【论文精选】浅谈智能电能表的多种压力测试
- 2023/6/28 11:55:24 21506
- 来源：陈长基 海南电网
【仪表网 行业深度】本文介绍了智能电能表多种压力的可靠性测试方法的探讨，主要有电压力、环境压力、通讯压力。电压力主要在不同电压下、不同负载下进行频繁上下电，同时可对上电和下电时间进行灵活设置的一种电压力测试；环境压力主要以不同温度和湿度进行组合测试，通过一定数量和测试时间也可以增加其它压力进行二次组合的方式；通讯压力主要以红外、RS485、载波等进行并行通讯测试；同时也可以把这三大压力进行二次组合成混合压力，比如在环境压力下进行通讯测试等。通过多种压力的可靠性测试，可提前发现问题，加以改善，来提升产品质量和可靠性的一种事前预防手段。
可靠性测试就是为了评估产品在规定的寿命期间内，在预期的使用、运输或储存等所有环境下，保持功能可靠性而进行的活动。是将产品暴露在自然的或人工的环境条件下经受其作用，以评价产品在实际使用、运输和储存的环境条件下的性能，并分析研究环境因素的影响程度及其作用机理。
通过运用各种环境试验设备模拟气候环境中的高温、低温、高温高湿以及温度变化等，加速并模拟产品在使用环境中的工况，充分验证产品是否达到在研发、设计、制造中预期的质量目标，从而对产品整体及元器件的可靠性进行有效评估。
智能电能表的基本构成
智能电能表主要由外部结构含底壳、罩壳、端子及端盖组成；内部由电子部分含电源模块、LCD显示模块、计量模块、通讯模块等硬件模块组成。
多压力的可靠性测试
基于产品的功能以及应用场景，可以通过模拟现场工况采取多种压力的方法加速测试产品的可靠性。
01
电压力测试
试验目的
模拟电网各种电压和电流波动以及谐波干扰等用电环境，测试电能表在频繁上下电时产品的硬件及功能的可靠性。
试验方法
参考《IEC61000-4-11》电压跌落测试等级及时间。见表1，表2，表3(也可自定义)
试验过程可取一定数量的电能表，在常温、高温75℃或低温-40℃，电压在60%Un~120%Un，电流在0~Imax下进行测试。
试验结果
在负载或无负载下，连续频繁电压跌落试验，电能表不能死机、黑屏、电能突变、显示白屏，相关事件记录无异常；误差和时钟无异常；通讯和功能正常。
02
环境压力
试验目的
考核电能表在极限环境温度、湿度的工作条件下运行，检测产品的稳定性、可靠性。利用多组环境应力对产品及元器件的性能和功能进行测试，充分验证产品的硬件电路设计以及器件选型的合理性提供依据。
试验方法
试验基于《IEC62059-31》的理论与加速模型设计，选取一定数量的样本和试验时间。结合电能表的工作温度极限范围和沿海地区的湿度，进行温湿度组合成多种应力，根据恶劣工况设定成五组应力如表4。
试验结果
检查在不同环境应力下，电能表是否能正常工作、正常显示、正常通讯以及计量精度与参数是否有异常。
03
通讯压力测试
试验目的
考核电能表的功能并行处理能力，可检测软件的健壮性以及产品在多任务下对资源请求的抢占情况下的极限压力测试
试验方法
参考《智能电能表软件可靠性技术规范》6.2重要数据损坏与恢复试验。可在常温或高温75℃下搭建红外、RS485、载波、无线、以太网等并发通信实验运行24小时(可自行设定时间)，使产品一直处于通信状态。
过程中也可以对不同的波特率进行设置，分别通讯，计算出通信成功率。
试验结果
检查各路通讯状态，抄读各类数据及参变量是否正确，各功能是否正常等。同时可以统计每个通道的通信成功率，是否满足要求。
结束语
本文针对智能电表的应用场景展开相应的电压力测试、环境压力测试、通讯压力测试，目的是提前暴露产品的不足，增强产品在运行中的可靠性。以事后补救转变成事前预防的思路展开可靠性测试的探讨。
参考文献
[1] IEC 61000-4-11 试验和测量技术、电压暂降、短时中断及电压变化
[2] IEC 62059-31-1 电计量设备可靠性
[3] GB/T 17215-9321-2016 电计量设备可信性 第311部分：温度和湿度加速可靠性试验
[4] DL/T 645-2007 多功能电能表通信协议
作者简介
陈长基，海南电网公司工程师，从事电能计量，电力市场营销等工作。
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