Enfaset smart måler-pålidelighed forbedring af testundersøgelse af testforskning

 

 

Som infrastrukturen i Smart Grid Information Collection System har enfasede smarte målere egenskaberne ved at levere rettidige og effektive tjenester til beboerne. Hvis pålideligheden af ​​smarte målere er dårlig, vil det ikke kun alvorligt påvirke driften af ​​det smarte gitter, hvilket forårsager enorme målerudskiftningsomkostninger, men kan også let forårsage elektricitetstvister. Derfor er det vigtigt at evaluere og forbedre pålideligheden af ​​enfasede smarte målere for hele smart gittersystemet. For at studere pålideligheden af ​​enfasede smarte målere valgte vi metoden Accelerated Life Testing (ALT), som er en effektiv, effektiv og vidt anvendt metode til livsvurdering og pålidelighedsforskning af højteknologiske produkter. Før testning skal vi imidlertid bestemme sikkerhedsområdet for den accelererede livstest (ALT) og den mest sandsynlige fejltilstand for den smarte måler under syntetisk stress.

 

Enfaset smart meter er et højteknologisk produkt med egenskaberne ved høj pålidelighed og lang levetid. Det er ubelejligt og tidskrævende at gennemføre pålidelighedsevalueringstest under normale arbejdsvilkår. I modsætning hertil er pålidelighedsforbedringstest som en miljømæssig stressstimuleringstest blevet bredt undersøgt af lærde i ind -og udland siden slutningen af ​​det 20. århundrede. Et stort antal eksperimentelle resultater viser, at RET hurtigt kan udsætte produktets fejltilstand, effektivt bestemme arbejdsgrænsen og skadegrænsen for produktet og derefter give et sikkerhedsområde for den senere accelererede livstest i henhold til arbejdsgrænsen. I dag er utallige RET -eksempler blevet udvidet med succes til områderne kommunikation, energi, medicinsk, elektronik, instrumentering osv., Forbedret pålideligheden af ​​produkter, forkortelse af design og produktionscyklus og opnåelse af betydelige økonomiske fordele. Der er dog intet komplet system til omfattende analyse af pålideligheden af ​​smarte målere. Zhejiang Reallin Electron Co., Ltd udforsker RET-metoden til enfasede smarte målere med det formål at udforske fejltilstand og produktgrænse under virkningen af ​​omfattende stress. Dette er et gavnligt forsøg på RET for enfasede smarte målere, som giver et videnskabeligt grundlag for senere forskning og forbedring af pålideligheden af ​​smarte meterprodukter i branchen.

 

Pålidelighedsforbedringstest (RET) er en miljømæssig stresstest baseret på fiasko -fysikteorien og tager produktets fejltilstand som forskningsobjekt. Testen registrerer hurtigt potentielle defekter ved gradvist at øge den enkelte eller kombinerede miljømæssige stress, der er meget mere ugunstig end den normale stresstilstand, og dermed forkorte testtiden og øget effektivitet. Dets hovedformål er at bestemme de svage links og fiasko -tilstande under den kombinerede stress og at undersøge driftsgrænsen og fejlgrænsen for produktet.

 

Figur 1 Strukturelt diagram af en enfaset smart meter

 

Baseret på resultaterne af historisk dataanalyse og fiasko-tilstand og effektanalyse (FMEA) fandt vi, at funktionen af ​​denne enkeltfasede smarte måler let påvirkes af temperaturstress i det naturlige arbejdsmiljø. Uegnet temperatur kan forårsage en række fejl, såsom målefejl, indikatorlysfejl, udvisning af abnormalitet og kommunikationsafbrydelse.

 

Undersøgelsen fandt, at måleenheden, LCD -displayet og 485 kommunikationsmodul er de vigtigste svage links. Lav temperatur påvirker hovedsageligt LCD -displayet, mens høj temperatur har større indflydelse på helheden, især de elektroniske komponenter, hvilket kan forårsage fysiske ændringer og kumulative skader.

 

Sammenfattende identificeres høj temperatur som en nøgle -stressfaktor, der påvirker målerens pålidelighed. Baseret på disse fund valgte vi en enkeltfaset smart energimåler til forbedringstest med høj temperaturforbedringstest (RET) for yderligere at undersøge temperaturens påvirkning på målerens ydelse og give et videnskabeligt grundlag for forbedring af dens pålidelighed.

 

2.2 Højtemperatur Ret af enfaset smart meter

 

Ret på den enkeltfasede smarte måler gennemgår en trin temperaturtest, der kontinuerligt anvender høj temperaturstrinstress på testinstrumentet. Testen stopper ikke, før stressniveauet når skaderegrænsen eller den maksimale grænse for testinstrumentet. Under testen overvåges de vigtigste præstationsparametre for den smarte måler i realtid, og dens fejltilstand registreres. Derefter bestemmes gennem analysen af ​​testdataene, at dens arbejdsgrænse og skadegrænse ved høj temperatur bestemmes.

 

Parameterkategori	Parameternavn	Parameterværdi	Beskrivelse
Elektriske egenskaber	Referencespænding	220V	Standard arbejdsspænding
	Aktuel specifikation	5(60)A	Grundlæggende nuværende 5A, maksimalt 60A
	Nøjagtighedsniveau	Niveau 1	Velegnet til aktiv effektmåling
	Frekvensområde	(50 ± 2,5) Hz	Gælder for standard strømnettet
	Stille strømforbrug	<1.5W,10VA	Design med lavt strømforbrug
Miljøtilpasningsevne	Driftstemperatur	-25 grad ~ 60 grad -40 grad ~ 70 graders grad	Specifikationstemperaturområde
	Relativ fugtighed	<95%	Ekstrem driftstemperatur
Pålidelighed	MTTF	Større end eller lig med 10 år	Den gennemsnitlige tid mellem fiaskoer

 

2.2.1 Oversigt over højtemperaturtrin Ret Ret

 

This study only considers the influence of high temperature, and adopts the following scheme: except for the temperature parameters, other parameters are set according to the technical parameter values ​​​​shown in Table 1. The normal temperature range of the smart meter is -25 degree ~+60 degree , and the working limit range is -40 degree ~+70 degree , so 70 degree is selected as the Den første temperatur S1.

 

I betragtning af at den anbefalede arbejdsgrænse for chippen inde i måleren normalt er mellem 80 grader ~ 85 grader, er temperaturtrinnet ensartet indstillet til 5 grader, og temperaturændringshastigheden styres under 2,5 grader \/min. For fuldt ud at observere påvirkningen af ​​temperatur på måleren opretholdes hvert temperaturniveau i 30 minutter.

 

Figur 3 viser processen med trin med høj temperatur Ret -test. Under testen øges temperaturen kontinuerligt, indtil alle teststykker mislykkes på et bestemt temperaturniveau (t +1, jeg er større end eller lig med 1). Derefter reduceres temperaturen til det forrige niveau (TI). Hvis alle teststykker kan fungere normalt på niveau Ti, bestemmes ti +1 som arbejdsgrænse temperatur. Efter bestemmelse af arbejdsgrænsen skal du fortsætte med at teste for at udforske skadegrænsen. Metoden er at gennemføre mere detaljerede test i temperaturområdet nær arbejdsgrænsen. For eksempel, hvis teststykket ikke kan genoptage normal drift efter ophold på temperatur TJ i 30 minutter, kan TJ identificeres som skadesgrænse temperaturen. Hvis teststykket kan genoptage normal drift, skal du fortsætte med at øge temperaturtesten, indtil testudstyrets maksimale temperaturgrænse er nået.

 

 

Denne metode kan nøjagtigt bestemme arbejdsgrænsen og skadesgrænsen for smarte målere, hvilket giver nøgledata til evaluering af deres høje temperatur pålidelighed.

 

2.2.2 Testemner

 

Baseret på testinstrumentet og testkammerkapaciteten blev 16 enkeltfasede smarte målere valgt som prøver til test. Denne Ret inkluderer tre trin: For det første udføres en samlet præstationsevalueringstest før RET for at sikre, at alle teststykker er kvalificerede. For det andet bruges onlineovervågningsartiklerne, der blev brugt under RET, til at udforske de skiftende tendenser for de svage forbindelser i enfasede smarte målere. Endelig, efter RET, udføres en omfattende præstationsevalueringstest ved stuetemperatur, og testdataene registreres i realtid. Testemner for hvert trin er vist i figur 4.

3. Testresultatanalyse

(1) Målingsfejlændring: 23 grad: 0. 151% (maksimal fejlværdi, benchmark), 7 0 grad: 0,701% (maksimal fejlværdi, betydelig stigning), 95 grad: 1.150% (maksimal fejlværdi, kontinuerlig stigning), 120 grad: intet signal (fuldstændig fejl).

(2) LCD Display Performance: 90 Grad: Let dæmpet, 95 grad: tegn kan ikke vises, 100 grader: sort skærm.
(3) 485 Kommunikation: 85 Grad: Første fiasko, 110 Grad: De fleste fejl, 120 grader: Komplet fiasko.
(4) Kritiske temperaturpunkter: 95 Grad: Driftsgrænse temperatur (LCD Storskala-svigt), 120 Grad: Omfattende funktionel svigtstemperatur, 150 Grad: Estimeret skadesgrænse temperatur.
(5) Fejlproces: 70 grad ~ 85 Grad: Individuelle prøver begyndte at mislykkes, 95 grader: Antallet af fejl steg markant, 120 grader: Alle prøver mislykkedes fuldstændigt.
(6) gendannelsesevne: Når temperaturen falder til 90 grader, gendannes de fleste funktioner; Når temperaturen falder til stuetemperatur, vender de fleste prøver tilbage til det normale.

 

I henhold til systemets pålidelighedsteori kan den enkeltfasede smarte måler betragtes som et seriens system sammensat af flere enhedsmoduler. Enhver enhedsfejl kan medføre, at hele systemet mislykkes. Baseret på "badekar -effekten" er enheden, der mislykkes først under pålidelighedsforbedringstesten (RET), den svageste del af systemet. De eksperimentelle resultater viser, at LCD-displayenheden er den komponent, der er mest modtagelig for temperaturen i den enkeltfasede smarte måler.

 

Baseret på det fænomen, som LCD-flydende krystalvisning forsvinder ved 95 grader, og alle de testede målere kan identificeres som mislykkedes ved denne temperatur, kan vi estimere 95 grader som driftstemperaturgrænsen for den enkeltfasede smarte måler. Selvom onlineovervågningsfunktionen fuldstændigt mislykkes ved 120C, er de fleste af teststykkerne kommet sig, når temperaturen falder til 90 grader. Denne Ret blev afsluttet ved 150 grader (den øvre grænse for den høje og lave temperaturskiftende fugtige varmestestkammer). Efter at have droppet til stuetemperatur bestod de fleste af målere den omfattende ydelsestest og genoptog normal drift. Det kan udledes, at skaderegrænse temperaturen på den smarte måler skal være højere end 150 grader.

 

Resultaterne viser, at arbejdsgrænsen for testprøven er 25k højere end designgrænsen, og der er en stor margin mellem skadegrænsen og arbejdsgrænsen. Dette viser, at den enfasede smarte måler, der bruges i denne RET, har høj pålidelighed og kan opretholde stabil drift i barske miljøer.

 

4 Konklusion

 

Baseret på RET-princippet og egenskaberne ved enfaset smarte målere blev en høj temperaturforbedringstest designet og udført. Testen bekræftede resultaterne af historisk dataanalyse og FMEA og mente, at de svage forbindelser på måleren var måleenheden, LCD -displayenheden og 485 kommunikationsenhed, blandt hvilke LCD -displayet var den svageste; Fejltilstand under høj temperatur blev målt fejl ud af tolerance, LCD -displayfejl og 485 kommunikationsfejl; Arbejdsgrænsen med høj temperatur blev bestemt til at være 95 grader, og skadegrænsen var højere end 150 grader. Den vellykkede implementering af denne RET bekræftede ikke kun gennemførligheden af ​​testplanen, men gav også et grundlag for parametervalg og bestemmelse af sikkerhedsområdet for den efterfølgende accelererede livstest. På samme tid lagde det grundlaget for yderligere forskning på pålidelighedsforbedringstest af smarte målere