【儀表網 行業深度】本文介紹了智能電能表多種壓力的可靠性測試方法的探討，主要有電壓力、環境壓力、通訊壓力。電壓力主要在不同電壓下、不同負載下進行頻繁上下電，同時可對上電和下電時間進行靈活設置的一種電壓力測試；環境壓力主要以不同溫度和濕度進行組合測試，通過一定數量和測試時間也可以增加其它壓力進行二次組合的方式；通訊壓力主要以紅外、RS485、載波等進行并行通訊測試；同時也可以把這三大壓力進行二次組合成混合壓力，比如在環境壓力下進行通訊測試等。通過多種壓力的可靠性測試，可提前發現問題，加以改善，來提升產品質量和可靠性的一種事前預防手段。
 

　　可靠性測試就是為了評估產品在規定的壽命期間內，在預期的使用、運輸或儲存等所有環境下，保持功能可靠性而進行的活動。是將產品暴露在自然的或人工的環境條件下經受其作用，以評價產品在實際使用、運輸和儲存的環境條件下的性能，并分析研究環境因素的影響程度及其作用機理。
 

　　通過運用各種環境試驗設備模擬氣候環境中的高溫、低溫、高溫高濕以及溫度變化等，加速并模擬產品在使用環境中的工況，充分驗證產品是否達到在研發、設計、制造中預期的質量目標，從而對產品整體及元器件的可靠性進行有效評估。
 

　　智能電能表的基本構成
 

　　智能電能表主要由外部結構含底殼、罩殼、端子及端蓋組成；內部由電子部分含電源模塊、LCD顯示模塊、計量模塊、通訊模塊等硬件模塊組成。
 

　　多壓力的可靠性測試
 

　　基于產品的功能以及應用場景，可以通過模擬現場工況采取多種壓力的方法加速測試產品的可靠性。
 

　　01
 

　　電壓力測試
 

　　試驗目的
 

　　模擬電網各種電壓和電流波動以及諧波干擾等用電環境，測試電能表在頻繁上下電時產品的硬件及功能的可靠性。
 

　　試驗方法
 

　　參考《IEC61000-4-11》電壓跌落測試等級及時間。見表1，表2，表3(也可自定義)
 

　　試驗過程可取一定數量的電能表，在常溫、高溫75℃或低溫-40℃，電壓在60%Un~120%Un，電流在0~Imax下進行測試。
 

　　試驗結果
 

　　在負載或無負載下，連續頻繁電壓跌落試驗，電能表不能死機、黑屏、電能突變、顯示白屏，相關事件記錄無異常；誤差和時鐘無異常；通訊和功能正常。
 

　　02
 

　　環境壓力
 

　　試驗目的
 

　　考核電能表在極限環境溫度、濕度的工作條件下運行，檢測產品的穩定性、可靠性。利用多組環境應力對產品及元器件的性能和功能進行測試，充分驗證產品的硬件電路設計以及器件選型的合理性提供依據。
 

　　試驗方法
 

　　試驗基于《IEC62059-31》的理論與加速模型設計，選取一定數量的樣本和試驗時間。結合電能表的工作溫度極限范圍和沿海地區的濕度，進行溫濕度組合成多種應力，根據惡劣工況設定成五組應力如表4。
 

 

　　檢查在不同環境應力下，電能表是否能正常工作、正常顯示、正常通訊以及計量精度與參數是否有異常。
 

　　03
 

　　通訊壓力測試
 

　　試驗目的
 

　　考核電能表的功能并行處理能力，可檢測軟件的健壯性以及產品在多任務下對資源請求的搶占情況下的極限壓力測試
 

　　試驗方法
 

　　參考《智能電能表軟件可靠性技術規范》6.2重要數據損壞與恢復試驗。可在常溫或高溫75℃下搭建紅外、RS485、載波、無線、以太網等并發通信實驗運行24小時(可自行設定時間)，使產品一直處于通信狀態。
 

　　過程中也可以對不同的波特率進行設置，分別通訊，計算出通信成功率。
 

　　試驗結果
 

　　檢查各路通訊狀態，抄讀各類數據及參變量是否正確，各功能是否正常等。同時可以統計每個通道的通信成功率，是否滿足要求。
 

　　結束語
 

　　本文針對智能電表的應用場景展開相應的電壓力測試、環境壓力測試、通訊壓力測試，目的是提前暴露產品的不足，增強產品在運行中的可靠性。以事后補救轉變成事前預防的思路展開可靠性測試的探討。
 

　　參考文獻
 

　　[1] IEC 61000-4-11 試驗和測量技術、電壓暫降、短時中斷及電壓變化
 

　　[2] IEC 62059-31-1 電計量設備可靠性
 

　　[3] GB/T 17215-9321-2016 電計量設備可信性 第311部分：溫度和濕度加速可靠性試驗
 

　　[4] DL/T 645-2007 多功能電能表通信協議
 

　　作者簡介
 

　　陳長基，海南電網公司工程師，從事電能計量，電力市場營銷等工作。