一種基于關(guān)鍵器件的智能電能表加速退化試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及計(jì)量設(shè)備運(yùn)行檢定檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種基于關(guān)鍵器件的智能 電能表加速退化試驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 智能電能表的可靠性是電能表質(zhì)量控制的重要內(nèi)容?？煽啃栽囼?yàn)的瓶頸在于；一 是試驗(yàn)反映出的結(jié)果置信度不高；二是試驗(yàn)時(shí)間太長(zhǎng)、可操作性差?？煽啃则?yàn)證試驗(yàn)雖然已 有成熟的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但由于智能電能表是一種高可靠性、長(zhǎng)壽命的產(chǎn)品，實(shí)驗(yàn)室條件下可靠 性驗(yàn)證方法一般只能得到失效率為零的結(jié)果。主要原因一是試驗(yàn)時(shí)間不夠長(zhǎng)，二是電能表 整機(jī)雖未失效，但其內(nèi)部關(guān)鍵器件的性能很可能已經(jīng)發(fā)生了退化，只不過退化程度未W整 機(jī)失效的形式表現(xiàn)出來。因此該樣的可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)只是定性試驗(yàn)，無法定量地衡量智能 電能表的可靠性水平，此時(shí)就需要采用加速退化試驗(yàn)方法進(jìn)一步了解智能電能表模塊級(jí)或 元器件級(jí)的退化水平。
[0003] 本發(fā)明提出一種基于關(guān)鍵器件參數(shù)測(cè)試的智能電能表加速退化試驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法、 數(shù)據(jù)處理方法及可靠性評(píng)估方法，保證加速退化試驗(yàn)的可實(shí)施性，評(píng)價(jià)結(jié)果可從整機(jī)、模 塊、元器件=個(gè)層面給出智能電能表的可靠性評(píng)價(jià)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種基于關(guān)鍵器件的智能電能表加速退化 試驗(yàn)方法。本發(fā)明設(shè)計(jì)的基于關(guān)鍵器件參數(shù)測(cè)試的方法改善了電能表失效判定方法，將失 效的著眼點(diǎn)從整機(jī)失效轉(zhuǎn)移到模塊或元器件的性能下降方面，解決了高可靠性智能電能表 對(duì)于普通加速退化試驗(yàn)效果不明顯的問題；本發(fā)明設(shè)計(jì)的應(yīng)力組合和試驗(yàn)剖面可W有效激 發(fā)智能電能表關(guān)鍵器件的失效模式，使試驗(yàn)在最少的時(shí)間內(nèi)獲得最好的效果。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] -種基于關(guān)鍵器件的智能電能表加速退化試驗(yàn)方法，其特征在于：包括W下步 驟：
[0007] 1)試驗(yàn)前，將被試批次的電能表分組，每組抽樣若干數(shù)量用于加速退化試驗(yàn)；
[0008] 2)將抽樣的電能表掛在電能表檢定臺(tái)體上并放入步入式溫濕度試驗(yàn)箱內(nèi)；試驗(yàn) 測(cè)試項(xiàng)目包括電能表的功能性測(cè)試項(xiàng)目和電能表關(guān)鍵器件或部位的參數(shù)測(cè)試項(xiàng)目；所述電 能表的功能性測(cè)試項(xiàng)目由電能表檢定臺(tái)體實(shí)現(xiàn)，所述電能表關(guān)鍵器件或部位的參數(shù)測(cè)試項(xiàng) 目采用耐高溫測(cè)試排線將測(cè)試項(xiàng)目對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)部位的信號(hào)從電能表內(nèi)部引出至步入式溫濕 度試驗(yàn)箱外，連接到相應(yīng)的測(cè)試設(shè)備上；
[0009] 3)對(duì)抽樣的電能表同時(shí)施加電流值為額定最大電流的電應(yīng)力，同時(shí)，制定至少S 組W上的溫、濕度應(yīng)力參數(shù)作為試驗(yàn)的應(yīng)力組合要求值；
[0010] 4)在每一組溫、濕度應(yīng)力組合下執(zhí)行試驗(yàn)剖面的循環(huán)操作，直到滿足試驗(yàn)截止條 件；試驗(yàn)時(shí)，在各溫、濕度應(yīng)力組合要求值保持過程中進(jìn)行在線測(cè)試項(xiàng)目，溫、濕度回到固定 常溫、常濕條件下并待基本電流誤差穩(wěn)定后進(jìn)行離線測(cè)試項(xiàng)目的測(cè)試；記錄各次離線測(cè)試、 在線測(cè)試的測(cè)試結(jié)果；
[0011] 5)按照GB/T17215. 931標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)據(jù)處理方法，計(jì)算出各組應(yīng)力水平下各失效 模式的威布爾分布參數(shù)、加速因子和可靠度函數(shù)，最終得到電能表的偽失效壽命。
[0012] 所述電能表的功能性測(cè)試項(xiàng)目為；基本誤差、日計(jì)時(shí)、啟動(dòng)測(cè)試和潛動(dòng)測(cè)試，該四 個(gè)項(xiàng)目在離線、在線測(cè)試時(shí)均進(jìn)行測(cè)試。
[0013] 所述電能表關(guān)鍵器件或部位的參數(shù)測(cè)試項(xiàng)目中在線測(cè)試項(xiàng)目為：試驗(yàn)過程中基本 誤差改變量、試驗(yàn)過程中計(jì)量模塊參考電壓范圍、試驗(yàn)過程中計(jì)量模塊參考電壓改變量、計(jì) 量模塊模擬信號(hào)幅值的改變量、秒脈沖誤差、秒脈沖誤差改變量、晶振頻率改變量、負(fù)荷開 關(guān)驅(qū)動(dòng)電壓改變量、負(fù)荷開關(guān)接觸壓降改變量、485AB端的電壓改變量、光禪輸入輸出端電 壓改變量、試驗(yàn)過程電壓線路功耗變化量、穩(wěn)壓器件穩(wěn)壓后電壓改變量和電池在線電壓值。
[0014] 所述電能表關(guān)鍵器件或部位的參數(shù)測(cè)試項(xiàng)目中離線測(cè)試項(xiàng)目為；壓敏電阻漏電 流、壓敏電阻電壓比、變壓器表面溫度、整流后變壓器負(fù)載電壓改變量、電解電容容量值、電 解電容損耗值、電解電容漏電流值和電池容量。
[0015]所述溫、濕度應(yīng)力組合要求值為[70°C，85%R田、[75°C，85%R田、[80°C，85%R田、[80°C,95%R田、[85°C,85%R田五組中的S組或S組W上，而且至少保證一組應(yīng)力 組合要求值在智能電能表的工作極限范圍內(nèi)。
[0016] 所述的試驗(yàn)剖面為：
[0017]1)加載溫、濕度應(yīng)力參數(shù)前，對(duì)電能表在常溫常濕[25°C，60%R田環(huán)境條件下預(yù) 熱2小時(shí)，進(jìn)行離線測(cè)試；
[0018] 2)加載溫、濕度應(yīng)力參數(shù)至其中一組應(yīng)力組合要求值，要求加載遵循從低溫到高 溫、從低濕度到高濕度的順序，對(duì)電能表施加85% -115%的額定電壓，保持5小時(shí)；溫度加 載時(shí)，溫變率為5°C/min;
[0019] 3)在溫、濕度應(yīng)力參數(shù)保持的5小時(shí)期間，對(duì)電能表進(jìn)行在線測(cè)試，且在線測(cè)試是 在溫、濕度應(yīng)力參數(shù)穩(wěn)定2小時(shí)后開始測(cè)試；
[0020] 4)在溫、濕度應(yīng)力參數(shù)保持5小時(shí)后，卸載溫、濕度應(yīng)力參數(shù)恢復(fù)到常溫常濕 [25°C,60%R田環(huán)境，常溫常濕環(huán)境保持穩(wěn)定且基本電流誤差穩(wěn)定后，對(duì)試驗(yàn)表進(jìn)行離線 測(cè)試；
[0021] 5)繼續(xù)加載下一組應(yīng)力組合要求值，循環(huán)執(zhí)行步驟2)-4)，直到滿足試驗(yàn)截止條 件。
[0022] 所述的試驗(yàn)截止條件為；各個(gè)應(yīng)力水平組合下，滿足W下兩條中的任意一條則試 驗(yàn)停止：
[0023] 1)失效電能表達(dá)到投入樣本量的1/3W上；
[0024] 2)累積在線試驗(yàn)時(shí)間達(dá)到300小時(shí)。
[00巧]所述測(cè)試設(shè)備包括四位半萬用表、時(shí)鐘精度測(cè)試儀、頻率測(cè)試儀、數(shù)字萬用表、毫 伏表、低頻率因數(shù)瓦特表、圖示儀、溫度巡檢儀、LCR測(cè)試儀和漏電流測(cè)試儀中的一種或多 種。
[0026] 本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：
[0027]1.本發(fā)明改進(jìn)了電能表可靠性加速試驗(yàn)方法，提出了一種根據(jù)電能表的關(guān)鍵器件 或關(guān)鍵部位是否發(fā)生退化現(xiàn)象來判斷電能表是否失效的加速退化試驗(yàn)方法，并根據(jù)該些電 能表關(guān)鍵器件或部位的工作特性給出了相對(duì)應(yīng)的失效判定依據(jù)。將關(guān)鍵器件的退化程度作 為電能表失效的判定依據(jù)，可W讓試驗(yàn)提早獲得失效數(shù)據(jù)，而不是被動(dòng)等待電能表整機(jī)失 效。整機(jī)失效往往需要更多的時(shí)間，而且通常試驗(yàn)時(shí)間結(jié)束也不會(huì)得到失效數(shù)據(jù)。本發(fā)明充 分利用了試驗(yàn)條件下高溫高濕應(yīng)力組合方式所能激發(fā)出的電能表內(nèi)部元器件的退化數(shù)據(jù)， 使試驗(yàn)得到的失效數(shù)據(jù)判定更加合理，避免了試驗(yàn)結(jié)束后由于整機(jī)沒有失效而得不到失效 數(shù)據(jù)的情況，最終得出有效的電能表偽失效壽命。由于加速試驗(yàn)需要耗費(fèi)大量的樣本和時(shí) 間，而本發(fā)明可W大大縮短試驗(yàn)時(shí)間，在使用相同數(shù)量的樣本的情況下用相對(duì)短的時(shí)間即 可得到失效數(shù)據(jù)，為電能表的可靠性評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)來源。
[0028] 2.本發(fā)明設(shè)計(jì)的可靠性加速試驗(yàn)方法的應(yīng)力組合方式、試驗(yàn)剖面可W有效激發(fā)智 能電能表關(guān)鍵器件的失效模式，離線、在線測(cè)試的項(xiàng)目設(shè)計(jì)可W保證及時(shí)有效地獲得失效 數(shù)據(jù)，確保試驗(yàn)在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)獲得更好的效果。
[0029] 3.本發(fā)明可W從元器件、模塊和整機(jī)=個(gè)方面給出可靠性評(píng)價(jià)結(jié)果。
【附圖說明】
[0030] 圖1為智能電能表加速退化試驗(yàn)剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。W下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明 的技術(shù)方案，而不能W此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0032] 一種基于關(guān)鍵器件的智能電能表加速退化試驗(yàn)方法，包括W下步驟：
[003引1)試驗(yàn)前，將同一批次的待檢電能表進(jìn)行分組抽樣；本實(shí)施例中根據(jù)規(guī)程化T830中的備選方案，對(duì)總數(shù)1000臺(tái)W上進(jìn)行抽樣，優(yōu)選地分為5組，每組抽樣至少42臺(tái)，抽樣臺(tái) 數(shù)不宜過多，W控制試驗(yàn)成本；
[0034] 2)將抽樣出的電能表掛在檢定臺(tái)體上，并將該檢定臺(tái)體推入步入式溫濕度試驗(yàn)箱 內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)；試驗(yàn)測(cè)試項(xiàng)目包括電能表的功能性測(cè)試項(xiàng)目和電能表關(guān)鍵器件或部位的參數(shù) 測(cè)試項(xiàng)目。功能性測(cè)試項(xiàng)目有：基本誤差、日計(jì)時(shí)、啟動(dòng)測(cè)試、潛動(dòng)測(cè)試。電能表關(guān)鍵器件 或部位的參數(shù)測(cè)試項(xiàng)目中在線測(cè)試項(xiàng)目為；試驗(yàn)過程中基本誤差改變量、試驗(yàn)過程中計(jì)量 模塊參考電壓范圍、試驗(yàn)過程中計(jì)量模塊參考電壓改變量、計(jì)量模塊模擬信號(hào)幅值的改變 量、秒脈沖誤差、秒脈沖誤差改變量、晶振頻率改變量、負(fù)荷開關(guān)驅(qū)動(dòng)電壓改變量、負(fù)荷開關(guān) 接觸壓降改變量、485AB端的電壓改變量、光禪輸入輸出端電壓改變量、試驗(yàn)過程電壓線路 功耗變化量、穩(wěn)壓器件穩(wěn)壓后電壓改變量和電池在線電壓值；電能表關(guān)鍵器件或部位的參 數(shù)測(cè)試項(xiàng)目中離線測(cè)試項(xiàng)目為：壓敏電阻漏電流、壓敏電阻電壓比、變壓器表面溫度、整流 后變壓器負(fù)載電壓改變量、電解電容容量值、電解電容損耗值、電解電容漏電流值和電池容 量。該些測(cè)試項(xiàng)目是根據(jù)電能表易失效的關(guān)鍵器件的工作特性參數(shù)而選擇的，該些測(cè)試項(xiàng) 目可W在試驗(yàn)中指示電能表內(nèi)部關(guān)鍵器件的退化程度。
[00巧]功能性測(cè)試項(xiàng)目屬常規(guī)測(cè)試項(xiàng)目，直接由電能表檢定臺(tái)體引出的信號(hào)線連接到電 能表檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行測(cè)試。電能表關(guān)鍵器件或部位的參數(shù)測(cè)試項(xiàng)目為本發(fā)明新增測(cè)試項(xiàng) 目，除"試驗(yàn)過程中基本誤差改變量"之外，其他項(xiàng)目需用耐高溫測(cè)試排線將測(cè)試項(xiàng)目對(duì)應(yīng) 監(jiān)測(cè)部位的信號(hào)從電能表內(nèi)部引出至高低溫箱外，連接到相應(yīng)的測(cè)試設(shè)備上。例如"試驗(yàn)過 程中計(jì)量模塊參考電壓改變量"測(cè)試項(xiàng)目，可將測(cè)試線的一端焊在電能表內(nèi)部計(jì)量巧片的 Vuf管腳，另一端引出到高低溫箱外部，試驗(yàn)過程中定時(shí)用四位半萬用表進(jìn)行測(cè)試。其他還 需使用到的測(cè)試儀包括：時(shí)