Enfase smart måler-pålitelighet Forbedringstestforskning

 

 

Som infrastrukturen i det smarte nettinformasjonssamlingssystemet, har enfaset smarte målere kjennetegn ved å tilby rettidige og effektive tjenester til innbyggerne. Hvis påliteligheten til smarte målere er dårlig, vil det ikke bare påvirke driften av det smarte nettet, forårsake enorme utskiftningskostnader for måler, men kan også lett forårsake strømtvister. Derfor er det avgjørende å evaluere og forbedre påliteligheten til enfase smarte målere for hele det smarte nettsystemet. For å studere påliteligheten til enfaset smarte målere valgte vi metoden Accelerated Life Testing (ALT), som er en effektiv, effektiv og mye brukt metode for livsvurdering og pålitelighetsforskning av høyteknologiske produkter. Før testing må vi imidlertid bestemme sikkerhetsområdet for den akselererte livstesten (ALT) og den mest sannsynlige feilmodus for den smarte måleren under syntetisk stress.

 

Enfaset smartmåler er et høyteknologisk produkt med egenskapene til høy pålitelighet og lang levetid. Det er upraktisk og tidkrevende å utføre evalueringstest for pålitelighet under normale arbeidsforhold. I motsetning til dette har pålitelighetsforbedringstest, som en miljøstpenningstimuleringstest, blitt studert mye av lærde hjemme og i utlandet siden slutten av 1900 -tallet. Et stort antall eksperimentelle resultater viser at RET raskt kan eksponere produktets feilmodus, effektivt bestemme arbeidsgrensen og skadegrensen for produktet, og deretter gi et sikkerhetsområde for den senere akselererte livstesten i henhold til arbeidsgrensen. I dag har utallige RET -eksempler blitt utvidet med hell til kommunikasjonsfeltene, energi, medisinsk, elektronikk, instrumentering osv., Forbedre påliteligheten til produkter, forkorte design- og produksjonssyklusen og oppnå betydelige økonomiske fordeler. Det er imidlertid ikke noe komplett system for omfattende analyse av påliteligheten til smarte målere. Zhejiang Reallin Electron Co., Ltd utforsker RET-metoden for enfase smarte målere, med sikte på å utforske feilmodus og produktgrense under virkning av omfattende stress. Dette er et gunstig forsøk på RET for enfaset smarte målere, som gir et vitenskapelig grunnlag for senere forskning og forbedring av påliteligheten til smarte målerprodukter i bransjen.

 

Pålitelighetsforbedringstest (RET) er en miljømessig stresstest basert på sviktfysikkteorien og tar feilmodus for produktet som forskningsobjekt. Testen oppdager raskt potensielle defekter ved gradvis å øke den enkle eller kombinerte miljøspenningen som er mye mer ugunstig enn den normale stresstilstanden, og dermed forkorte testtiden og øke effektiviteten. Hovedformålet er å bestemme de svake koblingene og feilmodusene under kombinert stress, og å utforske driftsgrensen og feilgrensen til produktet.

 

Figur 1 Strukturskjema over en smartmåler for en fase

 

Basert på resultatene fra historisk dataanalyse og feilmodus og effekteranalyse (FMEA), fant vi at funksjonen til denne enfasede smarte måleren lett påvirkes av temperaturspenning i det naturlige arbeidsmiljøet. Uegnet temperatur kan forårsake en rekke feil, for eksempel målefeil, indikatorlysfeil, visningsavvik og kommunikasjonsavbrudd.

 

Studien fant at måleenheten, LCD -skjermen og 485 kommunikasjonsmodul er de viktigste svake koblingene. Lav temperatur påvirker hovedsakelig LCD -skjermen, mens høy temperatur har større innvirkning på helheten, spesielt de elektroniske komponentene, noe som kan forårsake fysiske endringer og kumulative skade.

 

Oppsummert identifiseres høy temperatur som en nøkkelspenningsfaktor som påvirker målerens pålitelighet. Basert på disse funnene valgte vi en enfaset smart energimåler for forbedringstest med høy temperaturforbedring (RET) for ytterligere å studere effekten av temperaturen på målerens ytelse og gi et vitenskapelig grunnlag for å forbedre påliteligheten.

 

2.2 Høytemperatur Ret av enfaset smartmåler

 

RET på enfaset smartmåler gjennomgår en trinntemperaturtest, som kontinuerlig bruker trinnspenning med høy temperatur på testinstrumentet. Testen vil ikke stoppe før stressnivået når skadegrensen eller den maksimale grensen for testinstrumentet. Under testen overvåkes de viktigste ytelsesparametrene til den smarte måleren i sanntid, og dens feilmodus registreres. Deretter, gjennom analysen av testdataene, bestemmes dens arbeidsgrense og skadegrense ved høy temperatur.

 

Parameterkategori	Parameternavn	Parameterverdi	Beskrivelse
Elektriske egenskaper	Referansespenning	220V	Standard arbeidsspenning
	Gjeldende spesifikasjon	5(60)A	Grunnleggende strøm 5A, maksimalt 60A
	Nøyaktighetsnivå	Nivå 1	Passer for aktiv effektmåling
	Frekvensområde	(50 ± 2,5) Hz	Gjelder for standard strømnett
	Rolig strømforbruk	<1.5W,10VA	Lavt strømforbruksdesign
Miljøsproduksjon	Driftstemperatur	-25 grad ~ 60 grad -40 grad ~ 70 grader	Spesifikasjonstemperaturområde
	Relativ fuktighet	<95%	Ekstrem driftstemperatur
Pålitelighet	MTTF	Større enn eller lik 10 år	Gjennomsnittlig tid mellom feil

 

2.2.1 Oversikt over høye temperaturtrinn RET

 

Denne studien vurderer bare påvirkningen av høy temperatur, og vedtar følgende skjema: Bortsett fra temperaturparametrene, settes andre parametere i henhold til de tekniske parameterverdiene vist i tabell 1. Det normale temperaturområdet for den smarte måleren er {{{{} {~ ~ +60} grader {} grade {{{}}}}}} grader {{{} grader {{{{} grader {{{} grader {{} grader {{} grader {{} grader {{} grader {{} grader { den opprinnelige temperaturen S1.

 

Tatt i betraktning at den anbefalte arbeidsgrensen for brikken inne i måleren vanligvis er mellom 80 grader ~ 85 grader, er temperaturtrinnet jevnt satt til 5 grader, og temperaturendringshastigheten styres under 2,5 grader /min. For å overholde påvirkningen av temperaturen på måleren fullt ut, opprettholdes hvert temperaturnivå i 30 minutter.

 

Figur 3 viser prosessen med trinnet High Temperature RET -test. Under testen økes temperaturen kontinuerlig til alle teststykker svikter på et visst temperaturnivå (t +1, i større enn eller lik 1). Deretter reduseres temperaturen til forrige nivå (TI). Hvis alle teststykker kan fungere normalt på nivå Ti, bestemmes Ti +1 som arbeidsgrensetemperaturen. Etter å ha bestemt arbeidsgrensen, fortsett å teste for å utforske skadegrensen. Metoden er å utføre mer detaljerte tester i temperaturområdet nær arbeidsgrensen. For eksempel, hvis teststykket ikke kan gjenoppta normal drift etter å ha holdt seg ved temperaturen TJ i 30 minutter, kan TJ identifiseres som skadegrensetemperaturen. Hvis teststykket kan gjenoppta normal drift, fortsetter du å øke temperaturtesten til den maksimale temperaturgrensen for testutstyret er nådd.

 

 

Denne metoden kan nøyaktig bestemme arbeidsgrensen og skadegrensen for smarte målere, og gi nøkkeldata for evaluering av deres høye temperaturpålitelighet.

 

2.2.2 Testelementer

 

Basert på testinstrumentet og testkammerkapasiteten ble 16 enfasede smarte målere valgt som prøver for testing. Denne RET inkluderer tre trinn: For det første utføres en samlet ytelsesevalueringstest før RET for å sikre at alle teststykker er kvalifiserte. For det andre brukes de elektroniske overvåkningselementene som brukes under RET for å utforske de endrede trender for de svake koblingene til enfaset smarte målere. Til slutt, etter RET, blir en omfattende ytelsesevalueringstest utført ved romtemperatur, og testdataene registreres i sanntid. Testelementene i hvert trinn er vist i figur 4.

3. Testresultatanalyse

(1) Målefeilendring: 23 grader: 0. 151% (maksimal feilverdi, benchmark), 7 0 grad: 0,701% (maksimal feilverdi, signifikant økning), 95 grader: 1.150% (maksimal feilverdi, kontinuerlig økning), 120 grader: Ingen signal (fullstendig feil).

(2) LCD -skjermytelse: 90 grader: Lett nedtonet, 95 grader: Tegn kan ikke vises, 100 grader: svart skjerm.
(3) 485 Kommunikasjon: 85 grader: Første feil, 110 grader: De fleste feil, 120 grader: Komplett feil.
(4) Kritiske temperaturpunkter: 95 grader: Operasjonsgrensetemperatur (LCD storskala svikt), 120 grader: Omfattende funksjonell sviktstemperatur, 150 grader: estimert skadegrensetemperatur.
(5) Feilprosess: 70 grader ~ 85 grader: Individuelle prøver begynte å mislykkes, 95 grader: Antallet feil økte betydelig, 120 grader: Alle prøver fullstendig mislyktes.
(6) Gjenopprettingsevne: Når temperaturen synker til 90 grader, gjenopprettes de fleste funksjoner; Når temperaturen synker til romtemperatur, går de fleste prøvene tilbake til det normale.

 

I henhold til systemets pålitelighetsteori, kan enfaset smartmåler betraktes som et seriesystem sammensatt av flere enhetsmoduler. Enhver enhetssvikt kan føre til at hele systemet mislykkes. Basert på "badekar -effekten", er enheten som mislykkes først under pålitelighetsforbedringstesten (RET) den svakeste delen av systemet. De eksperimentelle resultatene viser at LCD-displayenheten er den komponenten som er mest utsatt for temperatur i enfaset smartmåler.

 

Basert på fenomenet som LCD-flytende krystallskjermen forsvinner ved 95 grader og alle de testede målerne kan identifiseres som mislykket ved denne temperaturen, kan vi estimere 95 grader som driftstemperaturgrensen for enfaset smartmåler. Selv om den elektroniske overvåkningsfunksjonen helt mislykkes ved 120C, har de fleste av teststykkene kommet seg når temperaturen synker til 90 grader. Denne RET ble avsluttet med 150 grader (den øvre grensen for den høye og lave temperaturen vekslende fuktig varmetestkammer). Etter å ha falt til romtemperatur, passerte de fleste målerne den omfattende ytelsestesten og gjenopptok normal drift. Det kan utledes at skadestemperaturen til den smarte måleren skal være høyere enn 150 grader.

 

Resultatene viser at arbeidsgrensen for testprøven er 25K høyere enn designgrensen, og det er en stor margin mellom skadegrensen og arbeidsgrensen. Dette viser at enfaset smartmåler som ble brukt i denne RET har høy pålitelighet og kan opprettholde stabil drift i tøffe miljøer.

 

4 Konklusjon

 

Basert på RET-prinsippet og egenskapene til enfase smarte målere, ble en høye temperaturforbedringstest designet og utført. Testen bekreftet resultatene fra historisk dataanalyse og FMEA, og mente at de svake koblingene til måleren var måleenheten, LCD -skjermenheten og 485 kommunikasjonsenheten, hvorav LCD -skjermen var den svakeste; Feilmodus under høy temperatur ble målt feil ut av toleranse, LCD -skjermfeil og 485 kommunikasjonssvikt; Arbeidsgrensen for høy temperatur ble bestemt til å være 95 grader, og skadegrensen var høyere enn 150 grader. Den vellykkede implementeringen av denne RET bekreftet ikke bare muligheten for testplanen, men ga også et grunnlag for parametervalg og sikkerhetsområdebestemmelse av den påfølgende akselererte livstesten. Samtidig la det grunnlaget for videre forskning på pålitelighetsforbedringstester av smarte målere