Jednofazowe badanie testów ulepszenia inteligentnego miernika

 

 

Jako infrastruktura systemu gromadzenia informacji inteligentnej sieci, jednofazowe inteligentne mierniki mają cechy świadczenia terminowych i skutecznych usług dla mieszkańców. Jeśli niezawodność inteligentnych liczników jest słaba, nie tylko poważnie wpłynie to na działanie inteligentnej sieci, powodując ogromne koszty wymiany liczników, ale także może z łatwością powodować spory energetyczne. Dlatego kluczowe jest ocena i poprawa niezawodności jednofazowych mierników inteligentnych dla całego systemu inteligentnego sieci. Aby zbadać wiarygodność jednofazowych mierników inteligentnych, wybraliśmy metodę przyspieszonego testowania życia (ALT), która jest skuteczną, wydajną i szeroko stosowaną metodą oceny życia i badań niezawodności produktów zaawansowanych technologii. Jednak przed testowaniem musimy określić zakres bezpieczeństwa przyspieszonego testu życia (ALT) i najbardziej prawdopodobnego trybu awaryjnego miernika inteligentnego pod naprężeniem syntetycznym.

 

Jednofazowy inteligentny miernik to produkt zaawansowany technologicznie o cechach wysokiej niezawodności i długiej żywotności usług. Przeprowadzenie testu oceny niezawodności jest niewygodne i czasochłonne w normalnych warunkach pracy. Natomiast test poprawy niezawodności, jako test stymulacji stresu środowiskowego, był szeroko badany przez uczonych w kraju i za granicą od końca XX wieku. Duża liczba wyników eksperymentalnych pokazuje, że RET może szybko ujawnić tryb awarii produktu, skutecznie określić limit roboczy i limit szkód produktu, a następnie zapewnić zakres bezpieczeństwa dla późniejszego testu życia przyspieszonego zgodnie z limitem roboczym. W dzisiejszych czasach niezliczone przykłady RET zostały z powodzeniem rozszerzone na dziedziny komunikacji, energii, medycyny, elektroniki, instrumentacji itp., Poprawiając niezawodność produktów, skracanie cyklu projektowania i produkcji oraz osiągnięcie znacznych korzyści ekonomicznych. Nie ma jednak kompletnego systemu kompleksowej analizy niezawodności inteligentnych liczników. Zhejiang Reallin Electron Co., LTD bada metodę RET inteligentnych mierników jednofazowych w celu zbadania trybu awarii i limitu produktu pod działaniem kompleksowego naprężenia. Jest to korzystna próba RET dla jednofazowych inteligentnych mierników, która stanowi podstawę naukową do późniejszych badań i poprawy niezawodności produktów inteligentnych liczników w branży.

 

Test wzmocnienia niezawodności (RET) jest środowiskowym testem skrajnym opartym na teorii fizyki awarii i przyjmowaniu trybu awarii produktu jako obiektu badawczego. Test szybko wykrywa potencjalne wady poprzez stopniowe zwiększanie pojedynczego lub połączonego stresu środowiskowego, które jest znacznie bardziej niekorzystne niż normalne warunki naprężenia, skracając w ten sposób czas testu i zwiększając wydajność. Jego głównym celem jest określenie słabych linków i trybów awarii pod łącznym naprężeniem oraz zbadanie limitu operacyjnego i ograniczenia awarii produktu.

 

Ryc. 1 Schemat strukturalny jednofazowego miernika inteligentnego

 

W oparciu o wyniki historycznej analizy danych oraz analizy awarii i analizy efektów (FMEA) stwierdziliśmy, że na funkcję tego jednofazowego miernika inteligentnego ma łatwo wpływać na naprężenie temperaturowe w naturalnym środowisku pracy. Niewłaściwa temperatura może powodować różnorodne awarie, takie jak błędy pomiarowe, awaria światła wskaźnika, nieprawidłowość wyświetlania i przerwa komunikacji.

 

Badanie wykazało, że moduł komunikacji LCD i moduł komunikacyjny 485 są głównymi słabymi linkami. Niska temperatura wpływa głównie na wyświetlacz LCD, podczas gdy wysoka temperatura ma większy wpływ na całość, szczególnie na elementy elektroniczne, które mogą powodować zmiany fizyczne i skumulowane uszkodzenie.

 

Podsumowując, wysoka temperatura jest identyfikowana jako kluczowy współczynnik naprężenia wpływającego na niezawodność miernika. Na podstawie tych ustaleń wybraliśmy jednofazowy inteligentny miernik energii do testu wzmocnienia niezawodności w wysokiej temperaturze (RET) w celu dalszego badania wpływu temperatury na wydajność miernika i zapewnienia naukowej podstaw do poprawy jego niezawodności.

 

2.2 RET w wysokiej temperaturze jednofazowego miernika inteligentnego

 

RET na jednofazowym mierniku inteligentnym przechodzi test temperatury krokowej, który stale stosuje naprężenie krokowe w wysokiej temperaturze do instrumentu testowego. Test nie zatrzyma się, dopóki poziom naprężenia nie osiągnie limitu uszkodzeń lub maksymalnej granicy instrumentu testowego. Podczas testu kluczowe parametry wydajności miernika inteligentnego są monitorowane w czasie rzeczywistym, a jego tryb awarii jest rejestrowany. Następnie, poprzez analizę danych testowych, określa się jego limit pracy i limit szkód w wysokiej temperaturze.

 

Kategoria parametrów	Nazwa parametru	Wartość parametru	Opis
Charakterystyka elektryczna	Napięcie odniesienia	220V	Standardowe napięcie robocze
	Obecna specyfikacja	5(60)A	Podstawowy prąd 5A, maksymalnie 60A
	Poziom dokładności	Poziom 1	Nadaje się do pomiaru mocy aktywnej
	Zakres częstotliwości	(50 ± 2,5) Hz	Mające zastosowanie do standardowej siatki mocy
	Spoczynkowe zużycie energii	<1.5W,10VA	Projekt o niskim zużyciu energii
Zdolność adaptacji środowiskowej	Temperatura robocza	-25 stopień ~ 60 stopni -40 stopień stopnia ~ 70 stopni	Specyfikacja Zakres temperatur
	Wilgotność względna	<95%	Ekstremalna temperatura robocza
Niezawodność	Mttf	Większe lub równe 10 lat	Średni czas między niepowodzeniami

 

2.2.1 Przegląd kroku o wysokiej temperaturze RET

 

W tym badaniu uwzględnia jedynie wpływ wysokiej temperatury i przyjmuje następujący schemat: Z wyjątkiem parametrów temperatury, inne parametry są ustawiane zgodnie z wartościami parametrów technicznych pokazanych w tabeli 1. Normalny zakres temperatury miernika inteligentnego wynosi -25 stopień ~ +60 stopień stopnia, a zakres granicy roboczej wynosi {{3} stopień} {4}} stopień 70 stopień, a także sekundowy, jako sekundowy, ponieważ początkowa temperatura wynosi początkowa temperatura. S1.

 

Biorąc pod uwagę, że zalecany limit roboczy układu wewnątrz miernika wynosi zwykle od 80 stopni ~ 85 stopni, etap temperatury jest równomiernie ustawiony na 5 stopni, a szybkość zmiany temperatury jest kontrolowana poniżej 2,5 stopnia \/min. Aby w pełni zaobserwować wpływ temperatury na miernik, każdy poziom temperatury utrzymuje się przez 30 minut.

 

Rycina 3 pokazuje proces etapu testu RET o wysokiej temperaturze. Podczas testu temperatura jest stale zwiększana, aż wszystkie elementy testowe awansują na określonym poziomie temperatury (t +1, ja większa lub równa 1). Następnie temperatura jest obniżona do poprzedniego poziomu (TI). Jeśli wszystkie elementy testowe mogą działać normalnie na poziomie TI, TI +1 jest określane jako temperatura limitu roboczego. Po ustaleniu limitu roboczego kontynuuj testowanie w celu zbadania limitu szkód. Metoda polega na przeprowadzeniu bardziej szczegółowych testów w zakresie temperatur w pobliżu limitu roboczego. Na przykład, jeśli element testowy nie może wznowić normalnej operacji po pozostaniu w temperaturze TJ przez 30 minut, wówczas TJ można zidentyfikować jako temperaturę ograniczenia uszkodzeń. Jeśli element testowy może wznowić normalną operację, kontynuuj zwiększenie testu temperatury, aż osiągnie maksymalny limit temperatury sprzętu testowego.

 

 

Ta metoda może dokładnie określić limit roboczy i limit szkód inteligentnych mierników, dostarczając kluczowych danych do oceny ich niezawodności w wysokiej temperaturze.

 

2.2.2 Elementy testowe

 

Na podstawie instrumentu testowego i pojemności komory testowej wybrano 16 jednofazowych mierników inteligentnych jako próbki do testowania. To RET obejmuje trzy kroki: po pierwsze, przed RET przeprowadza się ogólny test oceny wydajności, aby upewnić się, że wszystkie elementy testowe są kwalifikowane. Po drugie, elementy monitorowania online używane podczas RET są używane do zbadania zmieniających się trendów słabych linków inteligentnych mierników jednofazowych. Wreszcie, po RET, kompleksowy test oceny wydajności jest przeprowadzany w temperaturze pokojowej, a dane testowe są rejestrowane w czasie rzeczywistym. Pozycje testowe każdego kroku pokazano na rycinie 4.

3. Analiza wyników testu

(1) Zmiana błędu pomiaru: 23 stopień: 0. 151% (maksymalna wartość błędu, punkt odniesienia), 7 0 stopień: 0,701% (maksymalna wartość błędu, znaczący wzrost), 95 stopnia: 1,150% (maksymalna wartość błędu, ciągły wzrost), 120 stopień: brak sygnału (kompletne niepowodzenie).

(2) Wyświetlanie LCD wydajność: 90 stopnia: Nieco przyciemnione, 95 stopnia: Nie można wyświetlić znaków, 100 stopni: czarny ekran.
(3) 485 Komunikacja: 85 stopni: Pierwsza awaria, 110 stopni: Większość awarii, 120 stopnia: Pełna awaria.
(4) Krytyczne punkty temperatury: 95 stopnia: Temperatura limitu operacyjnego (awaria LCD na dużą skalę), 120 stopni: kompleksowa temperatura awarii funkcjonalnej, 150 stopni: szacowana temperatura ograniczenia szkód.
(5) Proces awarii: 70 stopni ~ 85 stopni: Poszczególne próbki zaczęły zawodzić, 95 stopni: Liczba awarii znacznie wzrosła, 120 stopni: Wszystkie próbki całkowicie nie powiodły się.
(6) zdolność odzyskiwania: Gdy temperatura spadnie do 90 stopni, większość funkcji jest przywrócona; Gdy temperatura spadnie do temperatury pokojowej, większość próbek powraca do normy.

 

Zgodnie z teorią niezawodności systemu jednofazowy inteligentny miernik można uznać za system szeregowy złożony z wielu modułów jednostkowych. Każda awaria jednostki może spowodować awarię całego systemu. W oparciu o „efekt wanny”, jednostka, która nie udaje się najpierw podczas testu wzmocnienia niezawodności (RET), jest najsłabszą częścią systemu. Wyniki eksperymentalne pokazują, że jednostka wyświetlacza LCD jest komponentem najbardziej podatnym na temperaturę w jednofazowym mierniku inteligentnym.

 

W oparciu o zjawisko, że wyświetlacz ciekłokrystaliczny LCD znika na 95 stopni, a wszystkie badane mierniki można zidentyfikować jako niepowodzenie w tej temperaturze, możemy oszacować 95 stopni jako granicę temperatury roboczej inteligentnego miernika inteligentnego. Chociaż funkcja monitorowania online całkowicie zawodzi na poziomie 120 ° C, większość elementów testowych odzyskała się, gdy temperatura spadnie do 90 stopni. To RET zakończono na 150 stopniach (górna granica naprzemiennej i niskiej temperatury komory testowej wilgotnej). Po spadku do temperatury pokojowej większość liczników przeszła kompleksowy test wydajności i wznowiła normalną operację. Można wywnioskować, że temperatura ograniczania szkód inteligentnego miernika powinna być wyższa niż 150 stopni.

 

Wyniki pokazują, że limit roboczy próbki testowej jest o 25 tys. Wyższy niż limit projektowy, a między limitem obrażeń a limitem pracy ma duży margines. To pokazuje, że jednofazowy inteligentny miernik używany w tym RET ma wysoką niezawodność i może utrzymywać stabilne działanie w trudnych środowiskach.

 

4 Wniosek

 

W oparciu o zasadę RET i charakterystykę inteligentnych mierników jednofazowych, zaprojektowano i przeprowadzono test wzmocnienia niezawodności w wysokiej temperaturze. Test zweryfikował wyniki analizy danych historycznych i FMEA i uważał, że słabe powiązania miernika były jednostka pomiarowa, jednostka wyświetlana LCD i 485 jednostka komunikacyjna, w tym najsłabsza wyświetlacz LCD; Tryb awarii w wysokiej temperaturze zmierzono błąd z tolerancji, awarii wyświetlania LCD i awarii komunikacji 485; Ograniczono limit roboczy o wysokiej temperaturze na 95 stopni, a limit uszkodzeń był wyższy niż 150 stopni. Udane wdrożenie tego RET nie tylko zweryfikowało wykonalność planu testu, ale także stanowi podstawę do wyboru parametrów i określania zakresu bezpieczeństwa kolejnego przyspieszonego testu życia. Jednocześnie położył podstawę do dalszych badań nad testami ulepszenia niezawodności inteligentnych mierników