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【論文精選】淺談智能電能表的多種壓力測試

行業(yè)深度 2023年06月28日 11:55:24來源:陳長基 海南電網(wǎng) 21550
摘要本文介紹了智能電能表多種壓力的可靠性測試方法的探討,主要有電壓力、環(huán)境壓力、通訊壓力。

  【儀表網(wǎng) 行業(yè)深度】本文介紹了智能電能表多種壓力的可靠性測試方法的探討,主要有電壓力、環(huán)境壓力、通訊壓力。電壓力主要在不同電壓下、不同負(fù)載下進(jìn)行頻繁上下電,同時可對上電和下電時間進(jìn)行靈活設(shè)置的一種電壓力測試;環(huán)境壓力主要以不同溫度和濕度進(jìn)行組合測試,通過一定數(shù)量和測試時間也可以增加其它壓力進(jìn)行二次組合的方式;通訊壓力主要以紅外、RS485、載波等進(jìn)行并行通訊測試;同時也可以把這三大壓力進(jìn)行二次組合成混合壓力,比如在環(huán)境壓力下進(jìn)行通訊測試等。通過多種壓力的可靠性測試,可提前發(fā)現(xiàn)問題,加以改善,來提升產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的一種事前預(yù)防手段。
 
  可靠性測試就是為了評估產(chǎn)品在規(guī)定的壽命期間內(nèi),在預(yù)期的使用、運(yùn)輸或儲存等所有環(huán)境下,保持功能可靠性而進(jìn)行的活動。是將產(chǎn)品暴露在自然的或人工的環(huán)境條件下經(jīng)受其作用,以評價產(chǎn)品在實際使用、運(yùn)輸和儲存的環(huán)境條件下的性能,并分析研究環(huán)境因素的影響程度及其作用機(jī)理。
 
  通過運(yùn)用各種環(huán)境試驗設(shè)備模擬氣候環(huán)境中的高溫、低溫、高溫高濕以及溫度變化等,加速并模擬產(chǎn)品在使用環(huán)境中的工況,充分驗證產(chǎn)品是否達(dá)到在研發(fā)、設(shè)計、制造中預(yù)期的質(zhì)量目標(biāo),從而對產(chǎn)品整體及元器件的可靠性進(jìn)行有效評估。
 
  智能電能表的基本構(gòu)成
 
  智能電能表主要由外部結(jié)構(gòu)含底殼、罩殼、端子及端蓋組成;內(nèi)部由電子部分含電源模塊、LCD顯示模塊、計量模塊、通訊模塊等硬件模塊組成。
 
  多壓力的可靠性測試
 
  基于產(chǎn)品的功能以及應(yīng)用場景,可以通過模擬現(xiàn)場工況采取多種壓力的方法加速測試產(chǎn)品的可靠性。
 
  01
 
  電壓力測試
 
  試驗?zāi)康?/strong>
 
  模擬電網(wǎng)各種電壓和電流波動以及諧波干擾等用電環(huán)境,測試電能表在頻繁上下電時產(chǎn)品的硬件及功能的可靠性。
 
  試驗方法
 
  參考《IEC61000-4-11》電壓跌落測試等級及時間。見表1,表2,表3(也可自定義)
 
  試驗過程可取一定數(shù)量的電能表,在常溫、高溫75℃或低溫-40℃,電壓在60%Un~120%Un,電流在0~Imax下進(jìn)行測試。
 
  試驗結(jié)果
 
  在負(fù)載或無負(fù)載下,連續(xù)頻繁電壓跌落試驗,電能表不能死機(jī)、黑屏、電能突變、顯示白屏,相關(guān)事件記錄無異常;誤差和時鐘無異常;通訊和功能正常。
 
  02
 
  環(huán)境壓力
 
  試驗?zāi)康?/strong>
 
  考核電能表在極限環(huán)境溫度、濕度的工作條件下運(yùn)行,檢測產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性。利用多組環(huán)境應(yīng)力對產(chǎn)品及元器件的性能和功能進(jìn)行測試,充分驗證產(chǎn)品的硬件電路設(shè)計以及器件選型的合理性提供依據(jù)。
 
  試驗方法
 
  試驗基于《IEC62059-31》的理論與加速模型設(shè)計,選取一定數(shù)量的樣本和試驗時間。結(jié)合電能表的工作溫度極限范圍和沿海地區(qū)的濕度,進(jìn)行溫濕度組合成多種應(yīng)力,根據(jù)惡劣工況設(shè)定成五組應(yīng)力如表4。
 

       試驗結(jié)果
 
  檢查在不同環(huán)境應(yīng)力下,電能表是否能正常工作、正常顯示、正常通訊以及計量精度與參數(shù)是否有異常。
 
  03
 
  通訊壓力測試
 
  試驗?zāi)康?/strong>
 
  考核電能表的功能并行處理能力,可檢測軟件的健壯性以及產(chǎn)品在多任務(wù)下對資源請求的搶占情況下的極限壓力測試
 
  試驗方法
 
  參考《智能電能表軟件可靠性技術(shù)規(guī)范》6.2重要數(shù)據(jù)損壞與恢復(fù)試驗。可在常溫或高溫75℃下搭建紅外、RS485、載波、無線、以太網(wǎng)等并發(fā)通信實驗運(yùn)行24小時(可自行設(shè)定時間),使產(chǎn)品一直處于通信狀態(tài)。
 
  過程中也可以對不同的波特率進(jìn)行設(shè)置,分別通訊,計算出通信成功率。
 
  試驗結(jié)果
 
  檢查各路通訊狀態(tài),抄讀各類數(shù)據(jù)及參變量是否正確,各功能是否正常等。同時可以統(tǒng)計每個通道的通信成功率,是否滿足要求。
 
  結(jié)束語
 
  本文針對智能電表的應(yīng)用場景展開相應(yīng)的電壓力測試、環(huán)境壓力測試、通訊壓力測試,目的是提前暴露產(chǎn)品的不足,增強(qiáng)產(chǎn)品在運(yùn)行中的可靠性。以事后補(bǔ)救轉(zhuǎn)變成事前預(yù)防的思路展開可靠性測試的探討。
 
  參考文獻(xiàn)
 
  [1] IEC 61000-4-11 試驗和測量技術(shù)、電壓暫降、短時中斷及電壓變化
 
  [2] IEC 62059-31-1 電計量設(shè)備可靠性
 
  [3] GB/T 17215-9321-2016 電計量設(shè)備可信性 第311部分:溫度和濕度加速可靠性試驗
 
  [4] DL/T 645-2007 多功能電能表通信協(xié)議
 
  作者簡介
 
  陳長基,海南電網(wǎng)公司工程師,從事電能計量,電力市場營銷等工作。

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