2017年11月3日，國(guó)家電網(wǎng)公司申請(qǐng)了一項(xiàng)國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利——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)明涉及計(jì)量設(shè)備運(yùn)行檢定檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于關(guān)鍵器件的智能電能表加速退化試驗(yàn)方法。

發(fā)明背景

智能電能表的可靠性是電能表質(zhì)量控制的重要內(nèi)容。可靠性試驗(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。可靠性驗(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(guò)退化程度未以整機(jī)失效的形式表現(xiàn)出來(lái)。因此這樣的可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)只是定性試驗(yàn)，無(wú)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。

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、元器件三個(gè)層面給出智能電能表的可靠性評(píng)價(jià)。

發(fā)明內(nèi)容

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(wèn)題;本發(fā)明設(shè)計(jì)的應(yīng)力組合和試驗(yàn)剖面可以有效激發(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。

圖為智能電能表加速退化試驗(yàn)剖面圖

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種基于關(guān)鍵器件的智能電能表加速退化試驗(yàn)方法，其特征在于：包括以下步驟：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);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。

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)，制定至少三組以上的溫、濕度應(yīng)力參數(shù)作為試驗(yàn)的應(yīng)力組合要求值;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(guò)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;5)按照GB/T 17215 .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。

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。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(guò)程中基本誤差改變量、試驗(yàn)過(guò)程中計(jì)量模塊參考電壓范圍、試驗(yàn)過(guò)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(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電壓改變量、負(fù)荷開(kāi)關(guān)接觸壓降改變量、485AB端的電壓改變量、光耦輸入輸出端電壓改變量、試驗(yàn)過(guò)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。

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。

所述溫、濕度應(yīng)力組合要求值為[70℃,85%RH]、[75℃,85%RH]、[80℃,85%RH]、[80℃ ,95%RH]、[85℃ ,85%RH]五組中的三組或三組以上，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)。

本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：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(lái)判斷電能表是否失效的加速退化試驗(yàn)方法，并根據(jù)這些電能表關(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)，可以讓試驗(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(méi)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)明可以大大縮短試驗(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(lái)源。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)剖面可以有效激發(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)可以保證及時(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。3 .本發(fā)明可以從元器件、模塊和整機(jī)三個(gè)方面給出可靠性評(píng)價(jià)結(jié)果。