Vienos fazės išmaniųjų matuoklių patikimumo patobulinimo testo tyrimas-žinios

Kaip pagrindinis „Smart Grid“ komponentas, vienfazių išmaniųjų skaitiklių patikimumas sulaukė vis didesnio dėmesio. „Reallin“ naudojo patikimumo patobulinimo bandymo (RET) metodą vienfaziams išmaniesiems matuokliams. Atliekant istorinę duomenų analizę ir gedimo režimą bei efektų analizę (FMEA), buvo nustatyti pagrindiniai jautrūs įtempiai ir silpnos jungtys, turinčios įtakos vienfazių išmaniųjų skaitiklių patikimumui. Remiantis patikimumo teorija ir kartu su „State Grid“ vienfazių išmaniųjų skaitiklių techninėmis savybėmis, buvo sukurta ir įgyvendinta aukštos temperatūros patikimumo patobulinimo bandymo schema. Testo rezultatai rodo, kad šis metodas gali efektyviai atskleisti gedimo režimą jautriomis darbo sąlygomis ir nustatyti darbo ribą ir pažeidimų ribą. Šis tyrimas suteikia patikimą pagrindą vėlesnių pagreitintų gyvenimo testų saugos diapazonui ir yra pagrindas intelektualių skaitiklių patikimumo tyrimams.

Raktiniai žodžiai:vienfazis išmanusis matuoklis; Patikimumo tobulinimo testas; Aukštos temperatūros žingsnio testas testas

Turinys

1. Kas yra vienfazis išmanusis matuoklis
2. Patikimumo patobulinimo testas
2.1 Vienfazis išmanusis matuoklis RET
2.2 Vienfazio išmaniojo matuoklio aukštos temperatūros RET
2.2.1 Aukštos temperatūros žingsnis RET apžvalga
2.2.2 Bandymo elementai
3.Test Rezultato analizė
4 Išvada

1. Kas yra vienfazis išmanusis matuoklis?

Kaip intelektualiojo tinklo informacijos rinkimo sistemos infrastruktūra, vienfaziai išmanieji skaitikliai turi savybių, kaip laiku ir efektyvias paslaugas teikti gyventojams. Jei išmaniųjų skaitiklių patikimumas yra prastas, tai ne tik turės didelę įtaką išmaniojo tinklo veikimui, sukeldamas didžiules skaitiklių pakeitimo išlaidas, bet ir lengvai gali sukelti ginčų dėl elektros energijos. Todėl labai svarbu įvertinti ir patobulinti vienfazių išmaniųjų skaitiklių patikimumą visoje išmaniųjų tinklų sistemoje. Norėdami ištirti vienfazių išmaniųjų skaitiklių patikimumą, mes pasirinkome pagreitinto gyvenimo bandymo (ALT) metodą, kuris yra efektyvus, efektyvus ir plačiai naudojamas aukštųjų technologijų produktų gyvenimo įvertinimo ir patikimumo tyrimų metodas. Tačiau prieš bandydami turime nustatyti pagreitinto gyvenimo testo (ALT) saugos diapazoną ir greičiausiai išmaniojo matuoklio gedimo režimą sintetiniu stresu.

Vienos fazės išmanusis matuoklis yra aukštųjų technologijų produktas, pasižymintis aukšto patikimumo ir ilgo aptarnavimo gyvenimo savybėmis. Nepatogu ir daug laiko reikalaujanti atlikti patikimumo vertinimo testą normaliomis darbo sąlygomis. Priešingai, patikimumo gerinimo testas, kaip aplinkos streso stimuliavimo testas, nuo XX amžiaus pabaigos buvo plačiai ištirtas namuose ir užsienyje. Daugybė eksperimentinių rezultatų rodo, kad RET gali greitai atskleisti produkto gedimo režimą, veiksmingai nustatyti gaminio darbo ribą ir pažeidimo ribą, o po to užtikrinti vėlesnio pagreitinto gyvenimo testo saugos diapazoną pagal darbo ribą. Šiais laikais daugybė RET pavyzdžių buvo sėkmingai išplėsti iki ryšių, energijos, medicinos, elektronikos, prietaisų ir kt. Laukų, gaminių patikimumo, sutrumpinant projektavimo ir gamybos ciklą bei siekiant didelės ekonominės naudos. Tačiau nėra išsamios išmaniųjų skaitiklių patikimumo analizės sistemos. „Zhejiang Reallin Electron Co., Ltd“ tiria vienfazių išmaniųjų skaitiklių RET metodą, siekdamas ištirti gedimo režimą ir produkto ribą, veikiant visapusiškam stresui. Tai yra naudingas bandymas RET vienfaziams išmaniesiems matuokliams, kurie suteikia mokslinį pagrindą vėlesniems tyrimams ir patobulinti išmaniųjų skaitiklių produktų patikimumą pramonėje.

2. Patikimumo patobulinimo testas

Patikimumo patobulinimo testas (RET) yra aplinkos testas aplinkoje, pagrįstas gedimo fizikos teorija ir produkto gedimo režimo perėmimas kaip tyrimo objektas. Testas greitai nustato galimus defektus palaipsniui padidindamas vieną ar kombinuotą aplinkos stresą, kuris yra daug nepalankesnis nei normali streso būklė, taip sutrumpindamas bandymo laiką ir padidindamas efektyvumą. Pagrindinis jo tikslas yra nustatyti silpnus ryšius ir gedimo režimus, esant kombinuotam įtempiui, ir ištirti produkto veiklos ribą ir gedimo ribą.

Specifikacijos riba yra mūsų pagaminto matuoklio nurodytos ribos tipas. Tikimasi, kad produktas veiks šioje riboje. Projektavimo riba yra riba, per kurią produktas gali tinkamai veikti. Skirtumas tarp projektavimo ribos ir specifikacijos ribos vadinamas projektavimo riba. Veiklos riba yra dalijanti linija tarp įprasto veikimo ir gedimo, pagal kurį produktas nepavyks ir gali atitikti pagrindinius klientų reikalavimus, susijusius su produkto kokybe ir funkcijomis. Pagreitintas gyvenimo bandymas paprastai atliekamas per šią ribą. Sunaikinimo riba reiškia diapazoną, kuriame produktas gali veikti be negrįžtamo gedimo. Patikimumo gerinimo bandymai paprastai naudojami norint nustatyti produkto sunaikinimo ribą.

RET paprastai laikosi žingsnio testo bandymo žingsnio metodu. Streso rūšis gali būti aplinkos stresas, pavyzdžiui, vibracija, temperatūra, drėgmė, druskos purškiklis ir kt., Arba darbinis stresas, pavyzdžiui, įtampa, maitinimo šaltinis ir kt. Eksperimento metu įtempių lygis taikomas nuo žemo iki aukšto, ir kiekvienas įtempių lygis turi būti palaikomas tam tikrą laiką. Testas nebus sustabdytas, kol visi egzemplioriai nepavyks.

2.1ings-fazės išmanusis matuoklis Ret
Silpni taškai ir jautrus vienfazio išmaniojo matuoklio stresas

Išmanusis matuoklis yra elektros energijos matuoklis su tokiomis funkcijomis kaip elektros energijos matavimas, informacijos saugojimas, apdorojimo mainai, tinklo ryšys, stebėjimas realiuoju laiku ir automatinė valdymas. Šiame bandyme naudojamas vienfazis išmanusis matuoklis susideda iš mėginių ėmimo ir matavimo bloko, mikrovaldiklio bloko (MCU), LCD ekrano įrenginio, ryšio bloko, maitinimo bloko ir kitų bloko modulių. Vienos fazės išmaniojo matuoklio struktūrinė schema parodyta 2 paveiksle. Naudotą vienfazio išmaniojo matuoklio schemą sudaro mėginių ėmimo ir matavimo įrenginys, mikrovaldiklio blokas (MCU), LCD ekrano įrenginys, ryšio blokas, maitinimo bloko ir kitų įrenginių moduliai. Vienos fazės išmaniojo matuoklio struktūrinė schema parodyta 1 paveiksle.

info-923-531

1 paveikslas

Remdamiesi istorinės duomenų analizės ir gedimo režimo bei efektų analizės (FMEA) rezultatais, mes nustatėme, kad šio vienfazio išmaniojo matuoklio funkcijai lengvai veikia temperatūros stresas natūralioje darbo aplinkoje. Netinkama temperatūra gali sukelti įvairių gedimų, tokių kaip matavimo klaidos, indikatoriaus šviesos gedimas, rodymo anomalija ir ryšių pertraukimas.

Tyrimo metu nustatyta, kad pagrindinės silpnos nuorodos yra matavimo įrenginys, LCD ekranas ir 485 ryšio modulis. Žemas temperatūra daugiausia turi įtakos skystųjų kristalų ekranui, o aukšta temperatūra daro didesnį poveikį visumai, ypač elektroniniai komponentai, kurie gali sukelti fizinius pokyčius ir kaupiamąją žalą.

Apibendrinant galima pasakyti, kad aukšta temperatūra nustatoma kaip pagrindinis streso koeficientas, turintis įtakos matuoklio patikimumui. Remdamiesi šiais duomenimis, mes pasirinkome vienfazio intelektualiosios energijos matuoklį, skirtą aukšto temperatūros patikimumo padidinimo bandymui (RET), kad būtų galima toliau ištirti temperatūros poveikį skaitiklio veikimui ir suteikti mokslinį pagrindą jo patikimumui pagerinti.

2.2 Aukštos temperatūros vienfazio išmaniojo matuoklio RET

Vienos fazės išmaniojo matuoklio RET atliekamas žingsnio temperatūros bandymas, kuris bandymo instrumentui nuolat taiko aukštos temperatūros laiptelio įtempį. Bandymas nesustos, kol įtempio lygis nepasieks žalos ribos arba maksimali bandymo prietaiso riba. Bandymo metu pagrindiniai išmaniųjų matuoklių našumo parametrai yra stebimi realiuoju laiku, o jo gedimo režimas registruojamas. Tada, analizuojant bandymo duomenis, nustatoma jo darbo riba ir pažeidimų riba aukštoje temperatūroje.

Parametrų kategorija	Parametro pavadinimas	Parametro vertė	Aprašymas
Elektros charakteristikos	Etaloninė įtampa	220V	Standartinė darbo įtampa
	Dabartinė specifikacija	5(60)A	Pagrindinė dabartinė 5a, daugiausia 60a
	Tikslumo lygis	1 lygis	Tinka aktyviam galios matavimui
	Dažnio diapazonas	(50 ± 2,5) Hz	Taikoma standartiniam maitinimo tinklui
	Ramybės energijos suvartojimas	<1.5W,10VA	Mažos energijos suvartojimo dizainas
Aplinkos pritaikomumas	Darbinė temperatūra	-25 laipsnis ~ 60 laipsnis -40 laipsnio laipsnis ~ 70 laipsnio laipsnis	Specifikacijos temperatūros diapazonas
Aplinkos pritaikomumas	Santykinė drėgmė	<95%	Ekstremali darbo temperatūra
Patikimumas	MTTF	Didesnis arba lygus 10 metų	Vidutinis laikas tarp nesėkmių

2.2.1 Aukštos temperatūros žingsnio RET apžvalga

This study only considers the influence of high temperature, and adopts the following scheme: except for the temperature parameters, other parameters are set according to the technical parameter values shown in Table 1. The normal temperature range of the smart meter is -25 degree ~+60 degree , and the working limit range is -40 degree ~+70 degree , so 70 degree is selected as the initial temperature S1.

Atsižvelgiant į tai, kad rekomenduojama lusto darbo riba matuoklio viduje paprastai yra nuo 80 laipsnių ~ 85 laipsnių, temperatūros žingsnis vienodai nustatomas iki 5 laipsnių, o temperatūros pokyčio greitis kontroliuojamas žemiau 2,5 laipsnio \/min. Norint visiškai stebėti temperatūros įtaką matuokliui, kiekvienas temperatūros lygis palaikomas 30 minučių.

3 paveiksle parodytas aukštos temperatūros paketo bandymo žingsnio procesas. Bandymo metu temperatūra nuolat didėja, kol visi bandymo gabalai sugenda tam tikrame temperatūros lygyje (t +1, aš didesnis arba lygus 1). Tada temperatūra sumažinama iki ankstesnio lygio (Ti). Jei visi bandymo elementai gali veikti paprastai Ti lygyje, Ti +1 nustatoma kaip darbinės ribos temperatūra. Nustatę darbo limitą, tęskite bandymus, kad ištirtumėte žalos ribą. Šis metodas yra atlikti išsamesnius temperatūros diapazono bandymus, esančius netoli darbinės ribos. Pvz., Jei bandymo gabalas negali atnaujinti normalaus veikimo po to, kai 30 minučių laikomasi TJ temperatūroje, TJ gali būti identifikuojamas kaip pažeidimo ribinė temperatūra. Jei bandymo gabalas gali atnaujinti normalų veikimą, toliau padidinkite temperatūros bandymą, kol bus pasiekta maksimali bandymo įrangos temperatūros riba.

info-1211-476

Šis metodas gali tiksliai nustatyti išmaniųjų skaitiklių darbo ribą ir pažeidimų ribą, pateikdamas pagrindinius duomenis, skirtus įvertinti jų aukštos temperatūros patikimumą.

2.2.2 Bandymo elementai

Remiantis bandymo instrumento ir bandymo kameros talpa, kaip bandymo pavyzdžiai buvo parinkti 16 vienfazių išmaniųjų skaitiklių. Šis RET apima tris veiksmus: pirma, prieš RET atliekamas bendras veiklos įvertinimo testas, siekiant užtikrinti, kad visi bandymo elementai būtų kvalifikuoti. Antra, internetinės stebėjimo elementai, naudojami RET metu, naudojami tyrinėti besikeičiančias silpnų vienfazių išmaniųjų skaitiklių jungčių tendencijas. Galiausiai, po RET, kambario temperatūroje atliekamas išsamus našumo įvertinimo testas, o bandymo duomenys registruojami realiuoju laiku. Kiekvieno žingsnio bandymo elementai parodyti 4 paveiksle.

info-1014-554

4 paveikslas

3. Testo rezultatų analizė

Duomenys rodo, kad mėginio paklaida didėja tiesiškai padidėjus temperatūrai, o vidutinė paklaidų tendencija teigiamai koreliuoja su temperatūros pokyčiu. Temperatūros kilimas padidina bandinių gedimų skaičių su per didelėmis klaidomis. Kai temperatūra viršija 120 laipsnių, visi instrumentai negalima išmatuoti, nes prarandamas klaidų matavimo impulsų signalas.

info-927-484

5 paveikslas. Matavimo klaidų statistika skirtingose temperatūros etapuose

Temperatūra (laipsnis)	Klaidų diapazonas (%)	Vidutinė klaida (%)	LCD ekranas	485 Bendravimas	Bendra būsena
23	0.00~0.15	0.04	⭕	⭕	⭕
70	0.30~0.70	0.45	⭕	⭕	⭕
75	0.30~0.80	0.60	⭕	⭕	⭕
80	0.40~1.00	0.70	⭕	⭕	⭕
85	0.50~1.05	0.70	⭕	△	△
90	0.55~1.10	0.75	△	△	▲
95	0.60~1.15	0.80	■	△	■
100	0.65~1.20	0.85	●	△	■
110	0.70~1.25	0.90	●	■	■
120	\	\	●	●	●
130	\	\	●	●	●
150	\	\	●	●	●
Pastaba: ⭕normalus; △ nedidelis poveikis; ▲ reikšmingas poveikis; ■ stiprus poveikis; ● Visiškas nesėkmė

2 lentelė

(1) Matavimo klaidų pakeitimas: 23 laipsnis: 0. 151% (didžiausia klaidos vertė, etalonas), 7 0 laipsnis: 0,701% (didžiausia paklaidos vertė, reikšmingas padidėjimas), 95 laipsnis: 1,150% (maksimali klaidos vertė, nuolatinis padidėjimas), 120 laipsnių: be signalo (visiškai nesėkmė).

(2) LCD ekrano našumas: 90 laipsnis: Šiek tiek pritemdytas, 95 laipsnis: simbolių negalima rodyti, 100 laipsnių: juodas ekranas.
(3) 485 Bendravimas: 85 laipsnis: Pirmasis nesėkmė, 110 laipsnis: dauguma nesėkmių, 120 laipsnių: visiškas nesėkmė.
(4) Kritinės temperatūros taškai: 95 laipsnis: Darbinė ribinė temperatūra (LCD didelio masto gedimas), 120 laipsnių: išsami funkcinio gedimo temperatūra, 150 laipsnių: apskaičiuota žalos ribinė temperatūra.
(5) Gedimo procesas: 70 laipsnio ~ 85 laipsnis: Atskirų mėginių ėmė žlugti, 95 laipsnis: gedimų skaičius žymiai padidėjo, 120 laipsnių laipsnis: Visi mėginiai visiškai nepavyko.
(6) Gebėjimas atsigauti: Kai temperatūra sumažėja iki 90 laipsnių, dauguma funkcijų atkuriama; Kai temperatūra krinta iki kambario temperatūros, dauguma mėginių normalizuojasi.

Remiantis sistemos patikimumo teorija, vienfazio išmaniųjų matuoklių matuoklis gali būti laikomas serijos sistema, sudaryta iš kelių vienetų modulių. Dėl bet kokio vieneto gedimo visa sistema gali sugesti. Remiantis „vonios efektu“, įrenginys, kuris pirmiausia nepavyksta patikimumo stiprinimo bandymo metu (RET), yra silpniausia sistemos dalis. Eksperimentiniai rezultatai rodo, kad LCD ekrano įrenginys yra komponentas, labiausiai jautrus temperatūrai vienfazio išmaniajame matuoklyje.

Remdamiesi reiškiniu, kad skystųjų kristalų skysčio kristalų ekranas išnyksta esant 95 laipsniams, o visi tiriami skaitikliai gali būti identifikuojami kaip nepavykę šioje temperatūroje, mes galime įvertinti 95 laipsnius kaip vienfazio išmaniojo matuoklio veikimo temperatūros ribą. Nors internetinė stebėjimo funkcija visiškai nepavyksta esant 120 ° C, dauguma bandomųjų dalių atsigavo, kai temperatūra sumažėja iki 90 laipsnių. Šis RET buvo nutrauktas 150 laipsnių (viršutinė aukštos ir žemos temperatūros riba kintama drėgnos šilumos bandymo kamera). Nuleidę iki kambario temperatūros, dauguma metrų išlaikė išsamų našumo testą ir atnaujino normalų veikimą. Galima daryti išvadą, kad išmaniojo matuoklio pažeidimo ribinė temperatūra turėtų būti aukštesnė nei 150 laipsnių.

Rezultatai rodo, kad bandomojo mėginio darbo riba yra 25K didesnė už projektavimo ribą, ir tarp žalos ribos ir darbo ribos yra didelis kraštas. Tai rodo, kad šiame RET naudojamas vienfazis išmanusis matuoklis turi didelį patikimumą ir gali išlaikyti stabilų veikimą atšiaurioje aplinkoje.

4 Išvada

Remiantis RET principu ir vienfazių išmaniųjų matuoklių savybėmis, buvo sukurtas ir atliktas aukštos temperatūros patikimumo patobulinimo testas. Testas patikrino istorinės duomenų analizės ir FMEA rezultatus ir manė, kad silpnos matuoklio jungtys buvo matavimo įrenginys, LCD ekrano ir 485 ryšio vienetas, tarp kurių LCD ekranas buvo silpniausias; Gedimo režimas esant aukštai temperatūrai buvo išmatuota tolerancijos paklaida, LCD ekrano gedimas ir 485 ryšio gedimas; Buvo nustatyta, kad aukštos temperatūros darbo riba yra 95 laipsniai, o žalos riba buvo didesnė nei 150 laipsnių. Sėkmingas šio RET įgyvendinimas ne tik patikrino bandymo plano įgyvendinamumą, bet ir pateikė pagrindą parametrų pasirinkimo ir saugos diapazono nustatymui vėlesnio pagreitinto gyvenimo testo nustatymui. Tuo pat metu jis padėjo pagrindą tolesniems išmaniųjų skaitiklių patikimumo patobulinimo testų tyrimams

Vienfazių išmaniųjų matuoklių patikimumo patobulinimo testo tyrimų tyrimas