【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理。
通過運用各種環(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、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，增強產(chǎn)品在運行中的可靠性。以事后補救轉(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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