การวิจัยการทดสอบการเพิ่มประสิทธิภาพของระยะเวลาอัจฉริยะแบบสมาร์ทเมตร

 

 

ในฐานะที่เป็นโครงสร้างพื้นฐานของระบบการรวบรวมข้อมูลสมาร์ทกริดมิเตอร์อัจฉริยะเฟสเดี่ยวมีลักษณะของการให้บริการที่มีประสิทธิภาพและมีประสิทธิภาพแก่ผู้อยู่อาศัยในเวลาที่เหมาะสม หากความน่าเชื่อถือของมิเตอร์อัจฉริยะไม่ดีมันจะไม่เพียง แต่ส่งผลกระทบอย่างจริงจังต่อการทำงานของสมาร์ทกริดทำให้เกิดต้นทุนการเปลี่ยนมิเตอร์ขนาดใหญ่ แต่ยังอาจทำให้เกิดข้อพิพาทไฟฟ้าได้อย่างง่ายดาย ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญในการประเมินและปรับปรุงความน่าเชื่อถือของมิเตอร์อัจฉริยะเฟสเดี่ยวสำหรับระบบสมาร์ทกริดทั้งหมด เพื่อศึกษาความน่าเชื่อถือของมิเตอร์อัจฉริยะเฟสเดี่ยวเราเลือกวิธีการทดสอบชีวิตแบบเร่ง (ALT) ซึ่งเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพมีประสิทธิภาพและใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการประเมินชีวิตและการวิจัยความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ไฮเทค อย่างไรก็ตามก่อนการทดสอบเราต้องกำหนดช่วงความปลอดภัยของการทดสอบชีวิตแบบเร่ง (ALT) และโหมดความล้มเหลวที่เป็นไปได้มากที่สุดของเครื่องวัดอัจฉริยะภายใต้ความเครียดสังเคราะห์

 

Single-Fase Smart Meter เป็นผลิตภัณฑ์ไฮเทคที่มีลักษณะของความน่าเชื่อถือสูงและอายุการใช้งานที่ยาวนาน มันไม่สะดวกและใช้เวลานานในการทดสอบการประเมินความน่าเชื่อถือภายใต้สภาพการทำงานปกติ ในทางตรงกันข้ามการทดสอบการเพิ่มประสิทธิภาพความน่าเชื่อถือเป็นการทดสอบการกระตุ้นความเครียดสิ่งแวดล้อมได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางจากนักวิชาการทั้งที่บ้านและต่างประเทศตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 20 ผลการทดลองจำนวนมากแสดงให้เห็นว่า RET สามารถเปิดเผยโหมดความล้มเหลวของผลิตภัณฑ์ได้อย่างรวดเร็วกำหนดขีด จำกัด การทำงานและขีดจำกัดความเสียหายของผลิตภัณฑ์อย่างมีประสิทธิภาพจากนั้นให้ช่วงความปลอดภัยสำหรับการทดสอบชีวิตเร่งความเร็วในภายหลังตามขีด จำกัด การทำงาน ทุกวันนี้ตัวอย่าง RET นับไม่ถ้วนได้รับการขยายไปสู่สาขาการสื่อสารพลังงานการแพทย์อิเล็กทรอนิกส์เครื่องมือวัด ฯลฯ การปรับปรุงความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ลดการออกแบบและวงจรการผลิตและบรรลุผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่สำคัญ อย่างไรก็ตามไม่มีระบบที่สมบูรณ์สำหรับการวิเคราะห์ที่ครอบคลุมถึงความน่าเชื่อถือของมิเตอร์อัจฉริยะ Zhejiang Reallin Electron Co. , Ltd สำรวจวิธี RET ของมิเตอร์อัจฉริยะเฟสเดี่ยวโดยมีจุดประสงค์เพื่อสำรวจโหมดความล้มเหลวและขีด จำกัด ผลิตภัณฑ์ภายใต้การกระทำของความเครียดที่ครอบคลุม นี่เป็นความพยายามที่เป็นประโยชน์ในการ RET สำหรับมิเตอร์อัจฉริยะเฟสเดี่ยวซึ่งเป็นพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์สำหรับการวิจัยในภายหลังและการปรับปรุงความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์เครื่องวัดอัจฉริยะในอุตสาหกรรม

 

การทดสอบการเพิ่มประสิทธิภาพความน่าเชื่อถือ (RET) เป็นการทดสอบความเครียดสิ่งแวดล้อมตามทฤษฎีฟิสิกส์ความล้มเหลวและการใช้โหมดความล้มเหลวของผลิตภัณฑ์เป็นวัตถุการวิจัย การทดสอบจะตรวจพบข้อบกพร่องที่อาจเกิดขึ้นได้อย่างรวดเร็วโดยค่อยๆเพิ่มความเครียดด้านสิ่งแวดล้อมเดี่ยวหรือรวมกันซึ่งไม่เอื้ออำนวยมากกว่าสภาพความเครียดปกติซึ่งทำให้เวลาการทดสอบสั้นลงและเพิ่มประสิทธิภาพ วัตถุประสงค์หลักของมันคือการกำหนดโหมดการเชื่อมโยงที่อ่อนแอและความล้มเหลวภายใต้ความเครียดรวมและเพื่อสำรวจขีด จำกัด การดำเนินงานและขีด จำกัด ความล้มเหลวของผลิตภัณฑ์

 

รูปที่ 1 แผนภาพโครงสร้างของมิเตอร์อัจฉริยะเฟสเดียว

 

จากผลลัพธ์ของการวิเคราะห์ข้อมูลในอดีตและโหมดความล้มเหลวและการวิเคราะห์ผลกระทบ (FMEA) เราพบว่าฟังก์ชั่นของมิเตอร์อัจฉริยะเฟสเดี่ยวนี้ได้รับผลกระทบอย่างง่ายดายจากความเครียดอุณหภูมิในสภาพแวดล้อมการทำงานตามธรรมชาติ อุณหภูมิที่ไม่เหมาะสมอาจทำให้เกิดความล้มเหลวที่หลากหลายเช่นข้อผิดพลาดในการวัดตัวบ่งชี้ความล้มเหลวของแสงแสดงความผิดปกติของการแสดงผลและการหยุดชะงักของการสื่อสาร

 

การศึกษาพบว่าหน่วยการวัดแสงจอแสดงผล LCD และโมดูลการสื่อสาร 485 รายการเป็นลิงก์ที่อ่อนแอหลัก อุณหภูมิต่ำส่วนใหญ่ส่งผลกระทบต่อการแสดงผล LCD ในขณะที่อุณหภูมิสูงมีผลกระทบมากขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและความเสียหายสะสม

 

โดยสรุปอุณหภูมิสูงถูกระบุว่าเป็นปัจจัยความเครียดที่สำคัญที่มีผลต่อความน่าเชื่อถือของเครื่องวัด จากการค้นพบเหล่านี้เราเลือกมิเตอร์พลังงานอัจฉริยะเฟสเดียวสำหรับการทดสอบการเพิ่มประสิทธิภาพความน่าเชื่อถือของอุณหภูมิสูง (RET) เพื่อศึกษาผลกระทบของอุณหภูมิต่อประสิทธิภาพของมิเตอร์และให้พื้นฐานทางวิทยาศาสตร์สำหรับการปรับปรุงความน่าเชื่อถือ

 

2.2 RET อุณหภูมิสูงของมิเตอร์อัจฉริยะเฟสเดี่ยว

 

RET ของมิเตอร์อัจฉริยะเฟสเดี่ยวอยู่ระหว่างการทดสอบอุณหภูมิขั้นตอนซึ่งใช้ความเครียดขั้นตอนที่อุณหภูมิสูงกับเครื่องมือทดสอบอย่างต่อเนื่อง การทดสอบจะไม่หยุดจนกว่าระดับความเครียดถึงขีดจำกัดความเสียหายหรือขีด จำกัด สูงสุดของเครื่องมือทดสอบ ในระหว่างการทดสอบพารามิเตอร์ประสิทธิภาพหลักของเครื่องวัดอัจฉริยะจะถูกตรวจสอบแบบเรียลไทม์และโหมดความล้มเหลวจะถูกบันทึกไว้ จากนั้นผ่านการวิเคราะห์ข้อมูลการทดสอบขีด จำกัด การทำงานและขีด จำกัด ความเสียหายที่อุณหภูมิสูงจะถูกกำหนด

 

หมวดหมู่พารามิเตอร์	ชื่อพารามิเตอร์	ค่าพารามิเตอร์	คำอธิบาย
ลักษณะไฟฟ้า	แรงดันอ้างอิง	220V	แรงดันไฟฟ้ามาตรฐาน
	ข้อกำหนดปัจจุบัน	5(60)A	กระแสพื้นฐาน 5A, สูงสุด 60A
	ระดับความแม่นยำ	ระดับ 1	เหมาะสำหรับการวัดพลังงานที่ใช้งานอยู่
	ช่วงความถี่	(50 ± 2.5) Hz	ใช้กับกริดพลังงานมาตรฐาน
	การใช้พลังงานที่เงียบสงบ	<1.5W,10VA	การออกแบบการใช้พลังงานต่ำ
การปรับตัวด้านสิ่งแวดล้อม	อุณหภูมิการทำงาน	-25 องศา ~ 60 องศา -40 องศาการศึกษาระดับปริญญา ~ 70 องศา	ข้อกำหนดช่วงอุณหภูมิ
	ความชื้นสัมพัทธ์	<95%	อุณหภูมิการทำงานที่รุนแรง
ความน่าเชื่อถือ	เอ็มทีเอฟ	มากกว่าหรือเท่ากับ 10 ปี	เวลาเฉลี่ยระหว่างความล้มเหลว

 

2.2.1 ภาพรวมของขั้นตอนอุณหภูมิสูง RET

 

การศึกษานี้พิจารณาถึงอิทธิพลของอุณหภูมิสูงเท่านั้นและใช้รูปแบบต่อไปนี้: ยกเว้นพารามิเตอร์อุณหภูมิพารามิเตอร์อื่น ๆ จะถูกตั้งค่าตามค่าพารามิเตอร์ทางเทคนิคที่แสดงในตารางที่ 1 ช่วงอุณหภูมิปกติของเครื่องวัดอัจฉริยะคือ -25 องศา {{{2} S1.

 

เมื่อพิจารณาว่าขีด จำกัด การทำงานที่แนะนำของชิปภายในมิเตอร์มักจะอยู่ระหว่าง 80 องศา ~ 85 องศาขั้นตอนอุณหภูมิจะถูกตั้งค่าอย่างสม่ำเสมอเป็น 5 องศาและอัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิจะถูกควบคุมต่ำกว่า 2.5 องศา \/นาที เพื่อที่จะสังเกตอิทธิพลของอุณหภูมิที่มีต่อเครื่องวัดอย่างเต็มที่ระดับอุณหภูมิแต่ละระดับจะถูกเก็บรักษาไว้เป็นเวลา 30 นาที

 

รูปที่ 3 แสดงกระบวนการทดสอบอุณหภูมิสูงขั้นตอน ในระหว่างการทดสอบอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องจนกว่าชิ้นทดสอบทั้งหมดจะล้มเหลวในระดับอุณหภูมิที่แน่นอน (t +1 ฉันสูงกว่าหรือเท่ากับ 1) จากนั้นอุณหภูมิจะลดลงเป็นระดับก่อนหน้า (TI) หากชิ้นส่วนทดสอบทั้งหมดสามารถทำงานได้ตามปกติในระดับ Ti Ti +1 จะถูกกำหนดเป็นอุณหภูมิขีด จำกัด การทำงาน หลังจากกำหนดขีด จำกัด การทำงานให้ทำการทดสอบต่อเพื่อสำรวจขีดจำกัดความเสียหาย วิธีการคือการทำการทดสอบโดยละเอียดมากขึ้นในช่วงอุณหภูมิใกล้กับขีด จำกัด การทำงาน ตัวอย่างเช่นหากชิ้นส่วนทดสอบไม่สามารถดำเนินการตามปกติได้หลังจากอยู่ที่อุณหภูมิ TJ เป็นเวลา 30 นาทีคุณสามารถระบุได้ว่า TJ เป็นอุณหภูมิขีด จำกัด ความเสียหาย หากชิ้นส่วนทดสอบสามารถดำเนินการต่อการทำงานปกติให้เพิ่มการทดสอบอุณหภูมิต่อไปจนกว่าจะถึงขีด จำกัด อุณหภูมิสูงสุดของอุปกรณ์ทดสอบ

 

 

วิธีนี้สามารถกำหนดขีด จำกัด การทำงานและขีดจำกัดความเสียหายของสมาร์ทมิเตอร์ได้อย่างแม่นยำซึ่งให้ข้อมูลสำคัญสำหรับการประเมินความน่าเชื่อถือของอุณหภูมิสูง

 

2.2.2 รายการทดสอบ

 

ขึ้นอยู่กับความจุเครื่องมือทดสอบและห้องทดสอบจะเลือกมิเตอร์อัจฉริยะเฟสเดียว 16 เฟสเป็นตัวอย่างสำหรับการทดสอบ RET นี้รวมถึงสามขั้นตอน: ประการแรกการทดสอบการประเมินประสิทธิภาพโดยรวมจะดำเนินการก่อน RET เพื่อให้แน่ใจว่าชิ้นส่วนทดสอบทั้งหมดมีคุณสมบัติ ประการที่สองรายการการตรวจสอบออนไลน์ที่ใช้ในระหว่าง RET ใช้เพื่อสำรวจแนวโน้มการเปลี่ยนแปลงของลิงก์ที่อ่อนแอของมิเตอร์อัจฉริยะเฟสเดี่ยว ในที่สุดหลังจาก RET การทดสอบการประเมินประสิทธิภาพที่ครอบคลุมจะดำเนินการที่อุณหภูมิห้องและข้อมูลการทดสอบจะถูกบันทึกแบบเรียลไทม์ รายการทดสอบของแต่ละขั้นตอนแสดงในรูปที่ 4

3. การวิเคราะห์ผลการทดสอบ

(1) การเปลี่ยนแปลงข้อผิดพลาดการวัด: 23 องศา: 0. 151% (ค่าข้อผิดพลาดสูงสุด, เกณฑ์มาตรฐาน), 7 0 องศา: 0.701% (ค่าข้อผิดพลาดสูงสุด, เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ), 95 องศา: 1.150%

(2) ประสิทธิภาพการแสดงผล LCD: 90 องศา: หรี่แสงเล็กน้อย, 95 องศา: อักขระไม่สามารถแสดงได้ 100 องศา: หน้าจอสีดำ
(3) 485 การสื่อสาร: 85 องศา: ความล้มเหลวครั้งแรก, 110 องศา: ความล้มเหลวส่วนใหญ่, 120 องศา: ล้มเหลวอย่างสมบูรณ์
(4) จุดอุณหภูมิวิกฤต: 95 องศา: อุณหภูมิขีด จำกัด การทำงาน (ความล้มเหลวของ LCD ขนาดใหญ่), 120 องศา: อุณหภูมิความล้มเหลวในการทำงานที่ครอบคลุม, 150 องศา: อุณหภูมิขีด จำกัด ความเสียหายโดยประมาณ
(5) กระบวนการล้มเหลว: 70 องศา ~ 85 องศา: ตัวอย่างแต่ละตัวอย่างเริ่มล้มเหลว 95 องศา: จำนวนความล้มเหลวเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ 120 องศา: ตัวอย่างทั้งหมดล้มเหลวอย่างสมบูรณ์
(6) ความสามารถในการกู้คืน: เมื่ออุณหภูมิลดลงถึง 90 องศาฟังก์ชั่นส่วนใหญ่จะถูกกู้คืน; เมื่ออุณหภูมิลดลงถึงอุณหภูมิห้องตัวอย่างส่วนใหญ่จะกลับสู่ปกติ

 

ตามทฤษฎีความน่าเชื่อถือของระบบเครื่องวัดอัจฉริยะเฟสเดี่ยวสามารถถือได้ว่าเป็นระบบซีรีส์ที่ประกอบด้วยโมดูลหลายหน่วย ความล้มเหลวของหน่วยใด ๆ อาจทำให้ทั้งระบบล้มเหลว จาก "เอฟเฟกต์อ่างอาบน้ำ" หน่วยที่ล้มเหลวก่อนในระหว่างการทดสอบการเพิ่มประสิทธิภาพความน่าเชื่อถือ (RET) เป็นส่วนที่อ่อนแอที่สุดของระบบ ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าหน่วยแสดงผล LCD เป็นส่วนประกอบที่ไวต่ออุณหภูมิมากที่สุดในมิเตอร์อัจฉริยะเฟสเดียว

 

ขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ที่จอแสดงผลคริสตัลของเหลว LCD หายไปที่ 95 องศาและมิเตอร์ทดสอบทั้งหมดสามารถระบุได้ว่าล้มเหลวที่อุณหภูมินี้เราสามารถประเมิน 95 องศาเป็นขีด จำกัด อุณหภูมิการทำงานของมิเตอร์อัจฉริยะเฟสเดี่ยว แม้ว่าฟังก์ชั่นการตรวจสอบออนไลน์จะล้มเหลวอย่างสมบูรณ์ที่ 120C แต่ชิ้นส่วนทดสอบส่วนใหญ่ได้กู้คืนเมื่ออุณหภูมิลดลงถึง 90 องศา RET นี้ถูกยกเลิกที่ 150 องศา (ขีด จำกัด บนของห้องทดสอบความร้อนชื้นอุณหภูมิสูงและอุณหภูมิต่ำ) หลังจากลดลงไปที่อุณหภูมิห้องแล้วเมตรส่วนใหญ่ผ่านการทดสอบประสิทธิภาพที่ครอบคลุมและดำเนินการตามปกติกลับมาทำงานต่อ สามารถสรุปได้ว่าอุณหภูมิขีด จำกัด ความเสียหายของเครื่องวัดอัจฉริยะควรสูงกว่า 150 องศา

 

ผลการวิจัยพบว่าขีด จำกัด การทำงานของตัวอย่างการทดสอบสูงกว่าขีด จำกัด การออกแบบ 25K และมีอัตรากำไรขั้นต้นขนาดใหญ่ระหว่างขีดจำกัดความเสียหายและขีด จำกัด การทำงาน สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าเครื่องวัดอัจฉริยะเฟสเดี่ยวที่ใช้ใน RET นี้มีความน่าเชื่อถือสูงและสามารถรักษาการทำงานที่มั่นคงในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

 

4 บทสรุป

 

ขึ้นอยู่กับหลักการ RET และลักษณะของมิเตอร์อัจฉริยะเฟสเดี่ยวการทดสอบการเพิ่มประสิทธิภาพความน่าเชื่อถือที่อุณหภูมิสูงได้รับการออกแบบและดำเนินการ การทดสอบตรวจสอบผลลัพธ์ของการวิเคราะห์ข้อมูลในอดีตและ FMEA และเชื่อว่าการเชื่อมโยงที่อ่อนแอของเครื่องวัดคือหน่วยการวัดแสง LCD หน่วยแสดงผลและหน่วยสื่อสาร 485 ซึ่งการแสดง LCD นั้นอ่อนแอที่สุด โหมดความล้มเหลวภายใต้อุณหภูมิสูงถูกวัดข้อผิดพลาดจากความอดทนความล้มเหลวของจอแสดงผล LCD และความล้มเหลวในการสื่อสาร 485; ขีด จำกัด การทำงานที่อุณหภูมิสูงถูกกำหนดให้อยู่ที่ 95 องศาและขีดจำกัดความเสียหายสูงกว่า 150 องศา การดำเนินการที่ประสบความสำเร็จของ RET นี้ไม่เพียง แต่ตรวจสอบความเป็นไปได้ของแผนการทดสอบเท่านั้น แต่ยังเป็นพื้นฐานสำหรับการเลือกพารามิเตอร์และการกำหนดช่วงความปลอดภัยของการทดสอบชีวิตเร่งความเร็วที่ตามมา ในขณะเดียวกันก็วางรากฐานสำหรับการวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทดสอบการเพิ่มความน่าเชื่อถือของมิเตอร์อัจฉริยะ