一种基于电池欠压的电能表寿命预测方法及系统与流程

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1.本公开属于电能表可靠性评估技术领域，具体涉及一种基于电池欠压的电能表寿命预测方法及系统。

背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.智能电能表电池欠压是表计的重要故障之一，时钟欠压导致电能表时钟异常，妨碍表计电能计量和运维管理。传统方法依赖表计上报电池欠压，不仅难以研判电池欠压诱发原因、虚警率偏高，而且由于现有数据基础和工程条件，尚缺少合理的理论与方法专门针对电池欠压开展预测，更不能基于电池输出电压演变过程预测电能表寿命，工程应用过程中存在多种困难。
4.据发明人了解，引起电能表电池欠压的原因除了电池本身以外，还涉及相关外围电路器件。当前考虑电池欠压仅从电池自身出发，如何综合考虑电池及外围电路，预测电池欠压事件或电表寿命是难点。

技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本公开提出了一种基于电池欠压的电能表寿命预测方法及系统，从系统可靠性出发，对电能表电池欠压事件进行预测，解决了工程上缺少合理预测方法、近似方法预测不准确的难题。
6.根据一些实施例，本公开的第一方案提供了一种基于电池欠压的电能表寿命预测方法，采用如下技术方案：
7.一种基于电池欠压的电能表寿命预测方法，包括：
8.获取电能表的时钟电路；
9.分析所获取的电能表时钟电路，确定电能表时钟电路的失效判据；
10.根据所得到的失效判据，构建时钟电路的可靠性模型；
11.结合所构建的可靠性模型中各个器件可靠性信息及其所对应的权重，预测电能表寿命。
12.作为进一步的技术限定，所获取的电能表时钟电路包括时钟电池、ad采样电路和时钟芯片。
13.作为进一步的技术限定，所述时钟电路的电池欠压包括电池耗电以及电路内其他器件短路所导致的电池短路而加速耗电。
14.作为进一步的技术限定，分析电能表时钟电路触发时钟，到时钟电池欠压故障的原因，确定时钟电路的可靠性逻辑关系。
15.作为进一步的技术限定，所述电能表时钟电路的失效判据为触发时钟电池欠压故障的原因，其包括电池耗电、器件短路所引起的电池短路，以及mcu芯片模块没有按照设计
进入低功耗模式导致时钟电池给mcu模块供电耗损大、进而加速电池非正常耗损而报出电池欠压。
16.作为进一步的技术限定，所述时钟电路的可靠性模型为rs＝r
电池
×rr1
×
(r
r2
//r
c1
)，其中，rs表示时钟电路的可靠性，r
电池
、r
r1
、r
r2
和r
c1
均表示器件的可靠性。
17.进一步的，所述器件的权重分别为：
18.w
电池
＝r
r1
×
(r
r2
//r
c1
)
19.w
r1
＝r
电池
×
(r
r2
//r
c1
)
20.w
rr2//rc1
＝r
电池
×rr1
。
21.进一步的，所述电能表寿命预测t
rd
满足其中，rd表示给定的可靠度，h(t)表示时钟电路的寿命分布，h(t)＝w1×
f(t；θ)+w2×
g(t；ω)+w3×
y(t；∑)，w1、w2和w3分别表示故障数据类型器件、退化数据类型器件、寿命分布型数据器件寿命分布的权重；f(t；θ)表示故障数据类型器件的器件寿命分布类型及分布参数，g(t；ω)表示退化数据类型器件的器件寿命分布类型及分布参数，y(t；∑)表示寿命分布型器件的器件寿命分布类型及分布参数。
22.根据一些实施例，本公开的第二方案提供了一种基于电池欠压的电能表寿命预测系统，采用如下技术方案：
23.一种基于电池欠压的电能表寿命预测系统，包括：
24.获取模块，其被配置为获取电能表的时钟电路；
25.分析模块，其被配置为分析所获取的电能表时钟电路，确定电能表时钟电路的失效判据；
26.建模模块，其被配置为根据所得到的失效判据，构建时钟电路的可靠性模型；
27.预测模块，其被配置为结合所构建的可靠性模型中各个器件可靠性信息及其所对应的权重，预测电能表寿命。
28.根据一些实施例，本公开的第三方案提供了一种计算机可读存储介质，采用如下技术方案：
29.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开第一方面所述的基于电池欠压的电能表寿命预测方法中的步骤。
30.根据一些实施例，本公开的第四方案提供了一种电子设备，采用如下技术方案：
31.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开第一方面所述的基于电池欠压的电能表寿命预测方法中的步骤。
32.与现有技术相比，本公开的有益效果为：
33.本公开中的电池欠压事件充分考虑外围相关器件是否失效，通过综合考虑电池自身及其外围电路，构建可靠性模型，开展电能表寿命预测，与传统方法仅考虑电池自身一个因素相比较，预测结果与工程实际更加符合，准确性更高，有助于科学安排电能表轮换、维修等运维规划；电能表器件可靠性数据来源具有多样性，可实现综合利用器件寿命数据、性能退化数据、和寿命分布数据，基于所提出的系统可靠性综合方法计算时钟电路系统寿命分布，使得本方法适用面大大提高，工程应用更加便利。
附图说明
34.构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
35.图1是本公开实施例一中的基于电池欠压的电能表寿命预测方法的流程图；
36.图2是本公开实施例一中的基于电池欠压的电能表寿命预测方法的整体架构图；
37.图3是本公开实施例一中的时钟电路可靠性逻辑框图；
38.图4是本公开实施例一中的时钟电路的结构示意图；
39.图5是本公开实施例二中的基于电池欠压的电能表寿命预测系统的结构框图。
具体实施方式
40.下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
41.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
42.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
43.在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
44.实施例一
45.本公开实施例一介绍了一种基于电池欠压的电能表寿命预测方法。
46.如图1所示的一种基于电池欠压的电能表寿命预测方法，包括：
47.获取电能表的时钟电路；
48.分析所获取的电能表时钟电路，确定电能表时钟电路的失效判据；
49.根据所得到的失效判据，构建时钟电路的可靠性模型；
50.结合所构建的可靠性模型中各个器件可靠性信息及其所对应的权重，预测电能表寿命。
51.本实施例针对不同电能表设计梳理电能表时钟电路结构组成，列出器件清单。通过分析时钟电池所在的电能表时钟电路功能流程，确定电能表时钟电路失效判据，阐明时钟电路可靠性逻辑关系。在此基础上，构建时钟电路可靠性模型。时钟电路组成单元的可靠性数据具有多样性，如单元寿命数据、单元性能退化数据、单元寿命分布等。针对不同数据类型，构建单元的(伪)寿命分布，进而构建时钟电路系统寿命分布，预测电能表寿命，技术方案如图2所示。
52.电能表有单相电能表、三相电能表，不同设计的电能表其时钟电路设计可能不同，梳理其组成元器件，并列出清单。如某型三相电能表时钟电路由时钟电池与ad采样、时钟芯片连接，具体涉及的器件有时钟电池、电阻r1、电阻r2、以及电容c1。本实施例中的时钟电路如图4所示。
53.针对时钟电池欠压故障，触发电池欠压的原因可分为电池耗电、电路内其它器件短路导致电池短路加速耗电。结合电路结构确定时钟电路系统可靠性逻辑关系为串并联系
统，即r1短路条件下，r2与c1任一器件短路，就会导致电池短路放电。时钟电路可靠性模型如图3所示。
54.时钟电路的可靠性模型为rs＝r
电池
×rr1
×
(r
r2
//r
c1
)，其中，rs表示时钟电路的可靠性，r
电池
、r
r1
、r
r2
和r
c1
均表示器件的可靠性。
55.电能表组成单元多数为外购件，外购件可靠性信息由供应商提供，还可收集现场使用数据和试验数据。器件可靠性信息具有多样性，如器件故障数据、器件寿命分布数据、器件性能退化数据。
56.针对故障数据类型器件，可依据现有产品寿命统计推断方法，确定器件寿命分布类型及分布参数，记为f(t；θ)；
57.针对性能退化数据类型器件，可基于wiener过程构建器件性能退化过程模型，在确定了器件失效阈值后，依据退化过程模型外推预测器件寿命及伪寿命分布，记为g(t；ω)；
58.若器件可靠性信息为寿命分布，则寿命分布型器件的器件寿命分布类型及分布参数记作y(t；∑)。
59.时钟电路系统寿命分布可视为其组成单元寿命分布的加权求和，时钟电路的寿命分布h(t)为h(t)＝w1×
f(t；θ)+w2×
g(t；ω)+w3×
y(t；∑)，其中，w1、w2和w3分别表示故障数据类型器件、退化数据类型器件、寿命分布型数据器件寿命分布的权重。
60.器件权重需要结合时钟电路系统可靠度模型，借助权重求助算法获得。
61.在本实施例中，器件的权重分别为：
62.w
电池
＝r
r1
×
(r
r2
//r
c1
)
63.w
r1
＝r
电池
×
(r
r2
//r
c1
)
64.w
rr2//rc1
＝r
电池
×rr1
。
65.电能表寿命预测t
rd
满足其中，rd表示给定的可靠度。
66.本实施例考虑电能表寿命由电池是否欠压决定。电池欠压有若干器件失效触发。通过若干器件可靠性综合预测系统可靠性，获得电能表寿命预测。充分考虑外围相关器件是否失效，通过综合考虑电池自身及其外围电路，构建可靠性模型，开展电能表寿命预测，与传统方法仅考虑电池自身一个因素相比较，预测结果与工程实际更加符合，准确性更高，有助于科学安排电能表轮换、维修等运维规划；电能表器件可靠性数据来源具有多样性，可实现综合利用器件寿命数据、性能退化数据、和寿命分布数据，基于所提出的系统可靠性综合方法计算时钟电路系统寿命分布，使得本方法适用面大大提高，工程应用更加便利。
67.实施例二
68.本公开实施例二介绍了一种基于电池欠压的电能表寿命预测系统。
69.如图5所示的一种基于电池欠压的电能表寿命预测系统，包括：
70.获取模块，其被配置为获取电能表的时钟电路；
71.分析模块，其被配置为分析所获取的电能表时钟电路，确定电能表时钟电路的失效判据；
72.建模模块，其被配置为根据所得到的失效判据，构建时钟电路的可靠性模型；
73.预测模块，其被配置为结合所构建的可靠性模型中各个器件可靠性信息及其所对
应的权重，预测电能表寿命。
74.详细步骤与实施例一提供的基于电池欠压的电能表寿命预测方法相同，在此不再赘述。
75.实施例三
76.本公开实施例三提供了一种计算机可读存储介质。
77.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开实施例一所述的基于电池欠压的电能表寿命预测方法中的步骤。
78.详细步骤与实施例一提供的基于电池欠压的电能表寿命预测方法相同，在此不再赘述。
79.实施例四
80.本公开实施例四提供了一种电子设备。
81.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开实施例一所述的基于电池欠压的电能表寿命预测方法中的步骤。
82.详细步骤与实施例一提供的基于电池欠压的电能表寿命预测方法相同，在此不再赘述。
83.以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

技术特征：

1.一种基于电池欠压的电能表寿命预测方法，其特征在于，包括：获取电能表的时钟电路；分析所获取的电能表时钟电路，确定电能表时钟电路的失效判据；根据所得到的失效判据，构建时钟电路的可靠性模型；结合所构建的可靠性模型中各个器件可靠性信息及其所对应的权重，预测电能表寿命。2.如权利要求1中所述的一种基于电池欠压的电能表寿命预测方法，其特征在于，所获取的电能表时钟电路包括时钟电池、ad采样电路和时钟芯片。3.如权利要求1中所述的一种基于电池欠压的电能表寿命预测方法，其特征在于，所述时钟电路的电池欠压包括电池耗电以及电路内其他器件短路所导致的电池短路而加速耗电。4.如权利要求1中所述的一种基于电池欠压的电能表寿命预测方法，其特征在于，分析电能表时钟电路触发时钟，到时钟电池欠压故障的原因，确定时钟电路的可靠性逻辑关系。5.如权利要求1中所述的一种基于电池欠压的电能表寿命预测方法，其特征在于，所述电能表时钟电路的失效判据为触发时钟电池欠压故障的原因，其包括电池耗电和器件短路所引起的电池短路。6.如权利要求1中所述的一种基于电池欠压的电能表寿命预测方法，其特征在于，所述时钟电路的可靠性模型为r
s
＝r
电池
×
r
r1
×
(r
r2
//r
c1
)，其中，r
s
表示时钟电路的可靠性，r
电池
、r
r1
、r
r2
和r
c1
均表示器件的可靠性；所述器件的权重分别为：w
电池
＝r
r1
×
(r
r2
//r
c1
)w
r1
＝r
电池
×
(r
r2
//r
c1
)7.如权利要求6中所述的一种基于电池欠压的电能表寿命预测方法，其特征在于，所述电能表寿命预测t
rd
满足其中，r
d
表示给定的可靠度，h(t)表示时钟电路的寿命分布，h(t)＝w1×
f(t；θ)+w2×
g(t；ω)+w3×
y(t；∑)，w1、w2和w3分别表示故障数据类型器件、退化数据类型器件、寿命分布型数据器件寿命分布的权重；f(t；θ)表示故障数据类型器件的器件寿命分布类型及分布参数，g(t；ω)表示退化数据类型器件的器件寿命分布类型及分布参数，y(t；∑)表示寿命分布型器件的器件寿命分布类型及分布参数。8.一种基于电池欠压的电能表寿命预测系统，其特征在于，包括：获取模块，其被配置为获取电能表的时钟电路；分析模块，其被配置为分析所获取的电能表时钟电路，确定电能表时钟电路的失效判据；建模模块，其被配置为根据所得到的失效判据，构建时钟电路的可靠性模型；预测模块，其被配置为结合所构建的可靠性模型中各个器件可靠性信息及其所对应的权重，预测电能表寿命。9.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的基于电池欠压的电能表寿命预测方法中的步骤。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的基于电池欠压的电能表寿命预测方法中的步骤。

技术总结

本公开属于电能表可靠性评估技术领域，具体涉及一种基于电池欠压的电能表寿命预测方法及系统，包括：获取电能表的时钟电路；分析所获取的电能表时钟电路，确定电能表时钟电路的失效判据；根据所得到的失效判据，构建时钟电路的可靠性模型；结合所构建的可靠性模型中各个器件可靠性信息及其所对应的权重，预测电能表寿命。表寿命。表寿命。