GBT17215.911-2011电测量设备可信性一般概念.pdf 13页

'I岱17．220．20N22a雪中华人民共和国国家标准GB／T17215．911—2011／IEC／TR62059-11：20022011-07-29发布电测量设备可信性第11部分：一般概念Electricitymeteringequipment——Dependability——Part11：Generalconcepts(IEC／TR62059—11：2002，IDT)2011-12-01实施宰瞀鹳鬻瓣訾攒瞥霎发布中国国家标准化管理委员会促19 前言引言GB／T17215．911--2011／mC／TR62059-11：2002目次ⅢⅣ1范围⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯··⋯⋯⋯⋯”12规范性引用文件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13术语和定义⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯”l4可信性管理的基本概念和方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯35可信性管理中各关联方的作用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5附录A(资料性附录)用户侧电测量设备的可用性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7附录NA(资料性附录)GB／T17215系列标准编号命名规则及说明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 GB／T17215．9”--201I／mC／TR62059-11：2002翮昌17215中的“电测量设备可信性”拟由下列部分组成：——第11部分；一般概念(IEC62059—11)；——第z1部分：现场仪表可信性数据收集(IEC62059—21)}——第31-1部分：温度和湿度加速可靠性试验(IEC62059—31—1)；——第32一l部分：耐久加速试验(IEC62059—32—1)}——第41部分：可靠性预测(IEC62059-41)；——第51部分：软件可信性(IEC62059—51)。本部分为第11部分。本部分按照GB／T1．1—2009给出的规则起草。本部分使用翻译法等同采用IEC／TR62059—11：2002(电测量设备可信性第11部分：一般概念》(英文版)。为了便于使用，本部分做了下列编辑性修改：a)用小数点“．”代替作为小数点的逗号“，”；b)“IEC62059的本部分”一词，改为“本部分”；c)修改了术语3．14的英文“meantimebetweenfailures”d)删除了IEC／TR62059—11：2002的前言{e)增加了附录NA；GB／T17215系列标准编号命名规则及说明。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本部分由中国机械工业联合会提出。本部分由全国电工仪器仪表标准化技术委员会(SAC／TC104)归口。本部分的起草单位：哈尔滨电工仪表研究所、重庆电力科学试验研究院、华北电力科学研究院、江苏省计量科学研究院、上海英孚特电子技术有限公司、深圳市科陆电子科技股份有限公司、华立仪表集团股份有限公司、杭州百富电子技术有限公司、西安旌旗电子有限公司、威胜集团有限公司、正泰仪器仪表有限责任公司、宁波三星电气股份有限公司、江苏卡欧万泓电子有限公司、深圳航天泰瑞捷电子有限公司。本部分主要起草人：郑可、侯兴哲、陈克昌、薛德晋、王慧武、邵风云、王瑜、周孔均、雷惠博、高化田、陈洪波、盛泉根、胡宁、周忠祥、李先怀、王思彤、李向锋、陈道升、祝栲、姚礼本、徐茂林、洪沅伸、李亦非。Ⅲ GB／T17215．911—2011／mC／TR62059-11：2002引言目前在世界范围内，电测量设备的使用已从机电式向静止式过渡，在这一新的测量技术上，要求使用最新的可靠性研究成果。当期望测量设备在长期无人值守的状态下运行时，可靠性就显得特别重要。一个多世纪的开发和制造机电式仪表的经验并不能完全适用于静止式仪表，因为这两种设计呈现出了不同的失效模式。正是由于这种原因，全国电工仪器仪表标准化技术委员会已经成立了～个工作组去研究现行可用的标准对静止式电测量设备可信性的适用性。这一决定的一个更重要的原因是，现行的型式鉴定和验收检验程序并不适用于检定静态式电测量设备从性能指标确定、设计到停止使用的整个寿命周期中的可靠性。这些工作计划包含了可信性管理中的现场失效数据的收集和分析、可靠性试验、失效率预测和软件可信性等问题。任何设备的可信性取决于诸多因素，如它的功能、复杂性、设计、制造过程、失效判据、工作条件、使用时间、安装和维护程序等。这些因素中的某些由制造商控制，而另外一些则是设备运行商和用户的责任。由于这个原因，这里没有定义可靠性和可用性的具体要求，这些要求要留给所涉及到的各方之间协商。Ⅳ 1范围GB／T17215．911—20”／IEC／TR62059-”：2002电测量设备可信性第11部分：一般概念GB／T17215的本部分规定了用于电测量和负荷控制的静止式测量设备(以下简称测量设备)可信性的一般问题，并包含了可信性管理中涉及到的各方的作用。本部分适用于产品全寿命周期内的方法等信息。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／T2900．13—2008电工术语可信性与服务质量(IEC60050(191)：1990、Amend．1：1999AndAmend．2：2002，IDT)IEC60300-3-2：1993可信性管理第3部分：应用指南第2节：现场可信性数据收集(Depend—abilitymanagement--Part3：ApplicationguideSection2：Collectionofdependabilitydatafromthefield)IEC／TR62051：1999电量测量术语汇编(Electricitymetering．Glossaryofterms)IEC62059—21电测量设备可信性第21部分：现场仪表可信性数据的收集(Electricitymeteringequipment--Dependability--Part21；Collectionofmeterdependabilitydatafromthefield)3术语和定义GB／T2900．13—2008和IEC／TR62051：1999中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3．1可用性availability在具备所要求的外部资源前提下，产品在给定的条件和给定的时刻或时间区间内处于能完成要求的功能状态的能力。[IEV-191—-02·-0533．2类别cate=gory具有相同性质的一类或一组物体。3．3分类classification系统地归人不同的类别中；或者根据一种或多种分类因素，将样品或产品归人不同类别中。3．4可信性dependability一个集合性术语，用来表示可用性及其影响因素：可靠性、维修性、保障性。注：可信性仅用于非量化术语中的通用描述。 GB／T17215．911--201IlIECITR62059-11：2002[IEV-191-02一0333．5失效failure产品执行规定功能的能力的终结。洼I：在失效后，该产品有故障。洼2：。失效”是一种结果，而。故障”是一种状态。洼3：本概念不适用于仅由软件构成的产品。[IEV-191-04—01]注意：以上的定义提出了功能的问题。功能性失效可被定义为某种实物不能达到所要求的性能标准。3．6功能试验functionaltesting不考虑内部结构而对一个系统的特定功能进行测试的方法。洼：目的是直接确定此系统能否满足其输入一输出规范的能力。功能试验有时也叫“黑匣子”试验。3．7(瞬时)失效率(instantaneous)fmlurerate表示一个产品失效的时刻T落在给定的时间间隔(f，f+nt)内的条件概率，其中出为此间隔的持续时间，假定产品在此时间段开始时刻即处于工作状态，那么，当出趋近于0时，其值为比例极限(如果其存在的话)。洼：在这个定义中，T也代表了失效前时间或首次失效前时间，视情况而定。[IEV-191—12一02]3．8维修性maintainability在给定的条件下，使用规定的程序和资源实施维修时，产品在给定的使用条件下保持或恢复能完成要求功能状态的能力。注：术语“maintainability”也同样用于维惨性性能的量度。[IEV-191-02一07]3．9最大工作误差maximumerrorinserviceme。对于一个给定的测量设备，使用中测量到的最大误差。3．10最大允许工作误差maximumpermissibleerrorinservicempe·一个给定的测量设备在使用时，由规范、规则等所允许的误差极值。3．”检定时的最大允许误差maximumerrorduringverificationme．检定中仪表误差的最大可接受值。此值的极限取决于仪表的准确度等级。3．12平均不可用时间meandown-timeMDT两个工作时间段之间的不可用时间的期望值。2 GB／T17215．911—2011lmClllt62059-11：20023．13平均可用时间meanup-timeMUT测量设备(已准备好执行其要求的功能)工作时间段的期望值。3．14平均失效间隔工作时间meantimeoperatingbetweenfailures^咖F连续两次失效间隔内工作时间的期望值。[IEV-191—12—09，修订]3．15产品规范productspecification用来定义产品参数的文件，这些参数用来规定一个产品期望的性能。3．16冗余redundancy系统中具有一种以上的手段执行同一规定功能。3．17可靠度reliability产品在给定的条件下和给定的时间区间(t，，f：)内，能完成要求的功能的概率。注1：通常假设在此时间区间的起始时刻，产品处于能完成要求的功能的状态．注2：术语“reliabili-|tyJ’也常用于此概率量度表示的可靠性性能。[IEV一191—12—01]3．18结构性试验structuralt∞tmg考虑内部结构时对一个系统的规定功能进行测试的方法。注：结构性试验是通过测试系统所有可能方式中的一个子集而不是所有可能的输人组合来实现。测试根据程序结构和规范进行。结构性试验在不同的场合也被称为。白匣子”或“玻璃匣子”试验。3．19有用寿命usefullife产品在规定的条件下，从规定的时刻开始，到失效密度变得不可接受或产品的故障被认为不可修理时为止的时间区间。r-IEV-191．．i0—．0634可信性管理的基本概念和方法4．1概论本部分涉及用于电能测量和负荷控制的静止式测量设备的所有类型，因此有必要去描述和定义测量系统寿命周期的主要元素和所涉及到的各方的作用。假定这些仪表是：——经过设计、制造和测试的；——接受过型式试验、型式批准和首次检定(如有要求)；——在使用寿命中进行了监测以保证其正确的安装、测量和运行；——一旦发现将要发生故障时立刻移走和替换。在测量设备的使用寿命内，应监测其性能从而保证正常运行，这可依据当地法制机构的要求。其他所有的参数都可以由关联的各方自由协商或通过参考国际上承认的标准来确定。3 GB／T17215．911—2011／IEC／TR62059-11：20024．2可靠性、维修性和可信性之间的关系对用户来说，电测量设备的可用性是一个基本的要求，因为它决定了测量服务的质量。为了保证供电的质量，即使在测量设备发生故障以后向用户的供电也不能中断，因为对用户来说由于这种原因而中断供电是不可接受的。这也意味着，在仪表失效后发生的电能消费可能没有被计量。只有保持测量设备较高的可用度，才能恰当的避免这个问题。可用度A可以通过两个参数计算得出：测量设备能完成要求功能的平均可用时间(MUT)和发现故障、替换设备等必需的平均不可用时间(MDT)。假设可用时间和不可用时间呈指数分布，也就是具有恒定的失效率A和恒定的维修率p，那么平均可用时间MUT和平均不可用时间MDT就可以计算出来。在稳定状态下，这两个参数的关系可由下式表示：A--丽‰这意味着测量设备的可靠性也取决于公用事业机构的维修服务质量，从而达到在所有的情况下实现相同的可用性。这将为制造商和公用事业机构之问就设备可靠性和平均维修响应时间(等于MDT)的协商提供一个合理的基础。一旦可靠性目标由此确定，制造商就能够生产同时满足公用事业机构和法制组织所要求的仪表(如果有的话)。附录A中给出了～个实例。4．3可靠性数据的收集和分析4．3．1正常使用前的可用数据在现场收集数据以前，首先要了解测量设备失效率方面的设计参数，也可使用从其他类似设计的测量设备类型上收集到的数据。计算失效率所使用的基本模型和方法应协商一致，因为不同的模型和计算方法将会导致不同的可靠性数值。为评估测量设备的失效率数据，基于部件计数和应力的预测方法规范正在考虑中。4．3．2现场收集的可用数据现场数据的收集、评估和描述的通用对象在IEC60300—3—2：1993的第4章中进行了详细说明。测量设备的可靠性和可用性性能可以用IEC62059—21中描述的方法通过对现场数据的收集进行评估。4．3．2．1需要收集的数据IEC60300-3—2：1993的第6章从大体上定义了所需的数据，而对于测量设备的特殊要求在IEC62059—21中作了规定。本部分选择了功能试验方法(黑匣子)去进行数据收集。4．3．2．2失效的分类采用一种通用的失效分类符合所有的利益相关方的利益，为了使可靠性数据能够被理解和比较，应该采用一种“公共语言”(见IEC62059—21)。 GB／T17215．911--2011／]EC／TR62059-11：20024．3．2．3结果的表述在表述结果的时候，应该考虑以下几个方面：——工作条件；——使用中的设备工作时间的长短；——使用中的设备的数量；——设备的类别。应对同类组的设备出具报告。推荐至少应有一年的使用期以保证统计置信度。按照IEC62059—21的规定，仅考虑关联失效。结果的表述应遵照IEC60300-3—2：1993第8章中列出的通用要求。4．3．3可靠性试验可靠性数据可从可靠性试验中获得。一种加速可靠性试验的方法正在考虑中。功能试验方法(黑匣子)或结构性试验方法(白匣子)都可以用于可靠性试验。4．3．4软件方面的可信性软件方面正在考虑中。5可信性管理中各关联方的作用在电测量的可信性中，存在以下4类利益相关方——设备供应商／制造商；——公用事业机构／能源供应方／表计运营方；——电能用户或消费者；——法制机构。在可信性管理中，它们都有各自的利益和作用。5．1供应商／制造商制造商的职责是去设计和制造满足国际和国内标准、法规和其他关注可信性目标的关联方的特殊需要的测量设备。制造商应指明给定测量设备的预期的失效率。5．2公用事业机构／能源供应方／裹计运曹方这些利益相关方提供电能和／或操作测量设备，并且必须遵守法律要求，以便正当地向用户收费。利益相关方有责任为测量设备提供充分的规范。如果这些规范包含可靠性要求，那么这些要求应遵循IEC62059系列标准的原则。若要求仪表连续不问断地运行，有时就需要对其进行监测。为了将服务质量维持在可接受水平上，被断定为故障的仪表应该被识别出并由符合要求的测量设备替换。这些利益相关方也有责任为可靠性研究提供现场数据。对这些信息进行准确的记录，以及对故障的合理分析是非常重要的。5．3电能用户用户有以下主要要求：——应一直保持其测量设备的准确性；5 GB／T17215．911～201I／IEC／III62059．11：2002——不能因测量设备的失效而给他们带来不便。5．4法匍组织。。兰竺组挈!搴任制定必要的规则和程序以保证正确的供电测量，为此，他们可以规定计量要求和可信性要求。本部分没有包含此部分内容。 GB／T17215．911--2011／mC／Te62059-11：2002附录A(资料性附录)用户侧电测量设备的可用性假定一个恒定失效率模型，仪表的可靠度函数可描述为：R=e～。示例；失效率为0．2％／年，在一年后99．8％的仪表仍会正确的进行测量，那么MUT等于500年。在一个给定的年份中发现、维修或替换所有的故障仪表将会保证在当年年终所有的仪表都会正确的工作。同样的过程可以在随后的年份重复，从而使可用性维持在相同的水平上。例如，如果抄读的周期为1次／年，并且如果在抄表时发现了故障仪表并将其替换，那么检测出故障仪表的平均时间就是半年，假设失效在一年的时间内是均匀分布的，此时间段就等于MDT，对用户而言，电测量服务的可用度就是99．9％。图A．1显示了一个仪表批的可用度对失效率的函数，曲线的参数代表了抄表间隔。^p／o／年]o．1r1．／j／儿。／／力7．t勿／乏‘／／／-‘／／／一●0．9900．∞lo99209930．9940．99509960∞70．9980．999注；曲线参数代表了仪表读取的时间间隔图A．1失效率作为可用性和仪表读取间隔的函数 GB／T17215．911—201I／XEC／豫62059-I1：2002附录NA(资料性附录)17215系列标准编号命名规则及说明17215系列标准基本采用IEc／Tc13“电能测量和负荷控制设备”的国际标准。我国将参照IEC／TC13的标准结构制定与之相对应的电能测量和负荷控制标准体系，经调整后的IEc／Tc13标准体系将根据其类别不同、对象不同以及技术要求的共性及特殊性分别编人IEC62051～IEC62059共9个分区：IEC62051电测量术语IEC62052交流电测量设备通用要求IEC62053交流电测量设备特殊要求IEC62054交流电测量设备费率和负荷控制一特殊要求IEC62055电测量付费售电系统IEC62056电测量抄表，费率和负荷控制的数据交换IEC62057电测量试验设备IEC62058电测量设备验收检验IEC62059交流电测量设备可信性我国对该系列国际标准转化为我国国家标准过程中确定对应的国家标准编号原则和方法如下：IEC／TCl3“电能测量和负荷控制”对应我国标准总编号为：GB／T17215。各部分编号分别为：IEC62051电测量术语对应为GB／T17215．IXX(“1”表示IEC62051，。XX”表示第几部分)IEC62052交流电测量设备通用要求(GB／T17215．2XX，“2”表示IEC62052，“XX”表示第几部分)IEC62053交流电测量设备特殊要求(GB／T17215．3XX，“3”表示IEC62053，“XX”表示第几部分)IEC62054交流电测量设备费率和负荷控制一特殊要求(GB／T17215．4XX，“4”表示IEC62054，“XX”表示第几部分)IEC62055电测量付费售电系统(GB／T17215．5XX，“5”表示IEC62055，。XX”表示第几部分)IEC62056电测量抄表，费率和负荷控制的数据交换(GB／T17215．6XX，。6”表示IEC62056，“XX”表示第几部分)IEC62057电测量试验设备(GB／T17215．7XX，“7”表示IEC62057，“XX”表示第几部分)IEC62058交流电测量设备验收检验(GB／T17215．8XX，“8”表示IEC62058，。XX”表示第几部分)IEC62059交流电测量设备可信性(GB／T17215．9XX，“9”表示IEC62059，“XX”表示第几部分)17215系列标准中目前已经发布了8个标准：17215．211--2006交流电测量设备通用要求、试验和试验条件第11部分：测量设备(IEC62052—11：2003，IDT)17215．301--2007多功能电能表特殊要求17215．311--2008交流电测量设备特殊要求第11部分：机电式有功电能表(o．5、1和2级)(IEC62053—11；2003，MOD)17215．3212008交流电测量设备特殊要求第21部分：静止式有功电能表(1和2级)8 GB／T17215．911—20II／rec／TR62059·11：2002(IEc62053—21：2003，IDT)17215．322--2008交流电测量设备特殊要求第22部分：静止式有功电能表(0．2S级和0．5S级)(IEC62053—22：2003，lDT)17215．323--2008交流电测量设备特殊要求第23部分：静止式无功电能表(2级和3级)(IEC62053—23；2003，IDT)17215．421--2008交流电测量设备费率和负荷控制第21部分：时间开关的特殊要求(IEC62054—21：2004，IDT)17215．352--2009交流电测量设备特殊要求第52部分：符号(IEC62053—52：2005，'