武汉理工大学李维波教授团队提出智能电表维修周期预估的新算法

　　随着科技的发展，智能电表在全国范围内不断普及，亟需一套可靠有效的智能电表可靠寿命及预防性维修的预估方法，为批次电能表检定及轮换周期的优化提供决策依据。武汉理工大学李维波团队在2023年第1期《电气技术》上撰文，依据历史维修数据获得试验数据，利用威布尔分布对智能电表进行了故障概率密度分析和可靠性分析，在此基础上融入了最小费用预防性维修周期预估分析，适应于当前新型电力系统智能仪表寿命评估的发展趋势。
　　智能电表Smart Electricity Meter研究背景
　　随着科技的发展，智能电表在增加电子元器件使其更加智能、更加便捷的同时，也导致智能电表结构更加复杂，引发的故障也随之增加。可靠性是衡量智能电表质量的重要指标，直接影响智能电网的正常运行，甚至关系到用户的切身利益与社会的和谐稳定。同时由于电表企业对智能电表可靠性预计的重要性认识不够，缺乏对智能电表的可靠性寿命方面的设计研究，致使目前电表的维修更换工作困难重重。论文所解决的问题及意义
　　本文提供了一套可靠有效的智能电表可靠寿命及预防性维修的预估方法，为批次电能表检定及轮换周期的优化提供决策依据，最大程度上减少不必要的预防性抽检及轮换，节省运维成本。论文方法及创新点
　　研究人员首先对获取的历史维修数据进行威布尔拟合判断，除去一些偏差较大的数据，其他数据都近似呈一条直线分布，可以认为获取的数据服从威布尔分布。然后利用最小二乘法对威布尔分布的参数进行估计，用拟合后的威布尔分布与获取的历史数据进行K-S检验。
　　满足K-S检验后，通过智能电表运行时间的概率密度曲线得到智能电表无故障工作时间的总数是1580天，通过智能电表可靠度与运行时间的关系得到，智能电表在满足可靠度高于90%时预防性维修周期为902天。
　　为了使总维修费用最小，要考虑到预防性维修的费用与发生故障之后维修费用的比值关系，在满足设备可靠性的前提下，以经济效益最大来决定维修周期，在定期维修费用为40元，事后维修费用为300元时，得到智能电表单位时间维修费用变化曲线，如图1所示。
　　图1
　　分析图1可知，当智能电表运行时间T=915天时，单位时间维修费用取得最小值为0.07539元。因此，在智能电表运行915天时，对智能电表进行预防性维修，所需的平均维修费用最小，一台智能电表运行一年所需的最小平均维修费用为27.52元。结论
　　按照可靠性要求智能电表预防性维修周期应在902天左右；在定期维修的费用为40元，事后维修的费用为300元时，按照经济性性要求智能电表预防性维修周期应在915天左右，对应单位时间内最小维修费用为0.07539元。团队介绍
　　团队以嵌入式系统作为控制核心，以电力电子装备的驱动、控制与集成化技术作为科研牵引，以先进传感器技术作为被控体/敏感源的＂感官＂器，以现代化计算机和物联网技术作为信息化传输载体，以军工和重要民用领域作为主攻阵地，将现代电力电子技术、信息技术、传感技术与网络技术汇集一体，实时兼顾新型电力系统中装置/装备的运行特性、保护功能、负荷切换等重要功能，确保远方控制与信息传输的可靠与安全，最大化实现信息流与能量流的共用和共享。
　　本文编自2023年第1期《电气技术》，论文标题为＂基于威布尔分布的经济性与高可靠度智能电表维修周期预估算法＂，作者为李维波、苏文斌 等。本课题得到国家重点研发计划课题和国家自然科学基金面上项目的支持。