[00132965]电力计量终端可靠性保障关键技术、体系及应用

电力计量终端是电网实现双向实时计量、海量数据采集、实时负荷控制、用户友好互动等功能的关键设备,是构建电网与用户能量流、信息流、业务流实时互动的供用电关系的核心载体,也是国家实施智能电网、智能小区、智慧城市建设的基础。目前,全国已累计安装智能电能表4.25亿只,采集终端4638万只,负荷控制终端565万只,运行规模庞大,运行环境呈现多种极端气候、复杂电磁干扰、多变负荷的特征,其可靠性关系到整个供用电系统的安全稳定运行和电能交易的公平公正。 传统的终端入网仅进行标准条件下的整机检测,技术手段和管控环节单一,无法切实保障终端质量一致性和运行可靠性。本项目历经7年,将常规检测前伸至方案设计、元器件选型、可靠性预计、工艺优化、全性能试验及可靠性验证,后延到运行寿命预测、失效机理分析、轮换策略优化等环节。针对终端全生命周期每个环节的特征,从硬件设备、软件系统和通信信道三个方面,开展了系统的检测技术、试验装备与可靠性评估研究,建立了一个跨供需双方、覆盖产品全寿命、循环动态优化的可靠性保障体系。项目授权专利45件,其中发明专利21件;获软件著作权5件;参与制定国家标准2项,制定行业标准9项、国网企业标准30项;发表论文46篇。 主要技术创新： 1)提出了关键元器件、模块、整机层级的多应力多失效模式下寿命分布参数极大似然估计方法,研制了基于多维时序退化轨迹模型的可靠性加速试验装置,解决了小失效样本、有限时间、多应力条件下终端寿命预计与评估模型准确构建难题; 2)提出了关键芯片数据交互模拟与逻辑分支故障注入的软件可靠性测试技术,研制了集软件比对、分布式检测、数据加密于一体的分布式云服务平台,填补了计量终端软件标准化检测技术空白; 3)发明了多重复合拓扑结构阻抗模拟器与低压电力线环境噪声模拟器,创建了双路同频锁相载波通信测试平台;提出了自适应速率与流时序控制高速通信技术,创新研制了230MHz无线通信速率自适应专变采集终端,系统响应延迟从50ms-200ms降至5ms; 4)提出了集成可靠性预计、加速退化试验、现场运行信息的电力计量终端多源数据融合分析与可靠性评估方法,构建了终端硬件、软件、通信三维度,覆盖产品全寿命周期,循环动态优化的可靠性保障体系,制定了国际上首套电力计量终端全系列技术标准。 成果已成功应用于国网计量中心与27个省网计量中心,建立了统一完整的可靠性保障体系,并推广至233个智能电能表、247个采集终端制造企业,全面提升了计量终端质量检测与管控技术水平,年故障率控制在0.05%以内。汪槱生院士主持的鉴定认为：本成果促进了智能用电计量与采集终端检测技术的发展,推动了终端产品可靠性的提升,总体达到国际领先水平。 本成果经济效益显著：近2年累计直接经济效益17.52亿元,新增利润2.44亿元。成果提高了供用电系统安全稳定运行能力,确保了制造商、电网、用户三方的利益,提升了国内电力计量仪表元器件、终端产品自主研发与制造水平,结束了国内变电站和关口用表及关键器件长期依赖进口的历史,终端产品已出口130多个国家地区,带动了国内相关产业的技术发展。