)的經(jīng)過(guò)出廠檢驗(yàn)合格的同一批次終端中隨機(jī)抽取。按GB2689.1—1981的規(guī)定，每個(gè)組合應(yīng)力試驗(yàn)的樣品數(shù)宜不少于10個(gè)，以低壓集中抄終端的最小樣品總數(shù)60個(gè)，其他終端的最小樣品總數(shù)48個(gè)為例，各應(yīng)力水平的最小樣品數(shù)見(jiàn)表1。5.5.1最小試驗(yàn)時(shí)間計(jì)算方法參考IEC62059-31-1:2008附錄F。先由式(1)計(jì)算出每組應(yīng)力條件下對(duì)應(yīng)正常工作條件(溫度20℃,濕度70%)的加速系數(shù)，再根據(jù)樣本數(shù)n、終端可靠性要求Y年失效率≤F%、置信度50%、附加失效因子c等，由式(2)計(jì)算出每組最小試驗(yàn)時(shí)間(即可能出現(xiàn)第1次失效的時(shí)間)。各應(yīng)力水平下集抄終端和其他終端的樣品數(shù)以及最小試驗(yàn)時(shí)間見(jiàn)表1。Y——終端壽命，低壓集中抄表終端Y=8×365×24(h),其他終端Y=5×365×24(h);AF——加速系數(shù)；UCL?——50%置信度下的出現(xiàn)第1次失效的失效概率(不可靠度)估計(jì)值(從附錄A查到);c——附加失效因子(15)。表1各應(yīng)力水平的最小樣品數(shù)及相應(yīng)的最小試驗(yàn)時(shí)間4234c)若達(dá)到最小試驗(yàn)時(shí)間，失效數(shù)小于5,則繼續(xù)試驗(yàn)直至出現(xiàn)至少5個(gè)失效或試驗(yàn)時(shí)間已經(jīng)達(dá)到開(kāi)始計(jì)時(shí)，第1個(gè)試驗(yàn)周期(24h)結(jié)束后中斷溫、濕度加速，并停止計(jì)時(shí)。樣品在正常大氣條件下(溫度：15℃~35℃,相對(duì)濕度：25%～75%)恢復(fù)4h～6h后，按6.3的測(cè)試項(xiàng)目進(jìn)行第一次測(cè)試。測(cè)周期號(hào)i123456789累積試驗(yàn)時(shí)間t周期號(hào)i5周期號(hào)i累積試驗(yàn)時(shí)間t周期號(hào)i試驗(yàn)間隔△T?累積試驗(yàn)時(shí)間t終端相同。通信單元測(cè)試項(xiàng)目為測(cè)試主機(jī)通信及主要收、發(fā)信電性能(發(fā)射頻率偏差、發(fā)射信號(hào)電(測(cè)試項(xiàng)目)低壓集中1采集、控制改變所有輸入狀態(tài)，測(cè)試5次。測(cè)試主機(jī)顯示的制、遠(yuǎn)方控制失效或控制輸出錯(cuò)誤判為失效(不包括與測(cè)試主機(jī)通信失敗，與主機(jī)通信失敗計(jì)入通信失效)√√√2電能表數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)不一致判為失效(不包括與測(cè)試主機(jī)通信失敗，與主機(jī)通信失敗計(jì)入通信失效)√√√√3敗，判為失效(通信次數(shù)應(yīng)大于10次)√√√√4電源電壓變化電源電壓Un+20%及Un-20%時(shí)，電能表數(shù)據(jù)采的判為失效√√√√5(0.5L,1.0)、Imax(1.0),測(cè)試5次取平均值]√√ a對(duì)于沒(méi)有狀態(tài)量采集功能的終端，可不滿足。b對(duì)于沒(méi)有模擬量測(cè)量功能的終端，可不滿足。66.3.2失效判據(jù)原則失效判據(jù)的原則如下：a)因外部試驗(yàn)設(shè)備影響或人為因素引起的失效，不計(jì)入失效。b)一個(gè)樣品在同一個(gè)測(cè)試周期中出現(xiàn)多次相同項(xiàng)目的失效，只記錄第一次失效，并在以后的測(cè)試周期不再對(duì)此樣品進(jìn)行該項(xiàng)目測(cè)試。c)樣品如在一個(gè)測(cè)試周期中出現(xiàn)不能自啟動(dòng)(自恢復(fù)),應(yīng)分析原因，樣品重新人工啟動(dòng)后進(jìn)行測(cè)試。如該項(xiàng)目測(cè)試沒(méi)有失效，相應(yīng)的失效分類記錄為懸置項(xiàng)，該項(xiàng)目測(cè)試發(fā)生失效，則該項(xiàng)記為失效項(xiàng)。d)樣品如在一個(gè)測(cè)試周期中該項(xiàng)目測(cè)試沒(méi)有失效，但出現(xiàn)測(cè)試項(xiàng)目外的失效，應(yīng)分析原因。如應(yīng)力試驗(yàn)結(jié)束時(shí)該樣品的該項(xiàng)目仍沒(méi)有失效，則相應(yīng)的失效分類記錄為懸置項(xiàng)。6.3.3失效判據(jù)對(duì)應(yīng)失效分類的失效判據(jù)見(jiàn)表3。6.4測(cè)試數(shù)據(jù)記錄每組應(yīng)力水平試驗(yàn)時(shí)，每個(gè)測(cè)試周期應(yīng)詳細(xì)記錄測(cè)試應(yīng)力條件、試驗(yàn)室環(huán)境條件、測(cè)試周期數(shù)、測(cè)試間隔(△T=tk-tk-1)、測(cè)試原始數(shù)據(jù)以及測(cè)試人員和測(cè)試日期等。每個(gè)測(cè)試周期測(cè)試結(jié)束后，將失效項(xiàng)(F)和懸置項(xiàng)(C)的相關(guān)數(shù)據(jù)記錄在失效數(shù)據(jù)表中。測(cè)試數(shù)據(jù)列表應(yīng)包括失效樣品號(hào)、測(cè)試時(shí)間及測(cè)試周期、累積失效時(shí)間(施加應(yīng)力條件的累積試驗(yàn)時(shí)間，不包括測(cè)試時(shí)間)、失效分類(測(cè)試項(xiàng)目)、失效現(xiàn)象和原因等項(xiàng)目，見(jiàn)表4。每組應(yīng)力水平一張表。如某個(gè)測(cè)試周期內(nèi)某個(gè)樣品測(cè)試項(xiàng)沒(méi)有發(fā)生失效，但出現(xiàn)測(cè)試項(xiàng)目外的失效，該沒(méi)有發(fā)生失效的測(cè)試項(xiàng)也要記錄在失效數(shù)據(jù)表中，累積失效時(shí)間標(biāo)記為C,稱為懸置項(xiàng)或?qū)彶轫?xiàng)。應(yīng)力試驗(yàn)截止時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和審查，如該測(cè)試項(xiàng)仍沒(méi)有失效，作為懸置項(xiàng)處理；如該測(cè)試項(xiàng)已經(jīng)發(fā)生失效，則作為失效項(xiàng)處理。某個(gè)測(cè)試周期出現(xiàn)樣品不能自啟動(dòng)(自恢復(fù)),人工啟動(dòng)后沒(méi)有發(fā)生失效時(shí)，該周期的所有測(cè)試項(xiàng)都作為懸置項(xiàng)處理。測(cè)試結(jié)束仍沒(méi)有發(fā)生失效的所有樣品都作為終止審查項(xiàng)。累積失效時(shí)間的計(jì)算見(jiàn)式(3),式中tk-1為表3中查到的前一測(cè)試周期的累積試驗(yàn)時(shí)間。即累積失效時(shí)間等于前一測(cè)試周期的累積試驗(yàn)時(shí)間加上本次測(cè)試周期的平均失效時(shí)間。如第k個(gè)測(cè)試間隔(tk-1,tk)中測(cè)得的失效數(shù)為rk,則第k個(gè)測(cè)試周期間隔內(nèi)的第j(j=1…rk)個(gè)樣品的累積失效時(shí)表4失效數(shù)據(jù)表頭格式失效累積時(shí)間失效類別(測(cè)試項(xiàng)目)失效現(xiàn)象、原因6.5數(shù)據(jù)處理6.5.1建議根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用數(shù)值分析方式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，估算壽命特征(其過(guò)程見(jiàn)6.5.2～6.5.8)6.5.2數(shù)據(jù)排序試驗(yàn)結(jié)束后，根據(jù)失效數(shù)據(jù)表，按失效分類整理出各組應(yīng)力條件下各個(gè)失效類的可靠性測(cè)試數(shù)據(jù)表，每組應(yīng)力水平的每類失效(每個(gè)測(cè)試項(xiàng)目)一張表格，表格式舉例見(jiàn)表5。表按失效累積時(shí)間從小到大排序，如一個(gè)測(cè)試周期內(nèi)該失效類出現(xiàn)兩個(gè)或以上樣品失效，則分配連續(xù)的失效序號(hào)。失效概率估計(jì)值可從附錄A中表(參考IEC61649:2008附錄C)的相應(yīng)排序號(hào)行和樣品數(shù)列查到。7由于樣品數(shù)較少，為提高估計(jì)值的準(zhǔn)確性，應(yīng)將沒(méi)有發(fā)生失效的項(xiàng)(包括懸置項(xiàng))與發(fā)生失效的應(yīng)使用式(4)進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)中位秩失效概率估計(jì)值F;可由式(5)計(jì)算出，見(jiàn)示例。表×排序調(diào)整失效累積時(shí)間F17263544536271表5可靠性測(cè)試數(shù)據(jù)表頭格式(應(yīng)力水平i:℃,%RH)失效累積時(shí)間失效類別(測(cè)試項(xiàng)目)失效現(xiàn)象、原因威布爾累積失效概率，即終端壽命的分布函數(shù)F(t)的計(jì)算見(jiàn)式(6):由式(6)看出，要得到規(guī)定時(shí)間(壽命)的失效概率，必須得到威布爾分布參數(shù)和η的估計(jì)值。將式(6)兩邊取自然對(duì)數(shù)：再取一次自然對(duì)數(shù)，得到式(8):8y=In{-1n[1-F(t)};A=-βln(η);B=β;xy=A+Bx式(10)、式(11)中：9表6X、Y、Z;的計(jì)算公式ZX000注：η為應(yīng)力水平1(加速系數(shù)最高的應(yīng)力水平)的η,RH?為應(yīng)力水平的最高濕度，T?為應(yīng)力水平的最高溫度。b)計(jì)算AT;的平均值A(chǔ)T;d)根據(jù)月平均濕度RH,計(jì)算各個(gè)濕度相對(duì)50%RH的加速系數(shù)AH;e)計(jì)算RH?的年平均值RH;度RHu,并采用6.5.3計(jì)算出的Ea和n,由公式(1)計(jì)算各類失效的各組應(yīng)力水平相對(duì)正常使用條件R(t)=[1-F(t)][1-F?(t)][1-F?(t)][1-F?(t)][1-F(t)]用式(21)、式(22)分別計(jì)算各類失效對(duì)應(yīng)U50;(50%置信度)的5%置信度和95%置信度的累表7失效分類90%置信區(qū)間表頭格式序號(hào)由式(20)計(jì)算出終端Y年時(shí)在50%置信度下的可靠度。若可靠度≥1-F%,則終端可靠性符合要1)失效綜合統(tǒng)計(jì)表，包括應(yīng)力水平、失效序號(hào)、樣品編號(hào)、失效前累積工作時(shí)間、失效類A.1中位秩(50%置信度，見(jiàn)表A.1)。表A.1中位秩(50%置信度)不可靠性最佳估計(jì)值(50%置信度)2345678923456 7 8 9不可靠性最佳估計(jì)值(50%置信度)23456789表A.1(續(xù))不可靠性最佳估計(jì)值(50%置信度)一 —一一 A.2中位秩(5%置信度，見(jiàn)表A.2)。表A.2中位秩(5%置信度)不可靠性最佳估計(jì)值(5%置信度)1234567891234 567 一89一 一 不可靠性最佳估計(jì)值(5%置信度)23456789—— ————A.3中位秩(95%置信度，見(jiàn)表A.3)。表A.3中位秩(95%置信度)不可靠性最佳估計(jì)值(95%置信度)12345678912表A.3(續(xù))不可靠性最佳估計(jì)值(95%置信度)1234567893456789 一不可靠性最佳估計(jì)值(95%置信度)23456789 一不可靠性最佳估計(jì)值(95%置信度) B.1測(cè)試數(shù)據(jù)(失效數(shù)據(jù)表)表B.1失效數(shù)據(jù)表(應(yīng)力水平1)失效累積時(shí)間失效類別(測(cè)試項(xiàng)目)失效現(xiàn)象、原因9874156表B.2失效數(shù)據(jù)表(應(yīng)力水平2)失效累積時(shí)間失效類別(測(cè)試項(xiàng)目)失效現(xiàn)象、原因表B.3失效數(shù)據(jù)表(應(yīng)力水平3)失效累積時(shí)間失效類別(測(cè)試項(xiàng)目)失效現(xiàn)象、原因表B.4失效數(shù)據(jù)表(應(yīng)力水平4)溫度：65℃濕度：95%RH測(cè)試周期失效累積時(shí)間失效類別(測(cè)試項(xiàng)目)失效現(xiàn)象、原因與測(cè)試主機(jī)通信失敗與測(cè)試主機(jī)通信失敗與測(cè)試主機(jī)通信失敗與測(cè)試主機(jī)通信失敗與測(cè)試主機(jī)通信失敗與測(cè)試主機(jī)通信失敗表B.5可靠性測(cè)試數(shù)據(jù)表(應(yīng)力水平1:75℃,95%RH)失效累積時(shí)間失效類別(測(cè)試項(xiàng)目)失效現(xiàn)象、原因計(jì)值F(t)19283456787表B.5(續(xù))失效周期失效累積時(shí)間失效類別(測(cè)試項(xiàng)目)失效現(xiàn)象、原因失效概率估計(jì)值F(t)94與測(cè)試主機(jī)通信失敗與測(cè)試主機(jī)通信失敗5與測(cè)試主機(jī)通信失敗6與測(cè)試主機(jī)通信失敗表B.6可靠性測(cè)試數(shù)據(jù)表(應(yīng)力水平2:75℃,85%RH)失效累積時(shí)間失效類別(測(cè)試項(xiàng)目)失效現(xiàn)象、原因計(jì)值F()123表B.7可靠性測(cè)試數(shù)據(jù)表(應(yīng)力水平3:75℃,75%RH)失效累積時(shí)間失效類別(測(cè)試項(xiàng)目)失效現(xiàn)象、原因計(jì)值F()1234表B.8可靠性測(cè)試數(shù)據(jù)表(應(yīng)力水平4:65℃,95%RH)失效累積時(shí)間失效類別(測(cè)試項(xiàng)目)失效現(xiàn)象、原因計(jì)值F(t)123456表B.9調(diào)整后通信失效排序1(應(yīng)力水平1:75℃,95%RH)樣品調(diào)整后失效累積時(shí)間估計(jì)值F(t)1928233445566797887897496155463223樣品調(diào)整后失效累積時(shí)間估計(jì)值F(t)11223345