Recherche de test d'amélioration des compteurs intelligents monophasés

 

 

En tant qu'infrastructure du système de collecte d'informations sur le réseau intelligent, les compteurs intelligents monophasés ont les caractéristiques de fournir des services opportuns et efficaces aux résidents. Si la fiabilité des compteurs intelligents est médiocre, elle affectera non seulement sérieusement le fonctionnement du réseau intelligent, entraînant d'énormes coûts de remplacement des compteurs, mais peut également entraîner des litiges électriques. Par conséquent, il est crucial d'évaluer et d'améliorer la fiabilité des compteurs intelligents monophasés pour l'ensemble du système de réseau intelligent. Afin d'étudier la fiabilité des compteurs intelligents monophasés, nous avons choisi la méthode des tests de vie accélérés (ALT), qui est une méthode efficace, efficace et largement utilisée pour l'évaluation de la vie et la recherche de fiabilité des produits de haute technologie. Cependant, avant les tests, nous devons déterminer la plage de sécurité du test de vie accéléré (ALT) et le mode de défaillance le plus probable du compteur intelligent sous contrainte synthétique.

 

Le compteur intelligent monophasé est un produit de haute technologie avec les caractéristiques d'une fiabilité élevée et d'une durée de vie à longue durée de service. Il est gênant et qui prend du temps à effectuer un test d'évaluation de la fiabilité dans des conditions de travail normales. En revanche, le test d'amélioration de la fiabilité, en tant que test de stimulation du stress environnemental, a été largement étudié par des chercheurs au pays et à l'étranger depuis la fin du 20e siècle. Un grand nombre de résultats expérimentaux montrent que RET peut rapidement exposer le mode de défaillance du produit, déterminer efficacement la limite de travail et la limite de dégâts du produit, puis fournir une plage de sécurité pour le test de vie accéléré ultérieur en fonction de la limite de travail. De nos jours, d'innombrables exemples RET ont été étendus avec succès aux domaines des communications, de l'énergie, de la médecine, de l'électronique, de l'instrumentation, etc., améliorant la fiabilité des produits, raccourcissant le cycle de conception et de production et réalisant des avantages économiques importants. Cependant, il n'y a pas de système complet pour une analyse complète de la fiabilité des compteurs intelligents. Zhejiang Reallin Electron Co., Ltd explore la méthode RET des compteurs intelligents monophasés, dans le but d'explorer le mode de défaillance et la limite de produit sous l'action d'une contrainte complète. Il s'agit d'une tentative bénéfique de RET pour les compteurs intelligents monophasés, qui fournit une base scientifique pour la recherche ultérieure et l'amélioration de la fiabilité des produits de compteur intelligent dans l'industrie.

 

Le test d'amélioration de la fiabilité (RET) est un test de stress environnemental basé sur la théorie de la physique des défaillances et la prise du mode de défaillance du produit comme objet de recherche. Le test détecte rapidement les défauts potentiels en augmentant progressivement la contrainte environnementale unique ou combinée qui est beaucoup plus défavorable que la condition de contrainte normale, raccourcissant ainsi le temps de test et augmentant l'efficacité. Son objectif principal est de déterminer les liens faibles et les modes de défaillance sous la contrainte combinée et d'explorer la limite de fonctionnement et la limite de défaillance du produit.

 

Figure 1 Diagramme structurel d'un compteur intelligent monophasé

 

Sur la base des résultats de l'analyse historique des données et du mode de défaillance et de l'analyse des effets (FMEA), nous avons constaté que la fonction de ce compteur intelligent monophasé est facilement affectée par la contrainte de température dans l'environnement de travail naturel. La température inappropriée peut provoquer une variété d'échecs, tels que les erreurs de mesure, la défaillance de la lumière des indicateurs, l'affichage de l'anomalie et l'interruption de communication.

 

L'étude a révélé que l'unité de mesure, l'affichage LCD et le module de communication 485 sont les principaux liens faibles. La basse température affecte principalement l'affichage LCD, tandis que la température élevée a un impact plus important sur l'ensemble, en particulier les composants électroniques, ce qui peut provoquer des changements physiques et des dommages cumulatifs.

 

En résumé, une température élevée est identifiée comme un facteur de contrainte clé affectant la fiabilité du compteur. Sur la base de ces résultats, nous avons sélectionné un compteur d'énergie intelligent monophasé pour un test d'amélioration de fiabilité à haute température (RET) pour étudier plus loin l'impact de la température sur les performances du compteur et fournir une base scientifique pour améliorer sa fiabilité.

 

2.2 RET à haute température du compteur intelligent monophasé

 

Le RET sur le compteur intelligent monophasé subit un test de température de pas, qui applique en continu une contrainte de pas à haute température à l'instrument de test. Le test ne s'arrêtera pas tant que le niveau de contrainte atteindra la limite de dégâts ou la limite maximale de l'instrument de test. Pendant le test, les paramètres de performance clés du compteur intelligent sont surveillés en temps réel et son mode de défaillance est enregistré. Ensuite, grâce à l'analyse des données de test, sa limite de travail et sa limite de dommages à haute température sont déterminées.

 

Catégorie de paramètres	Nom du paramètre	Valeur du paramètre	Description
Caractéristiques électriques	Tension de référence	220V	Tension de travail standard
	Spécifications actuelles	5(60)A	Courant de base 5A, maximum 60A
	Niveau de précision	Niveau 1	Convient à la mesure de l'énergie active
	Gamme de fréquences	(50 ± 2,5) Hz	Applicable au réseau électrique standard
	Consommation d'énergie au repos	<1.5W,10VA	Conception de consommation d'énergie faible
Adaptabilité environnementale	Température de fonctionnement	-25 Degré ~ 60 degrés -40 Degré de degré ~ 70 degrés degrés	Plage de températures de spécification
	Humidité relative	<95%	Température de fonctionnement extrême
Fiabilité	MTTF	Supérieur ou égal à 10 ans	Le temps moyen entre les échecs

 

2.2.1 Présentation de l'étape à haute température RET

 

Cette étude ne considère que l'influence de la température élevée et adopte le schéma suivant: à l'exception des paramètres de température, d'autres paramètres sont définis en fonction des valeurs de paramètres techniques indiquées dans le tableau 1. La plage de température normale du compteur intelligent est -25 degré ~ +60 degré, et la plage de limite de travail est -40 de degré ~ {+70 degré, donc le degré.

 

Étant donné que la limite de travail recommandée de la puce à l'intérieur du compteur est généralement comprise entre 80 degrés ~ 85 degrés, l'étape de température est uniformément réglée à 5 degrés et que le taux de variation de la température est contrôlé en dessous de 2,5 degrés \/ min. Afin d'observer pleinement l'influence de la température sur le compteur, chaque niveau de température est maintenu pendant 30 minutes.

 

La figure 3 montre le processus du test RET à haute température à haute température. Pendant le test, la température augmente en continu jusqu'à ce que toutes les pièces de test échouent à un certain niveau de température (t +1, je suis supérieur ou égal à 1). Ensuite, la température est réduite au niveau précédent (Ti). Si tous les éléments de test peuvent fonctionner normalement au niveau Ti, Ti +1 est déterminé comme la température de limite de travail. Après avoir déterminé la limite de travail, continuez à tester pour explorer la limite de dégâts. La méthode consiste à effectuer des tests plus détaillés dans la plage de température près de la limite de travail. Par exemple, si la pièce d'essai ne peut pas reprendre le fonctionnement normal après être resté à la température TJ pendant 30 minutes, TJ peut être identifié comme la température de limite de dommage. Si la pièce d'essai peut reprendre un fonctionnement normal, continuez d'augmenter le test de température jusqu'à ce que la limite de température maximale de l'équipement de test soit atteinte.

 

 

Cette méthode peut déterminer avec précision la limite de travail et la limite de dégâts des compteurs intelligents, fournissant des données clés pour évaluer leur fiabilité à haute température.

 

2.2.2 Éléments de test

 

Sur la base de l'instrument de test et de la capacité de la chambre de test, 16 compteurs intelligents monophasés ont été sélectionnés comme échantillons de test. Ce RET comprend trois étapes: Premièrement, un test global d'évaluation des performances est effectué avant RET pour garantir que tous les éléments d'essai sont qualifiés. Deuxièmement, les éléments de surveillance en ligne utilisés pendant RET sont utilisés pour explorer les tendances changeantes des liens faibles des compteurs intelligents monophasés. Enfin, après RET, un test complet d'évaluation des performances est effectué à température ambiante et les données de test sont enregistrées en temps réel. Les éléments de test de chaque étape sont illustrés à la figure 4.

3. Analyse des résultats des tests

(1) Changement d'erreur de mesure: 23 degré: 0. 151% (valeur d'erreur maximale, référence), 7 0 degré: 0,701% (valeur d'erreur maximale, augmentation significative), 95 degrés: 1,150% (valeur d'erreur maximale, augmentation continue), 120 degrés: pas de signal (échec complet).

(2) Performance de l'écran LCD: 90 degrés: légèrement abattu, 95 degrés: les caractères ne peuvent pas être affichés, 100 degrés: écran noir.
(3) 485 Communication: 85 degrés: premier échec, 110 degrés: la plupart des échecs, 120 degrés: échec complet.
(4) Points de température critiques: 95 degrés: température de limite de fonctionnement (défaillance de l'écran LCD à grande échelle), 120 degrés: température complète de défaillance fonctionnelle, 150 degrés: température de limite de dommage estimée.
(5) Processus de défaillance: 70 degrés ~ 85 degrés: les échantillons individuels ont commencé à échouer, 95 degrés: le nombre d'échecs a augmenté de manière significative, 120 degrés: tous les échantillons ont complètement échoué.
(6) Capacité de récupération: lorsque la température tombe à 90 degrés, la plupart des fonctions sont restaurées; Lorsque la température tombe à température ambiante, la plupart des échantillons reviennent à la normale.

 

Selon la théorie de la fiabilité du système, le compteur intelligent monophasé peut être considéré comme un système série composé de plusieurs modules unitaires. Toute panne d'unité peut entraîner l'échec de l'ensemble du système. Sur la base de «l'effet de baignoire», l'unité qui échoue en premier pendant le test d'amélioration de la fiabilité (RET) est la partie la plus faible du système. Les résultats expérimentaux montrent que l'unité d'affichage LCD est le composant le plus sensible à la température dans le compteur intelligent monophasé.

 

Sur la base du phénomène que l'affichage des cristaux liquides LCD disparaît à 95 degrés et tous les compteurs testés peuvent être identifiés comme étant échoué à cette température, nous pouvons estimer 95 degrés comme la limite de température de fonctionnement du compteur intelligent monophasé. Bien que la fonction de surveillance en ligne échoue complètement à 120 ° C, la plupart des pièces de test se sont rétablies lorsque la température tombe à 90 degrés. Ce RET a été interrompu à 150 degrés (la limite supérieure de la chambre d'essai de chaleur humide alternée à haute et basse température). Après avoir chuté à température ambiante, la plupart des compteurs ont réussi le test complet des performances et ont repris un fonctionnement normal. On peut en déduire que la température de limite de dommage du compteur intelligent doit être supérieure à 150 degrés.

 

Les résultats montrent que la limite de travail de l'échantillon d'essai est de 25k plus élevée que la limite de conception, et il y a une grande marge entre la limite de dégâts et la limite de travail. Cela montre que le compteur intelligent monophasé utilisé dans ce RET a une fiabilité élevée et peut maintenir un fonctionnement stable dans des environnements difficiles.

 

4 Conclusion

 

Sur la base du principe RET et des caractéristiques des compteurs intelligents monophasés, un test d'amélioration de la fiabilité à haute température a été conçu et réalisé. Le test a vérifié les résultats de l'analyse historique des données et de la FMEA, et pensait que les liens faibles du compteur étaient l'unité de mesure, l'unité d'affichage LCD et l'unité de communication 485, parmi laquelle l'affichage LCD était le plus faible; Le mode de défaillance à haute température a été mesuré par une erreur de tolérance, une défaillance d'affichage de l'écran LCD et une défaillance de la communication 485; La limite de travail à haute température a été déterminée à 95 degrés et la limite de dommages était supérieure à 150 degrés. La mise en œuvre réussie de ce RET a non seulement vérifié la faisabilité du plan de test, mais a également fourni une base pour la sélection de la sélection des paramètres et la plage de sécurité du test de vie accéléré ultérieur. Dans le même temps, il a jeté les bases de recherches supplémentaires sur les tests d'amélioration de la fiabilité des compteurs intelligents