Ricerca test di miglioramento del misuratore intelligente monofase

 

 

Come infrastruttura del sistema di raccolta di informazioni sulla griglia intelligente, i contatori intelligenti monofase hanno le caratteristiche di fornire servizi tempestivi ed efficaci ai residenti. Se l'affidabilità dei contatori intelligenti è scarsa, ma non solo influirà seriamente sul funzionamento della rete intelligente, causando enormi costi di sostituzione dei contanti, ma può anche facilmente causare controversie elettriche. Pertanto, è fondamentale valutare e migliorare l'affidabilità dei contatori intelligenti monofase per l'intero sistema di griglia intelligente. Al fine di studiare l'affidabilità dei contatori intelligenti monofase, abbiamo scelto il metodo Accelerated Life Test (ALT), che è un metodo efficace, efficiente e ampiamente utilizzato per la valutazione della vita e la ricerca di affidabilità dei prodotti ad alta tecnologia. Tuttavia, prima del test, dobbiamo determinare l'intervallo di sicurezza del test di vita accelerato (ALT) e la modalità di guasto più probabile del misuratore intelligente sotto stress sintetico.

 

Il misuratore intelligente monofase è un prodotto ad alta tecnologia con le caratteristiche di alta affidabilità e lunga durata. È scomodo e richiede molto tempo il test di valutazione dell'affidabilità in condizioni di lavoro normali. Al contrario, il test di potenziamento dell'affidabilità, come test di stimolazione dello stress ambientale, è stato ampiamente studiato dagli studiosi in patria e all'estero dalla fine del 20 ° secolo. Un gran numero di risultati sperimentali mostrano che RET può esporre rapidamente la modalità di guasto del prodotto, determinare efficacemente il limite di lavoro e il limite di danno del prodotto e quindi fornire un intervallo di sicurezza per il test di vita accelerato successivo in base al limite di lavoro. Al giorno d'oggi, innumerevoli esempi di RET sono stati ampliati con successo ai campi di comunicazioni, energia, medico, elettronica, strumentazione, ecc., Miglioramento dell'affidabilità dei prodotti, accorciamento del ciclo di progettazione e produzione e raggiungimento di significativi benefici economici. Tuttavia, non esiste un sistema completo per l'analisi completa dell'affidabilità dei contatori intelligenti. Zhejiang Reallin Electron Co., Ltd esplora il metodo RET dei contatori intelligenti monofase, con l'obiettivo di esplorare la modalità di fallimento e il limite del prodotto sotto l'azione dello stress completo. Questo è un tentativo benefico di RET per contatori intelligenti monofase, che fornisce una base scientifica per la ricerca successiva e il miglioramento dell'affidabilità dei prodotti per metri intelligenti nel settore.

 

Il test di potenziamento dell'affidabilità (RET) è uno stress test ambientale basato sulla teoria della fisica del fallimento e l'assunzione della modalità di fallimento del prodotto come oggetto di ricerca. Il test rileva rapidamente i potenziali difetti aumentando gradualmente lo stress ambientale singolo o combinato che è molto più sfavorevole della normale condizione di stress, accorciando così il tempo di prova e aumentando l'efficienza. Il suo scopo principale è determinare i collegamenti deboli e le modalità di fallimento sotto lo stress combinato ed esplorare il limite di funzionamento e il limite di fallimento del prodotto.

 

Figura 1 Diagramma strutturale di un misuratore intelligente monofase

 

Sulla base dei risultati dell'analisi storica dei dati e della modalità di fallimento e dell'analisi degli effetti (FMEA), abbiamo scoperto che la funzione di questo misuratore intelligente monofase è facilmente influenzata dalla stress di temperatura nell'ambiente di lavoro naturale. La temperatura inadatta può causare una varietà di guasti, come errori di misurazione, fallimento della luce indicatore, anomalia di visualizzazione e interruzione della comunicazione.

 

Lo studio ha scoperto che l'unità di misurazione, il display LCD e il modulo di comunicazione 485 sono i principali collegamenti deboli. La bassa temperatura influisce principalmente sul display LCD, mentre l'alta temperatura ha un impatto maggiore sul tutto, in particolare i componenti elettronici, che possono causare cambiamenti fisici e danni cumulativi.

 

In sintesi, l'alta temperatura viene identificata come un fattore di sollecitazione chiave che colpisce l'affidabilità del contatore. Sulla base di questi risultati, abbiamo selezionato un misuratore di energia intelligente monofase per il test di potenziamento dell'affidabilità ad alta temperatura (RET) per studiare ulteriormente l'impatto della temperatura sulle prestazioni del contatore e fornire una base scientifica per migliorarne l'affidabilità.

 

2.2 RET ad alta temperatura del misuratore intelligente monofase

 

Il Ret sul misuratore intelligente monofase sta subendo un test di temperatura del passaggio, che applica continuamente lo stress del gradino ad alta temperatura allo strumento di prova. Il test non si fermerà fino a quando il livello di sollecitazione non raggiunge il limite di danno o il limite massimo dello strumento di prova. Durante il test, i parametri delle prestazioni chiave del misuratore intelligente vengono monitorati in tempo reale e la sua modalità di errore viene registrata. Quindi, attraverso l'analisi dei dati di test, vengono determinati il ​​limite di lavoro e il limite di danno ad alta temperatura.

 

Categoria dei parametri	Nome parametro	Valore dei parametri	Descrizione
Caratteristiche elettriche	Tensione di riferimento	220V	Tensione di lavoro standard
	Specifiche attuali	5(60)A	Corrente di base 5a, massimo 60a
	Livello di precisione	Livello 1	Adatto per la misurazione della potenza attiva
	Gamma di frequenza	(50 ± 2,5) Hz	Applicabile alla rete elettrica standard
	Consumo energetico quiescente	<1.5W,10VA	Basso design del consumo di energia
Adattabilità ambientale	Temperatura operativa	-25 grado ~ 60 gradi -40 grado di grado ~ 70 gradi di grado	Intervallo di temperatura delle specifiche
	Umidità relativa	<95%	Temperatura operativa estrema
Affidabilità	Mttf	Maggiore o uguale a 10 anni	Tempo medio tra i guasti

 

2.2.1 Panoramica del passaggio ad alta temperatura RET

 

Questo studio considera solo l'influenza di alta temperatura e adotta il seguente schema: ad eccezione dei parametri di temperatura, altri parametri sono impostati in base ai valori dei parametri tecnici mostrati nella Tabella 1. L'intervallo di temperatura normale del misuratore intelligente è -25 grado ~ +60 grado e la gamma di limite di lavoro è {{3} gradi ~ {4} S1.

 

Considerando che il limite di lavoro raccomandato del chip all'interno del misuratore è generalmente compreso tra 80 gradi ~ 85 gradi, la fase di temperatura è uniformemente impostata a 5 gradi e il tasso di cambio di temperatura è controllato al di sotto di 2,5 gradi \/min. Al fine di osservare completamente l'influenza della temperatura sul contatore, ogni livello di temperatura viene mantenuto per 30 minuti.

 

La Figura 3 mostra il processo del test di ret a temperatura ad alta temperatura. Durante il test, la temperatura viene continuamente aumentata fino a quando tutti i pezzi di prova non falliscono a un determinato livello di temperatura (t +1, sono maggiore o uguale a 1). Quindi la temperatura viene ridotta al livello precedente (TI). Se tutti i pezzi di prova possono funzionare normalmente a livello Ti, ti +1 viene determinato come temperatura di limite di lavoro. Dopo aver determinato il limite di lavoro, continuare a testare per esplorare il limite di danno. Il metodo consiste nel condurre test più dettagliati nell'intervallo di temperatura vicino al limite di lavoro. Ad esempio, se il test non può riprendere il funzionamento normale dopo essere rimasto a temperatura TJ per 30 minuti, TJ può essere identificato come temperatura del limite di danno. Se il pezzo di prova può riprendere il normale funzionamento, continuare ad aumentare il test di temperatura fino al raggiungimento del limite di temperatura massima dell'apparecchiatura di prova.

 

 

Questo metodo può determinare accuratamente il limite di lavoro e il limite di danno dei contatori intelligenti, fornendo dati chiave per valutare la loro affidabilità ad alta temperatura.

 

2.2.2 Articoli di prova

 

Sulla base dello strumento di prova e della capacità della camera di test, sono stati selezionati 16 contatori intelligenti monofase come campioni per il test. Questo RET include tre passaggi: in primo luogo, viene condotto un test di valutazione delle prestazioni complessivo prima di RET per garantire che tutti i test siano qualificati. In secondo luogo, gli articoli di monitoraggio online utilizzati durante la RET vengono utilizzati per esplorare le tendenze mutevoli dei collegamenti deboli dei contatori intelligenti monofase. Infine, dopo RET, viene condotto un test di valutazione delle prestazioni completi a temperatura ambiente e i dati di test vengono registrati in tempo reale. Gli elementi di prova di ogni passaggio sono mostrati nella Figura 4.

3. Analisi dei risultati del test

(1) Modifica dell'errore di misurazione: 23 gradi: 0. 151% (valore di errore massimo, benchmark), 7 0 grado: 0,701% (valore di errore massimo, aumento significativo), 95 gradi: 1,150% (valore di errore massimo, aumento continuo), 120 gradi: nessun segnale (fallimento completo).

(2) Performance del display LCD: 90 gradi: leggermente dimmerato, 95 gradi: i caratteri non possono essere visualizzati, 100 gradi: schermo nero.
(3) 485 Comunicazione: 85 gradi: primo fallimento, 110 gradi: la maggior parte dei guasti, 120 gradi: fallimento completo.
(4) Punti di temperatura critici: 95 gradi: temperatura del limite operativo (fallimento su larga scala LCD), 120 gradi: temperatura completa di fallimento funzionale, 150 gradi: temperatura del limite di danno stimato.
(5) Processo di fallimento: 70 gradi ~ 85 gradi: singoli campioni hanno iniziato a fallire, 95 gradi: il numero di fallimenti è aumentato in modo significativo, 120 gradi: tutti i campioni sono completamente falliti.
(6) Capacità di recupero: quando la temperatura scende a 90 gradi, la maggior parte delle funzioni viene ripristinata; Quando la temperatura scende a temperatura ambiente, la maggior parte dei campioni torna alla normalità.

 

Secondo la teoria dell'affidabilità del sistema, il misuratore intelligente monofase può essere considerato come un sistema in serie composto da più moduli unità. Qualsiasi errore dell'unità può causare il fallimento dell'intero sistema. Sulla base dell '"effetto della vasca", l'unità che fallisce per prima durante il test di potenziamento dell'affidabilità (RET) è la parte più debole del sistema. I risultati sperimentali mostrano che l'unità di visualizzazione LCD è il componente più suscettibile alla temperatura nel misuratore intelligente monofase.

 

Sulla base del fenomeno che il display di cristalli liquidi LCD scompare a 95 gradi e tutti i contatori testati possono essere identificati come non riusciti a questa temperatura, possiamo stimare 95 gradi come limite di temperatura operativa del misuratore intelligente in fase monofase. Sebbene la funzione di monitoraggio online fallisca completamente a 120 ° C, la maggior parte dei pezzi di prova si è ripresa quando la temperatura scende a 90 gradi. Questo RET è stato interrotto a 150 gradi (il limite superiore della camera di prova di calore alternante di alta e bassa temperatura). Dopo essere sceso a temperatura ambiente, la maggior parte dei contatori ha superato il test di prestazione completo e ha ripreso il normale funzionamento. Si può dedurre che la temperatura del limite di danno del contatore intelligente dovrebbe essere superiore a 150 gradi.

 

I risultati mostrano che il limite di lavoro del campione di prova è di 25k superiore al limite di progettazione e c'è un grande margine tra il limite di danno e il limite di lavoro. Ciò dimostra che il misuratore intelligente monofase utilizzato in questo RET ha un'elevata affidabilità e può mantenere un funzionamento stabile in ambienti difficili.

 

4 Conclusione

 

Sulla base del principio RET e delle caratteristiche dei contatori intelligenti monofase, è stato progettato e condotto un test di potenziamento dell'affidabilità ad alta temperatura. Il test ha verificato i risultati dell'analisi dei dati storici e FMEA e credeva che i collegamenti deboli del misuratore fossero l'unità di misurazione, l'unità di visualizzazione LCD e l'unità di comunicazione 485, tra cui il display LCD era il più debole; La modalità di guasto a temperatura elevata è stata misurata dall'errore per tolleranza, fallimento del display LCD e 485 guasti alla comunicazione; Il limite di lavoro ad alta temperatura è stato determinato in 95 gradi e il limite di danno era superiore a 150 gradi. La riuscita implementazione di questo RET non solo ha verificato la fattibilità del piano di test, ma ha anche fornito una base per la selezione dei parametri e la determinazione dell'intervallo di sicurezza del successivo test di vita accelerato. Allo stesso tempo, ha gettato le basi per ulteriori ricerche sui test di potenziamento dell'affidabilità dei contatori intelligenti