电能信息采集终端可靠性验证方法1目次前言II1 范围12 规范性引用文件13 术语和定义14 可靠性要求35 试验方法36 试验条件47 试验流程48 检测项目及方法59 失效判定610 试验结果611 试验报告7附录 A（资料性） 威布尔分布与指数分布8附录 B（规范性） 试验样本数计算原理10附录 C（资料性） 试验方案计算过程示例11附录 D（规范性） 卡方分布表12附录 E（规范性） 试验报告首页模版13I电能信息采集终端可靠性验证方法1 范围本文件规定了电能信息采集终端可靠性的要求、试验方案、试验条件、试验流程、试验方法、失效判定、试验结果和试验报告。本文件适用于实验室评价电能信息采集终端是否符合规定的可靠性指标时进行的可靠性验证试验。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 2689.1-1981 恒定应力寿命试验和加速寿命试验方法总则 GB/T2423.3-2016 恒定湿热试验方法GB/T 2900.99-2016电工术语可信性GB/T17215.321-2021 电测设备（交流）特殊要求第21部分：静止式有功电能表（A级、B级、C级、 D级和E级）DL/T 698.31-2010 电能信息采集与管理系统第3-1部分：电能信息采集终端技术规范-通用要求 DL/T698.33-2010电能信息采集与管理系统第3-3部分：电能信息采集终端技术规范-专变采集终端特殊要求IEC 61649：2008，Ed 2.0 威布尔分析 (Weibull analysis)3 术语和定义GB/T 2900.99界定的以下列术语和定义适用于本文件。为了便于使用，以下重复列出了GB/T 2900.99中的某些术语和定义。3.1电能信息采集终端 advanced acquisition terminal电能信息采集终端是负责各信息采集点的电能信息的采集、数据管理、数据传输以及执行或转发主站下发的控制命令的设备。电能信息采集终端按应用场所可分为厂站采集终端、专变采集终端、公变采集终端和低压集中抄表终端(包括低压集中器、低压采集器)等类型。3.2可靠度 reliability产品在规定条件下和规定时间区间内，完成规定功能的概率。3.3可靠寿命 reliable life产品可靠度下降到给定可靠度R的工作时间。3.4加速寿命试验 accelerated life test为了缩短观测产品应力响应所需的时间段或放大给定时间内的应力响应，施加的应力水平超过基准条件下规定的应力水平进行的一种试验。3.5加速系数 acceleration factor某种应力条件下的加速试验与基准应力条件的试验达到相等的累积失效概率所需时间之比。133.6失效 failure执行要求的能力的丧失。【引用GB/T 2900.99-2016，192-03-01】3.7置信度 confidence level总体参数值落在样本统计值某一区间内的概率。3.8应力条件 stress condition在加速寿命试验中对电能信息采集终端设定的试验条件。3.9规定使用寿命 prescribed service lifetime由使用方或制造方设定的电能信息采集终端正常工作的时间。3.10规定使用寿命时间内的累计失效率 the cumulative failure rate over the prescribed service lifetime由使用方或制造方设定的规定批次电能信息采集终端在规定使用寿命时间内，累计出现失效数量与规定批次总数的比值 F。3.11平均失效前时间 mean time to failure； MTTF首次失效前工作时间的期望值。【引用GB/T 2900.99-2016，192-05-11】3.12零失效的定时截尾试验 timed truncated test with zero failure按照固定的时间进行，并在规定时间达到后终止，同时试验结束后样本失效数量为零的试验。电能信息采集终端可靠性试验设计为零失效的定时截尾试验。3.13右删失 right censored试验起始时间已知，但失效发生的时间未知，无法获取具体的失效时间，只知道无失效时间大于试验时间，无失效时间称为右删失。4 可靠性要求本文件验证的可靠性要求为电能信息采集终端规定使用寿命Y年时累计失效率F%，示例：电能信息采集终端规定使用寿命为10年，规定使用寿命时间内的累计失效率10%。5 试验方案5.1 试验方案设计总体思路方案设计总体思路如下：a） 根据产品失效机理和特性选择合理的加速寿命模型；b） 选择加速试验应力，应力水平应能有效激发产品失效，且不应改变产品基本的失效模式和失效机理；c） 计算加速寿命试验条件下的加速系数；d） 根据产品寿命要求，计算加速寿命试验条件下的试验周期；e） 根据试验周期计算满足产品要求累计失效率和置信水平的样本量。5.2 加速寿命模型加速寿命模型采用 Peck 模型，用于微电子电路的 Peck 温-湿模型是：.（1）式中：t给定机制的失效前时间； A一个常数；RH 百分比相对湿度； n一个常数； Ea/kTArrhenius指数。5.3 应力水平加速寿命试验不应改变产品基本的失效模式和失效机理，可使用产品工作温湿度上限作为试验应力。5.4 加速系数计算Peck 加速系数的计算见式（2）。 RHu -nEa 1 - 1 AF = e k TuTs（2） RHs 式中：RHu使用条件下的百分比相对湿度； RHs 应力条件下的百分比相对湿度； Tu使用条件下以K表示的温度； Ts应力条件下以K表示的温度；k玻尔兹曼常数（8.61710-5eV/K）； Ea以电子伏特表示的活化能；n常数。5.5 试验周期计算根据可靠性加速理论，加速应力对应的加速寿命试验周期计算公式如下：D = Y 365 24（3）AF式中：D加速寿命试验周期，单位为小时； Y规定使用寿命，单位为年； AF可靠性试验的加速系数；如果通过D计算得到的样本量过大，可以根据产品情况，适当延长试验周期D，减少样本量。注：延长试验周期D，相当于在保持原有瞬时失效率的情况下，延长了待测产品的验证寿命，是否可以延长试验周期需要根据产品实际情况而定。5.6 试验样本数计算在累计失效率 F，产品使用寿命 Y，置信度 CL，失效数量 r，试验周期 D 及加速系数 AF 已知的前提下，样本数量由式（4）计算，样本数计算结果向上取整。式中试验周期 D 由 5.5 节给出。c2Y 365 24式中：N = - (a，2r+2)（4）2 ln 1- F (Y 年) D AFc2(a，2r +2) 卡方分布，可通过附录D查表得出；1-CL（置信度）的值，如90%的置信度下=1-0.9=0.1；2r+2自由度，r为试验失效总数，如零失效的可靠性试验其自由度为2； D试验周期，单位小时；Y规定使用寿命，单位为年；F（Y年） 产品Y（年）寿命期间的累计失效率；AF加速系数；6 试验条件6.1 试验环境要求6.1.1 试验前、试验后检测环境要求试验前后各项试验均在以下大气条件下进行：a）温度：1535； b）相对湿度：25%75%；c）大气压力：86kPa108kPa。在每一项目的试验期间，大气环境条件应相对稳定。6.1.2 可靠性加速试验环境要求试验箱和测量系统满足 GB/T2423.3-2016 中 4.1 试验箱和测量系统要求。6.2 试验终止条件对于加速寿命试验，采用零失效的定时截尾寿命试验。试验在下列情况下可以终止：a） 达到预定试验周期；b） 未达到预定试验周期，但已经出现样品失效。7 试验流程7.1 样品抽样按照本文5.6试验样本数要求进行抽样。7.2 试验前检测收集到试验样本后，在符合本文6.1.1检测环境条件下，按第8章检测项目及方法，对试验样本开展试验前检测，全部检测合格后，方可开展加速寿命试验。7.3 加速寿命试验按 GB/T2423.3-2016 中 4.4 条件试验规定方法进行检测。施加试验应力要求：a）测试温度允许误差：2；b）测试相对湿度允许误差：3%； c）施加电压值 Un 允许误差：5%； d）施加电流值 20Itr 允许误差：5%； e）功率因数 1.0 允许误差：05%。7.4 试验中监测试验中按设定周期通过本地维护接口等手段监测电能信息采集终端运行状态。7.5 试验后检测加速寿命试验结束后，将试验温湿度降至 6.1.1 规定的检测环境，静置 24 小时后开展试验后检测。按第 8 章检测项目及方法，对试验样本开展试验后检测。8 检测项目及方法电能信息采集终端可靠性试验前后推荐检测项目见表 1 所示。表 1 电能信息采集终端可靠性试验检测项目序号类别检测项目电能信息采集终端类型专变采集终端低压集中抄表终端1结构外观2绝缘性能绝缘电阻3绝缘强度4冲击电压5一般功能状态量采集6脉冲量采集-7控制-8电能表数据采集9远程通信10交流模拟量采集11日计时误差12后备电源13电能计量起动-14潜动-15初始固有误差试验-8.1 外观检测按DL/T 698.31-2010中5.2.1一般检查规定方法进行。8.2 绝缘电阻检测按DL/T 698.31-2010中5.4.2绝缘电阻规定方法进行。8.3 绝缘强度检测按DL/T 698.31-2010中5.4.3绝缘强度规定方法进行。8.4 冲击电压检测按DL/T 698.31-2010中5.4.4冲击电压规定方法进行。8.5 状态量采集检测测试主机控制状态量执行指示器，更改状态量采集接口的状态，延时后读取电能信息采集终端的状态量采集数据，每个接口测试5次，结果应满足DL/T 698.33-2010中4.5.1.1状态量采集的要求。8.6 脉冲量采集检测