تحقیقات تست ارتقاء سنجش سنج هوشمند تک فاز

 

 

به عنوان زیرساخت های سیستم جمع آوری اطلاعات شبکه هوشمند ، کنتورهای هوشمند تک فت از ویژگی های ارائه خدمات به موقع و مؤثر به ساکنان برخوردار هستند. اگر قابلیت اطمینان کنتورهای هوشمند ضعیف باشد ، نه تنها به طور جدی بر عملکرد شبکه هوشمند تأثیر می گذارد و باعث افزایش هزینه های جایگزینی متر می شود ، بلکه به راحتی ممکن است باعث ایجاد اختلافات برق شود. بنابراین ، ارزیابی و بهبود قابلیت اطمینان کنتورهای هوشمند تک فت برای کل سیستم شبکه هوشمند بسیار مهم است. به منظور مطالعه قابلیت اطمینان کنتورهای هوشمند تک فوت ، ما روش تست شتاب زندگی (ALT) را انتخاب کردیم ، که یک روش مؤثر ، کارآمد و به طور گسترده ای برای ارزیابی زندگی و تحقیقات قابلیت اطمینان از محصولات پیشرفته است. با این حال ، قبل از آزمایش ، باید دامنه ایمنی تست شتاب زندگی (ALT) و محتمل ترین حالت خرابی متر هوشمند را تحت استرس مصنوعی تعیین کنیم.

 

Smart Smart Smart یک فاز یک محصول با تکنولوژی بالا با ویژگی های قابلیت اطمینان بالا و عمر طولانی است. انجام آزمون ارزیابی قابلیت اطمینان در شرایط عادی کار ناخوشایند و وقت گیر است. در مقابل ، تست تقویت قابلیت اطمینان ، به عنوان یک آزمایش تحریک استرس محیطی ، از پایان قرن بیستم توسط محققان در داخل و خارج از کشور مورد مطالعه قرار گرفته است. تعداد زیادی از نتایج آزمایشی نشان می دهد که RET می تواند به سرعت حالت خرابی محصول را در معرض خطر قرار دهد ، به طور موثری حد کار و حد آسیب محصول را تعیین کند و سپس دامنه ایمنی را برای آزمایش زندگی شتاب بعدی با توجه به حد کار فراهم کند. امروزه ، نمونه های بازپرداخت بی شماری با موفقیت در زمینه های ارتباطی ، انرژی ، پزشکی ، الکترونیک ، ابزار دقیق و غیره گسترش یافته و باعث بهبود قابلیت اطمینان محصولات ، کوتاه کردن چرخه طراحی و تولید و دستیابی به مزایای اقتصادی قابل توجهی می شوند. با این حال ، هیچ سیستم کاملی برای تجزیه و تحلیل جامع از قابلیت اطمینان کنتورهای هوشمند وجود ندارد. شرکت Zhejiang Reallin Electron ، Ltd با هدف بررسی حالت خرابی و محدودیت محصول تحت عمل استرس جامع ، روش RET از کنتورهای هوشمند تک فوت را بررسی می کند. این یک تلاش سودمند برای RET برای کنتورهای هوشمند تک پا فاز است ، که یک پایه علمی برای تحقیقات بعدی و بهبود قابلیت اطمینان محصولات Smart Meter در صنعت فراهم می کند.

 

آزمون تقویت قابلیت اطمینان (RET) یک تست استرس محیطی است که بر اساس تئوری فیزیک خرابی و استفاده از حالت خرابی محصول به عنوان شی تحقیق استفاده می شود. این آزمایش به سرعت با افزایش تدریجی استرس محیطی منفرد یا ترکیبی که بسیار نامطلوب تر از وضعیت استرس طبیعی است ، به سرعت نقص های بالقوه را تشخیص می دهد ، بنابراین زمان آزمایش را کوتاه می کند و کارایی را افزایش می دهد. هدف اصلی آن تعیین پیوندهای ضعیف و حالت های شکست در زیر استرس ترکیبی و کشف حد عملیاتی و حد خرابی محصول است.

 

شکل 1 نمودار ساختاری یک متر هوشمند تک فوت

 

بر اساس نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل داده های تاریخی و تجزیه و تحلیل حالت شکست و تجزیه و تحلیل اثرات (FMEA) ، ما دریافتیم که عملکرد این متر هوشمند تک فت به راحتی تحت تأثیر استرس دما در محیط کار طبیعی قرار می گیرد. دمای نامناسب می تواند باعث خرابی های مختلفی مانند خطاهای اندازه گیری ، خرابی نور نشانگر ، نمایش ناهنجاری و وقفه در ارتباط شود.

 

این مطالعه نشان داد که واحد اندازه گیری ، نمایشگر LCD و 485 ماژول ارتباطی پیوندهای ضعیف اصلی هستند. درجه حرارت پایین عمدتاً روی صفحه نمایش LCD تأثیر می گذارد ، در حالی که دمای بالا تأثیر بیشتری بر کل ، به ویژه اجزای الکترونیکی دارد که ممکن است باعث تغییر فیزیکی و آسیب های تجمعی شود.

 

به طور خلاصه ، درجه حرارت بالا به عنوان یک عامل کلیدی استرس مؤثر بر قابلیت اطمینان کنتور مشخص می شود. بر اساس این یافته ها ، ما یک کنتور انرژی هوشمند یک فوت فاز را برای آزمون افزایش قابلیت اطمینان دمای بالا (RET) انتخاب کردیم تا بیشتر تأثیر دما بر عملکرد متر را بررسی کنیم و یک پایه علمی برای بهبود قابلیت اطمینان آن فراهم کنیم.

 

2.2 درجه حرارت درجه حرارت بالا از متر هوشمند تک فوت

 

RET در کنتور هوشمند تک فوت در حال انجام یک تست دمای مرحله است که به طور مداوم استرس مرحله با درجه حرارت بالا را روی ابزار تست اعمال می کند. این آزمایش تا زمانی که سطح استرس به حد آسیب یا حداکثر حد ابزار آزمایش برسد ، متوقف نمی شود. در طول تست ، پارامترهای کلیدی عملکرد کنتور هوشمند در زمان واقعی کنترل می شوند و حالت خرابی آن ثبت می شود. سپس ، از طریق تجزیه و تحلیل داده های آزمون ، حد کار آن و محدودیت آسیب در دمای بالا تعیین می شود.

 

دسته پارامتری	نام پارامتری	مقدار پارامتری	شرح
خصوصیات الکتریکی	ولتاژ مرجع	220V	ولتاژ کار استاندارد
	مشخصات فعلی	5(60)A	جریان اصلی 5a ، حداکثر 60a
	سطح دقت	سطح 1	مناسب برای اندازه گیری توان فعال
	دامنه فرکانس	(2.5 ± 50) هرتز	قابل استفاده در شبکه قدرت استاندارد
	مصرف برق ساکن	<1.5W,10VA	طراحی مصرف کم مصرف
سازگاری محیطی	دمای عملیاتی	-25 درجه 60 درجه -40 درجه درجه 7 درجه درجه	دامنه دمای مشخصات
	رطوبت نسبی	<95%	دمای عملیاتی شدید
قابلیت اطمینان	mttf	بزرگتر از یا برابر با 10 سال	میانگین زمان بین شکست ها

 

2.2.1 نمای کلی از مرحله درجه حرارت بالا RET

 

این مطالعه فقط تأثیر دمای بالا را در نظر می گیرد و طرح زیر را اتخاذ می کند: به جز پارامترهای دما ، پارامترهای دیگر مطابق با مقادیر پارامتر فنی نشان داده شده در جدول 1 تنظیم می شوند. دامنه دمای عادی SMETER IS {1}} درجه ~ {{2} درجه}} درجه rege درجه {درجه {درجه {درجه {درجه {درجه {درجه {3} درجه} درجه} {درجه} {درجه} {درجه} {درجه} {درجه}} درجه}} درجه} درجه}} درجه} درجه}}} درجه} درجه}} درجه} درجه} {درجه}} درجه} درجه} {درجه} درجه} درجه} درجه} درجه} درجه {3}} درجه}} S1

 

با توجه به اینکه حد کار توصیه شده تراشه در داخل متر معمولاً بین 80 درجه 85 درجه است ، مرحله دما به طور یکنواخت به 5 درجه تنظیم می شود و میزان تغییر دما زیر 2.5 درجه در دقیقه کنترل می شود. به منظور مشاهده کامل تأثیر دما در متر ، هر سطح دما به مدت 30 دقیقه حفظ می شود.

 

شکل 3 فرایند آزمون RET درجه حرارت بالا را نشان می دهد. در طول آزمایش ، دما به طور مداوم افزایش می یابد تا زمانی که تمام قطعات آزمایش در سطح دما مشخص نشوند (t {1}} ، من بیشتر از یا برابر با 1). سپس دما به سطح قبلی (TI) کاهش می یابد. اگر تمام قطعات تست بتوانند به طور عادی در سطح Ti کار کنند ، ti {3}} به عنوان دمای حد کار تعیین می شود. پس از تعیین حد کار ، آزمایش را برای کشف حد آسیب ادامه دهید. روش انجام آزمایشات دقیق تر در محدوده دما در نزدیکی حد کار است. به عنوان مثال ، اگر قطعه آزمایش پس از ماندن در دمای TJ به مدت 30 دقیقه نتواند عملکرد عادی را از سر بگیرد ، پس از آن می توان TJ را به عنوان دمای محدودیت خسارت شناسایی کرد. اگر قطعه آزمایش می تواند عملکرد عادی را از سر بگیرد ، تا زمانی که حداکثر دمای تجهیزات تست حاصل شود ، تست دما را افزایش دهید.

 

 

این روش می تواند به طور دقیق حد کار و حد آسیب در کنتورهای هوشمند را تعیین کند ، و داده های کلیدی را برای ارزیابی قابلیت اطمینان دمای بالا ارائه می دهد.

 

2.2.2 موارد تست

 

بر اساس ابزار تست و ظرفیت اتاق تست ، 16 متر هوشمند تک فوت به عنوان نمونه برای آزمایش انتخاب شدند. این RET شامل سه مرحله است: اول ، یک آزمون ارزیابی عملکرد کلی قبل از RET انجام می شود تا اطمینان حاصل شود که تمام قطعات آزمون واجد شرایط هستند. دوم ، از موارد نظارت آنلاین مورد استفاده در هنگام RET برای کشف روند تغییر پیوندهای ضعیف کنتورهای هوشمند تک پای استفاده می شود. سرانجام ، پس از RET ، یک آزمایش ارزیابی جامع عملکرد در دمای اتاق انجام می شود و داده های آزمون در زمان واقعی ثبت می شود. موارد آزمون هر مرحله در شکل 4 نشان داده شده است.

3. تجزیه و تحلیل نتایج آزمون

(1) تغییر خطای اندازه گیری: 23 درجه: {2}}. 151 ٪ (حداکثر مقدار خطا ، معیار) ، 7 {5}} درجه: 0.701 ٪ (حداکثر مقدار خطا ، افزایش قابل توجه) ، 95 درجه: 1.150 ٪ (حداکثر مقدار خطا ، افزایش مداوم) ، 120 درجه: بدون سیگنال (عدم موفقیت کامل).

(2) عملکرد صفحه نمایش LCD: 90 درجه: کمی کم نور ، 95 درجه: شخصیت ها را نمی توان نمایش داد ، 100 درجه: صفحه سیاه.
(3) 485 ارتباطات: 85 درجه: اولین شکست ، 110 درجه: بیشترین شکست ، 120 درجه: شکست کامل.
(4) نقاط دما بحرانی: 95 درجه: دمای حد عمل (نارسایی در مقیاس بزرگ LCD) ، 120 درجه: دمای جامع شکست عملکردی ، 150 درجه: درجه حرارت تخمین زده می شود.
(5) فرآیند شکست: 70 درجه 85 درجه: نمونه های فردی شروع به شکست ، 95 درجه: تعداد شکست ها به طور قابل توجهی افزایش یافته است ، 120 درجه: همه نمونه ها کاملاً شکست خورده اند.
(6) توانایی بازیابی: هنگامی که دما تا 90 درجه کاهش می یابد ، بیشتر کارکردها ترمیم می شوند. هنگامی که دما به دمای اتاق کاهش می یابد ، بیشتر نمونه ها به حالت عادی برمی گردند.

 

طبق نظریه قابلیت اطمینان سیستم ، کنتور هوشمند تک فوت می تواند به عنوان یک سیستم سری متشکل از ماژول های واحد چندگانه در نظر گرفته شود. هرگونه خرابی واحد ممکن است باعث شود کل سیستم از بین برود. بر اساس "اثر وان حمام" ، واحدی که ابتدا در طول آزمون تقویت قابلیت اطمینان (RET) شکست می خورد ، ضعیف ترین قسمت سیستم است. نتایج تجربی نشان می دهد که واحد نمایشگر LCD جزء مستعد ابتلا به دما در متر هوشمند تک فوت است.

 

بر اساس این پدیده که صفحه نمایش کریستال مایع LCD در 95 درجه ناپدید می شود و تمام کنتورهای آزمایش شده را می توان در این دما شکست خورد ، می توانیم 95 درجه را به عنوان حد دمای عملیاتی کنتور تک فاز تخمین بزنیم. اگرچه عملکرد نظارت آنلاین به طور کامل در 120 درجه سانتیگراد انجام می شود ، اما وقتی دما تا 90 درجه کاهش می یابد ، بیشتر قطعات آزمایش بهبود یافته اند. این RET در 150 درجه خاتمه یافت (حد بالایی از محفظه تست گرمای مرطوب متناوب درجه حرارت بالا و پایین). پس از افتادن به دمای اتاق ، بیشتر متر ها از آزمایش جامع عملکرد عبور کردند و عملکرد عادی را از سر گرفتند. می توان استنباط کرد که دمای محدودیت خسارت کنتور هوشمند باید بالاتر از 150 درجه باشد.

 

نتایج نشان می دهد که حد کار نمونه آزمون 25k بالاتر از حد طراحی است و بین حد آسیب و حد کار حاشیه بزرگی وجود دارد. این نشان می دهد که کنتور هوشمند تک فوت مورد استفاده در این RET دارای قابلیت اطمینان بالایی است و می تواند عملکرد پایدار را در محیط های سخت حفظ کند.

 

4 نتیجه گیری

 

بر اساس اصل RET و ویژگی های کنتورهای هوشمند تک فوت ، یک تست تقویت قابلیت اطمینان در دمای بالا طراحی و انجام شد. این آزمون نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل داده های تاریخی و FMEA را تأیید کرد و معتقد بود که پیوندهای ضعیف کنتور واحد اندازه گیری ، واحد نمایشگر LCD و واحد ارتباطی 485 است ، که در میان آنها نمایشگر LCD ضعیف ترین بود. حالت خرابی در دمای بالا خطای خارج از تحمل ، خرابی نمایشگر LCD و 485 عدم موفقیت ارتباطات اندازه گیری شد. حد کار درجه حرارت بالا 95 درجه تعیین شد و حد آسیب از 150 درجه بالاتر بود. اجرای موفقیت آمیز این RET نه تنها امکان سنجی برنامه آزمون را تأیید کرد ، بلکه پایه ای را برای انتخاب پارامتر و تعیین دامنه ایمنی از آزمون شتاب زندگی بعدی فراهم کرد. در عین حال ، این پایه و اساس تحقیقات بیشتر در مورد تست های تقویت قابلیت اطمینان کنتورهای هوشمند را پایه گذاری کرد