Nutikavõrgu võtmekomponendina on ühefaasiliste nutikate arvelite usaldusväärsus üha enam tähelepanu pööranud. Reaallin kasutas ühefaasiliste nutikate arvelite usaldusväärsuse suurendamise testimise (RET) meetodit. Ajaloolise andmete analüüsi ning tõrkerežiimi ja efektide analüüsi (FMEA) kaudu tuvastati peamised tundlikud pinged ja nõrgad sidemed, mis mõjutavad ühefaasiliste nutikate arvelite usaldusväärsust. Tuginedes usaldusväärsuse teooriale ja koos State Gridi ühefaasiliste nutikate arvestite tehniliste omadustega, kavandati ja rakendati kõrgtemperatuuriga usaldusväärsuse täiustamise testiskeem. Testi tulemused näitavad, et see meetod võib tõrkerežiimi tundlikes töötingimustes tõhusalt paljastada ning määrata tööpiirangu ja kahjustuse piiri. See uuring annab usaldusväärse aluse järgnevate kiirendatud elutestide ohutusvahemikule ja annab aluse nutikate arvestite usaldusväärsuse uurimisele.
Märksõnad:ühefaasiline nutikas arvesti; usaldusväärsuse suurendamise test; Kõrge temperatuuri astme stressi test
Sisu
1.Mis on ühefaasiline nutiarvesti
2. Allitavuse täiustamise test
2.1 Ühefaasiline nutitemõõtur RET
2.2 Ühefaasiline nutika arvesti kõrge temperatuur RET
2.2.1 Kõrge temperatuuri astme reT ülevaade
2.2.2 Testiüksused
3.Test tulemuste analüüs
4 Järeldus
1. Mis on ühefaasiline nutikas arvesti?
2. Usaldusväärsuse suurendamise test
Spetsifikatsiooni piir on meie toodetud arvesti poolt pakutava piiri tüüp. Eeldatakse, et toode töötab selle piires. Kujunduspiirang on piir, milles toode saab korralikult töötada. Erinevust disaini ja spetsifikatsiooni piiri vahel nimetatakse disainimarginaaliks. Tööpiirang on normaalse töö ja tõrke vaheline jagamisjoon, mille alusel toode ei õnnestu ja see võib täita klientide põhinõudeid toote kvaliteedi ja funktsiooni osas. Kiirendatud eluea testimine viiakse tavaliselt läbi selle piiri piires. Hävitamispiirang viitab vahemikule, milles toode saab töötada ilma pöördumatu rikketa. Usaldusväärsuse suurendamise testimist kasutatakse tavaliselt toote hävitamise piiri määramiseks.
RET võtab tavaliselt kasutusele sammu stressi testi meetodi. Pinge tüüp võib olla keskkonnapinge, näiteks vibratsioon, temperatuur, niiskus, soolapihustus jne või tööpinge, näiteks pinge, toiteallika jne. Katse ajal rakendatakse pinge taset madalalt kõrgelt ja iga pinge taset tuleb teatud aja jooksul säilitada. Testi ei peata enne, kui kõik isendid ebaõnnestuvad.
2.1Single-faas Smart Meter RET
Ühefaasilise nutika arvesti nõrgad punktid ja tundlik stress
Nutikas arvesti on elektrienergia arvesti, millel on sellised funktsioonid nagu elektrienergia mõõtmine, teabe ladustamine, töötlemise vahetus, võrguühendus, reaalajas jälgimine ja automaatne juhtimine. Selles katses kasutatud ühefaasiline nutiarveter koosneb proovivõtu- ja mõõtmisüksusest, mikrokontrolleri seast (MCU), LCD-ekraaniüksusest, kommunikatsiooniüksusest, toiteallikast ja muudest ühikumoodulitest. Ühefaasilise nutika arvesti struktuurne skemaatiline diagramm on näidatud joonisel 2. Kasutatav ühefaasiline nutikas arvesti koosneb proovivõtu- ja mõõtmisüksusest, mikrokontrolleri üksusest (MCU), LCD-ekraaniüksusest, kommunikatsiooniüksusest, toiteallikast ja muudest ühikumoodulitest. Ühefaasilise nutika arvesti struktuurne skemaatiline diagramm on näidatud joonisel 1.
Ajaloolise andmete analüüsi ja tõrkerežiimi ja efektide analüüsi (FMEA) tulemuste põhjal leidsime, et selle ühefaasilise nutika arvesti funktsiooni mõjutab temperatuuripinge looduslikus töökeskkonnas hõlpsalt. Ebaõhutu temperatuur võib põhjustada mitmesuguseid tõrkeid, näiteks mõõtmisvigu, indikaatori valguse rikke, kuvamise kõrvalekaldeid ja suhtlemis katkestamist.
Uuringus leiti, et peamised nõrgad lingid on mõõteüksus, LCD -ekraan ja 485 kommunikatsioonimoodul. Madal temperatuur mõjutab peamiselt LCD -kuvamist, samas kui kõrgel temperatuuril on suurem mõju tervikule, eriti elektroonilistele komponentidele, mis võivad põhjustada füüsilisi muutusi ja kumulatiivseid kahjustusi.
Kokkuvõtlikult tuvastatakse kõrge temperatuur kui arvesti usaldusväärsust mõjutav peamine pingetegur. Nende leidude põhjal valisime kõrge temperatuuri töökindluse suurendamise testi (RET) jaoks ühefaasilise nutika energiamõõturi, et täiendavalt uurida temperatuuri mõju arvesti jõudlusele ja pakkuda teaduslikku alust selle usaldusväärsuse parandamiseks.
2.2 Ühefaasilise nutika arvesti kõrge temperatuuriga reT
Ühefaasilise nutika arvesti RET läbib astmetemperatuuri testi, mis rakendab pidevalt testinstrumendile kõrge temperatuuriga astmelist stressi. Test ei peatu enne, kui stressitase jõuab katseinstrumendi kahjustuse piirile või maksimaalse piiri. Testi ajal jälgitakse nutika arvesti peamisi jõudlusparameetreid reaalajas ja selle tõrkerežiim registreeritakse. Seejärel määratakse katseandmete analüüsi kaudu selle tööpiirang ja kahjustuspiirang kõrgel temperatuuril.
| Parameetrite kategooria | Parameetri nimi | Parameetri väärtus | Kirjeldus |
| Elektrilised omadused | Võrdluspinge | 220V | Standardne tööpinge |
| Praegune spetsifikatsioon | 5(60)A | Põhivool 5A, maksimaalne 60A | |
| Täpsustase | 1. tase | Sobib aktiivse võimsuse mõõtmiseks | |
| Sagedusvahemik | (50 ± 2,5) Hz | Rakendatav standardses elektrivõrgus | |
| Quiescent energiatarve | <1.5W,10VA | Väike energiatarbimise disain | |
| Keskkonnaalane kohanemisvõime | Töötemperatuur | -25 kraad ~ 60 kraad -40 kraad ~ 70 kraadi kraad |
Spetsifikatsioonitemperatuuri vahemik |
| Suhteline õhuniiskus | <95% | Äärmine töötemperatuur | |
| Usaldusväärsus | Mttf | Suurem kui 10 aastat | Keskmine aeg ebaõnnestumiste vahel |
2.2.1 Ülevaade kõrge temperatuuri astmest Ret
Selles uuringus käsitletakse ainult kõrge temperatuuri mõju ja võtab vastu järgmise skeemi: välja arvatud temperatuuriparameetrid, muid parameetreid seatakse vastavalt tabelis 1 näidatud tehniliste parameetrite väärtustele. Nutikas arvesti normaalne temperatuurivahemik on -25 kraad ~ {+60 kraadi ja tööpiirangu vahemik on {3} aste {4 {4, kui {4, {4, {4, {4 {4 aste {4, on {4 aste {4 aste {4 aste {4 aste {{{4 aste {{4} aste {{3} aste {4 aste {4 {4 aste {4} aste {{3} aste {4 {4 {4} aste {{4} aste {4 {4 {4 {4} aste {{4 {4} aste.
Arvestades, et kiibi soovitatav tööpiirang on tavaliselt arvesti sees vahemikus 80 kraadi ~ 85 kraadi, on temperatuuri samm ühtlaselt seatud 5 kraadi ja temperatuuri muutmise kiirust kontrollitakse alla 2,5 kraadi \/min. Temperatuuri mõju täielikuks jälgimiseks arvestile hoitakse iga temperatuuri taset 30 minutit.
Joonis 3 näitab sammu kõrge temperatuuri RET -testi protsessi. Katse ajal tõstetakse temperatuuri pidevalt, kuni kõik testitükid ebaõnnestuvad teatud temperatuuri tasemel (t +1, I suurem või võrdne 1). Seejärel vähendatakse temperatuur eelmisele tasemele (TI). Kui kõik katsetükid võivad normaalselt TI -l töötada, määratakse Ti +1 tööpiirangutemperatuurina. Pärast tööpiirangu määramist jätkake testimist, et uurida kahju piiri. Meetod on viia üksikasjalikumate testide läbiviimine temperatuurivahemikus tööpiiri lähedal. Näiteks kui katsetükk ei saa pärast temperatuuri TJ -s 30 minutit püsimist normaalset tööd jätkata, saab TJ tuvastada kahjustuse piiri temperatuurina. Kui katsetükk suudab normaalset tööt jätkata, jätkake temperatuurikatse tõstmist, kuni on saavutatud maksimaalne temperatuuri piir.
See meetod saab täpselt kindlaks määrata nutikate arvelite tööpiirangu ja kahjustuse piiri, pakkudes peamisi andmeid nende kõrge temperatuuri usaldusväärsuse hindamiseks.
2.2.2 Testiüksused
Testinstrumendi ja testkambri mahu põhjal valiti proovideks 16 ühefaasilise nutika arvest. See RET sisaldab kolme sammu: esiteks viiakse enne RET -i üldist jõudluse hindamise testi, et tagada kõigi katsetükkide kvalifikatsioon. Teiseks kasutatakse RET-i ajal kasutatavaid veebipõhiseid jälgimisüksusi ühefaasiliste nutikate arvestite nõrkade linkide muutuvate suundumuste uurimiseks. Lõpuks, pärast RET -i, viiakse toatemperatuuril läbi põhjalik jõudluse hindamise test ja katseandmed registreeritakse reaalajas. Iga etapi testiüksused on näidatud joonisel 4.
3. Testi tulemuste analüüs
Joonis 5. Mõõtmisvigade statistika erinevatel temperatuurietappidel
| Temperatuur (kraad) | Veavahemik (%) | Keskmine viga (%) | LCD -ekraan | 485 suhtlus | Üldstaatus |
| 23 | 0.00~0.15 | 0.04 | ⭕ | ⭕ | ⭕ |
| 70 | 0.30~0.70 | 0.45 | ⭕ | ⭕ | ⭕ |
| 75 | 0.30~0.80 | 0.60 | ⭕ | ⭕ | ⭕ |
| 80 | 0.40~1.00 | 0.70 | ⭕ | ⭕ | ⭕ |
| 85 | 0.50~1.05 | 0.70 | ⭕ | △ | △ |
| 90 | 0.55~1.10 | 0.75 | △ | △ | ▲ |
| 95 | 0.60~1.15 | 0.80 | ■ | △ | ■ |
| 100 | 0.65~1.20 | 0.85 | ● | △ | ■ |
| 110 | 0.70~1.25 | 0.90 | ● | ■ | ■ |
| 120 | \ | \ | ● | ● | ● |
| 130 | \ | \ | ● | ● | ● |
| 150 | \ | \ | ● | ● | ● |
| MÄRKUS: ⭕Normaalne; ● täielik ebaõnnestumine | |||||
Tabel 2 RET -temperatuuri ja arvesti jõudluse suhe
(1) Mõõtmisviga Muutus: 23 kraad: 0. 151% (maksimaalne vea väärtus, võrdlusalus), 7 0 kraad: 0,701% (maksimaalne vea väärtus, oluline suurenemine), 95 kraadi: 1,150% (maksimaalne vea väärtus, pidev suurenemine), 120 kraadi: 120 kraadi (täielikku tõrket).
(2) LCD kuvaritulemus: 90 kraadi: kergelt tuhm, 95 kraadi: tähemärke ei saa kuvada, 100 kraadi: must ekraan.
(3) 485 Suhtlus: 85 kraadi: esimene tõrge, 110 kraadi: enamik ebaõnnestumisi, 120 kraadi: täielik ebaõnnestumine.
(4) Kriitilised temperatuuripunktid: 95 kraadi: tööpiirangitemperatuur (LCD suuremahuline rike), 120 kraadi: põhjalik funktsionaalse rikke temperatuur, 150 kraadi: hinnanguline kahjustuse piirmäär.
(5) Rikkeprotsess: 70 kraadi ~ 85 kraadi: üksikud proovid hakkasid ebaõnnestuma, 95 kraadi: ebaõnnestumiste arv suurenes märkimisväärselt, 120 kraadi: kõik proovid ebaõnnestusid täielikult.
(6) Taastumisvõime: kui temperatuur langeb 90 kraadi, taastatakse enamik funktsioone; Kui temperatuur langeb toatemperatuurini, normaliseerub enamik proove.
Süsteemi usaldusväärsuse teooria kohaselt võib ühefaasilist nutikat arvesti pidada seeriasüsteemiks, mis koosneb mitmest ühiku moodulist. Mis tahes ühiku rike võib põhjustada kogu süsteemi ebaõnnestumise. "Vanni efekti" põhjal on süsteemi nõrgem osa, mis usaldusväärsuse suurendamise testi ajal kõigepealt ebaõnnestub. Eksperimentaalsed tulemused näitavad, et LCD-ekraaniüksus on ühefaasilise nutika arvesti temperatuurile kõige vastuvõtlikum komponent.
Tuginedes nähtuse põhjal, et LCD vedelkristallide ekraan kaob 95 kraadi juures ja kõiki testitud arvestid saab tuvastada kui sellel temperatuuril ebaõnnestunud, saame hinnata 95 kraadi ühefaasilise nutika arvesti töötemperatuuri piirmäärana. Kuigi veebipõhise jälgimisfunktsioon ebaõnnestub täielikult 120 ° C juures, on enamik katsetükke taastunud, kui temperatuur langeb 90 kraadi. See RET lõpetati 150 kraadi juures (kõrge ja madala temperatuuri vahelduva niiske soojuskambri ülemine piir). Pärast toatemperatuurile langemist läbis suurem osa meetritest tervikliku jõudluskatse ja jätkas normaalse töö. Võib järeldada, et nutika arvesti kahjustuste piirtemperatuur peaks olema suurem kui 150 kraadi.
Tulemused näitavad, et katseproovi tööpiirang on 25K kõrgem kui projekteerimispiirist ning kahjustuse ja tööpiirangu vahel on suur varu. See näitab, et selles RET-is kasutatud ühefaasilisel nutiarveril on kõrge usaldusväärsus ja see võib säilitada stabiilse töö karmides keskkondades.
4 Järeldus
RET-põhimõtte ja ühefaasiliste nutikate arvelite omaduste põhjal kavandati ja viidi läbi kõrgtemperatuuriga usaldusväärsuse parandamise test. Test kontrollis ajalooliste andmete analüüsi ja FMEA tulemusi ning uskus, et arvesti nõrgad sidemed olid mõõteüksus, LCD kuvamisüksus ja 485 kommunikatsiooniüksus, mille hulgas oli LCD -ekraan kõige nõrgem; Kõrge temperatuuri all olev tõrkerežiim mõõdeti tolerantsi, vedelkristallekraani kuvarike ja 485 kommunikatsiooni rikkega; Kõrgtemperatuuriga tööpiirang määrati 95 kraadi ja kahju piir oli suurem kui 150 kraadi. Selle RET edukas rakendamine ei kontrollinud mitte ainult katseplaani teostatavust, vaid andis aluse ka järgneva kiirendatud elutesti parameetrite valimise ja ohutusvahemiku määramiseks. Samal ajal pani see aluse nutikate arvestite usaldusväärsuse suurendamise testide täiendavate uuringute saamiseks