一種基于關鍵器件的智能電能表加速退化試驗方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及計量設備運行檢定檢測技術領域，具體設及一種基于關鍵器件的智能 電能表加速退化試驗方法。
【背景技術】
[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?？煽啃栽囼灥钠款i在于；一 是試驗反映出的結(jié)果置信度不高；二是試驗時間太長、可操作性差。可靠性驗證試驗雖然已 有成熟的技術標準，但由于智能電能表是一種高可靠性、長壽命的產(chǎn)品，實驗室條件下可靠 性驗證方法一般只能得到失效率為零的結(jié)果。主要原因一是試驗時間不夠長，二是電能表 整機雖未失效，但其內(nèi)部關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 機失效的形式表現(xiàn)出來。因此該樣的可靠性驗證試驗只是定性試驗，無法定量地衡量智能 電能表的可靠性水平，此時就需要采用加速退化試驗方法進一步了解智能電能表模塊級或 元器件級的退化水平。
[0003] 本發(fā)明提出一種基于關鍵器件參數(shù)測試的智能電能表加速退化試驗的設計方法、 數(shù)據(jù)處理方法及可靠性評估方法，保證加速退化試驗的可實施性，評價結(jié)果可從整機、模 塊、元器件=個層面給出智能電能表的可靠性評價。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明提供一種基于關鍵器件的智能電能表加速退化 試驗方法。本發(fā)明設計的基于關鍵器件參數(shù)測試的方法改善了電能表失效判定方法，將失 效的著眼點從整機失效轉(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 對于普通加速退化試驗效果不明顯的問題；本發(fā)明設計的應力組合和試驗剖面可W有效激 發(fā)智能電能表關鍵器件的失效模式，使試驗在最少的時間內(nèi)獲得最好的效果。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明采用如下技術方案：
[0006] -種基于關鍵器件的智能電能表加速退化試驗方法，其特征在于：包括W下步 驟：
[0007] 1)試驗前，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；
[0008] 2)將抽樣的電能表掛在電能表檢定臺體上并放入步入式溫濕度試驗箱內(nèi)；試驗 測試項目包括電能表的功能性測試項目和電能表關鍵器件或部位的參數(shù)測試項目；所述電 能表的功能性測試項目由電能表檢定臺體實現(xiàn)，所述電能表關鍵器件或部位的參數(shù)測試項 目采用耐高溫測試排線將測試項目對應監(jiān)測部位的信號從電能表內(nèi)部引出至步入式溫濕 度試驗箱外，連接到相應的測試設備上；
[0009] 3)對抽樣的電能表同時施加電流值為額定最大電流的電應力，同時，制定至少S 組W上的溫、濕度應力參數(shù)作為試驗的應力組合要求值；
[0010] 4)在每一組溫、濕度應力組合下執(zhí)行試驗剖面的循環(huán)操作，直到滿足試驗截止條 件；試驗時，在各溫、濕度應力組合要求值保持過程中進行在線測試項目，溫、濕度回到固定 常溫、常濕條件下并待基本電流誤差穩(wěn)定后進行離線測試項目的測試；記錄各次離線測試、 在線測試的測試結(jié)果；
[0011] 5)按照GB/T17215. 931標準中的數(shù)據(jù)處理方法，計算出各組應力水平下各失效 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試項目為；基本誤差、日計時、啟動測試和潛動測試，該四 個項目在離線、在線測試時均進行測試。
[0013] 所述電能表關鍵器件或部位的參數(shù)測試項目中在線測試項目為：試驗過程中基本 誤差改變量、試驗過程中計量模塊參考電壓范圍、試驗過程中計量模塊參考電壓改變量、計 量模塊模擬信號幅值的改變量、秒脈沖誤差、秒脈沖誤差改變量、晶振頻率改變量、負荷開 關驅(qū)動電壓改變量、負荷開關接觸壓降改變量、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] 所述電能表關鍵器件或部位的參數(shù)測試項目中離線測試項目為；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] 所述的試驗剖面為：
[0017]1)加載溫、濕度應力參數(shù)前，對電能表在常溫常濕[25°C，60%R田環(huán)境條件下預 熱2小時，進行離線測試；
[0018] 2)加載溫、濕度應力參數(shù)至其中一組應力組合要求值，要求加載遵循從低溫到高 溫、從低濕度到高濕度的順序，對電能表施加85% -115%的額定電壓，保持5小時；溫度加 載時，溫變率為5°C/min;
[0019] 3)在溫、濕度應力參數(shù)保持的5小時期間，對電能表進行在線測試，且在線測試是 在溫、濕度應力參數(shù)穩(wěn)定2小時后開始測試；
[0020] 4)在溫、濕度應力參數(shù)保持5小時后，卸載溫、濕度應力參數(shù)恢復到常溫常濕 [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，對試驗表進行離線 測試；
[0021] 5)繼續(xù)加載下一組應力組合要求值，循環(huán)執(zhí)行步驟2)-4)，直到滿足試驗截止條 件。
[0022] 所述的試驗截止條件為；各個應力水平組合下，滿足W下兩條中的任意一條則試 驗停止：
[0023] 1)失效電能表達到投入樣本量的1/3W上；
[0024] 2)累積在線試驗時間達到300小時。
[00巧]所述測試設備包括四位半萬用表、時鐘精度測試儀、頻率測試儀、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測試儀和漏電流測試儀中的一種或多 種。
[0026] 本發(fā)明所達到的有益效果：
[0027]1.本發(fā)明改進了電能表可靠性加速試驗方法，提出了一種根據(jù)電能表的關鍵器件 或關鍵部位是否發(fā)生退化現(xiàn)象來判斷電能表是否失效的加速退化試驗方法，并根據(jù)該些電 能表關鍵器件或部位的工作特性給出了相對應的失效判定依據(jù)。將關鍵器件的退化程度作 為電能表失效的判定依據(jù)，可W讓試驗提早獲得失效數(shù)據(jù)，而不是被動等待電能表整機失 效。整機失效往往需要更多的時間，而且通常試驗時間結(jié)束也不會得到失效數(shù)據(jù)。本發(fā)明充 分利用了試驗條件下高溫高濕應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)， 使試驗得到的失效數(shù)據(jù)判定更加合理，避免了試驗結(jié)束后由于整機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。由于加速試驗需要耗費大量的樣本和時 間，而本發(fā)明可W大大縮短試驗時間，在使用相同數(shù)量的樣本的情況下用相對短的時間即 可得到失效數(shù)據(jù)，為電能表的可靠性評價提供數(shù)據(jù)來源。
[0028] 2.本發(fā)明設計的可靠性加速試驗方法的應力組合方式、試驗剖面可W有效激發(fā)智 能電能表關鍵器件的失效模式，離線、在線測試的項目設計可W保證及時有效地獲得失效 數(shù)據(jù)，確保試驗在相對短的時間內(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=個方面給出可靠性評價結(jié)果。
【附圖說明】
[0030] 圖1為智能電能表加速退化試驗剖面圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。W下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明 的技術方案，而不能W此來限制本發(fā)明的保護范圍。
[0032] 一種基于關鍵器件的智能電能表加速退化試驗方法，包括W下步驟：
[003引1)試驗前，將同一批次的待檢電能表進行分組抽樣；本實施例中根據(jù)規(guī)程化T830中的備選方案，對總數(shù)1000臺W上進行抽樣，優(yōu)選地分為5組，每組抽樣至少42臺，抽樣臺 數(shù)不宜過多，W控制試驗成本；
[0034] 2)將抽樣出的電能表掛在檢定臺體上，并將該檢定臺體推入步入式溫濕度試驗箱 內(nèi)進行試驗；試驗測試項目包括電能表的功能性測試項目和電能表關鍵器件或部位的參數(shù) 測試項目。功能性測試項目有：基本誤差、日計時、啟動測試、潛動測試。電能表關鍵器件 或部位的參數(shù)測試項目中在線測試項目為；試驗過程中基本誤差改變量、試驗過程中計量 模塊參考電壓范圍、試驗過程中計量模塊參考電壓改變量、計量模塊模擬信號幅值的改變 量、秒脈沖誤差、秒脈沖誤差改變量、晶振頻率改變量、負荷開關驅(qū)動電壓改變量、負荷開關 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；電能表關鍵器件或部位的參 數(shù)測試項目中離線測試項目為：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。該些測試項目是根據(jù)電能表易失效的關鍵器件的工作特性參數(shù)而選擇的，該些測試項 目可W在試驗中指示電能表內(nèi)部關鍵器件的退化程度。
[00巧]功能性測試項目屬常規(guī)測試項目，直接由電能表檢定臺體引出的信號線連接到電 能表檢定標準裝置進行測試。電能表關鍵器件或部位的參數(shù)測試項目為本發(fā)明新增測試項 目，除"試驗過程中基本誤差改變量"之外，其他項目需用耐高溫測試排線將測試項目對應 監(jiān)測部位的信號從電能表內(nèi)部引出至高低溫箱外，連接到相應的測試設備上。例如"試驗過 程中計量模塊參考電壓改變量"測試項目，可將測試線的一端焊在電能表內(nèi)部計量巧片的 Vuf管腳，另一端引出到高低溫箱外部，試驗過程中定時用四位半萬用表進行測試。其他還 需使用到的測試儀包括：時