【新专利介绍】基于关键器件的智能电能表加速退化试验方法

2017年11月3日，国家电网公司申请了一项国家发明授权专利——基于关键器件的智能电能表加速退化试验方法。本发明涉及计量设备运行检定检测技术领域，具体涉及一种基于关键器件的智能电能表加速退化试验方法。

发明背景

智能电能表的可靠性是电能表质量控制的重要内容。可靠性试验的瓶颈在于：一是试验反映出的结果置信度不高;二是试验时间太长、可操作性差。可靠性验证试验虽然已有成熟的技术标准，但由于智能电能表是一种高可靠性、长寿命的产品，实验室条件下可靠性验证方法一般只能得到失效率为零的结果。主要原因一是试验时间不够长，二是电能表整机虽未失效，但其内部关键器件的性能很可能已经发生了退化，只不过退化程度未以整机失效的形式表现出来。因此这样的可靠性验证试验只是定性试验，无法定量地衡量智能电能表的可靠性水平，此时就需要采用加速退化试验方法进一步了解智能电能表模块级或元器件级的退化水平。

本发明提出一种基于关键器件参数测试的智能电能表加速退化试验的设计方法、数据处理方法及可靠性评估方法，保证加速退化试验的可实施性，评价结果可从整机、模块、元器件三个层面给出智能电能表的可靠性评价。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种基于关键器件的智能电能表加速退化试验方法。本发明设计的基于关键器件参数测试的方法改善了电能表失效判定方法，将失效的着眼点从整机失效转移到模块或元器件的性能下降方面，解决了高可靠性智能电能表对于普通加速退化试验效果不明显的问题;本发明设计的应力组合和试验剖面可以有效激发智能电能表关键器件的失效模式，使试验在最少的时间内获得最好的效果。

图为智能电能表加速退化试验剖面图

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：一种基于关键器件的智能电能表加速退化试验方法，其特征在于：包括以下步骤：1)试验前，将被试批次的电能表分组，每组抽样若干数量用于加速退化试验;2)将抽样的电能表挂在电能表检定台体上并放入步入式温湿度试验箱内;试验测试项目包括电能表的功能性测试项目和电能表关键器件或部位的参数测试项目;所述电能表的功能性测试项目由电能表检定台体实现，所述电能表关键器件或部位的参数测试项目采用耐高温测试排线将测试项目对应监测部位的信号从电能表内部引出至步入式温湿度试验箱外，连接到相应的测试设备上。

3)对抽样的电能表同时施加电流值为额定最大电流的电应力，同时，制定至少三组以上的温、湿度应力参数作为试验的应力组合要求值;4)在每一组温、湿度应力组合下执行试验剖面的循环操作，直到满足试验截止条件;试验时，在各温、湿度应力组合要求值保持过程中进行在线测试项目，温、湿度回到固定常温、常湿条件下并待基本电流误差稳定后进行离线测试项目的测试;记录各次离线测试、在线测试的测试结果;5)按照GB/T 17215 .931标准中的数据处理方法，计算出各组应力水平下各失效模式的威布尔分布参数、加速因子和可靠度函数，最终得到电能表的伪失效寿命。

所述电能表的功能性测试项目为：基本误差、日计时、启动测试和潜动测试，该四个项目在离线、在线测试时均进行测试。所述电能表关键器件或部位的参数测试项目中在线测试项目为：试验过程中基本误差改变量、试验过程中计量模块参考电压范围、试验过程中计量模块参考电压改变量、计量模块模拟信号幅值的改变量、秒脉冲误差、秒脉冲误差改变量、晶振频率改变量、负荷开关驱动电压改变量、负荷开关接触压降改变量、485AB端的电压改变量、光耦输入输出端电压改变量、试验过程电压线路功耗变化量、稳压器件稳压后电压改变量和电池在线电压值。

所述电能表关键器件或部位的参数测试项目中离线测试项目为：压敏电阻漏电流、压敏电阻电压比、变压器表面温度、整流后变压器负载电压改变量、电解电容容量值、电解电容损耗值、电解电容漏电流值和电池容量。

所述温、湿度应力组合要求值为[70℃,85%RH]、[75℃,85%RH]、[80℃,85%RH]、[80℃ ,95%RH]、[85℃ ,85%RH]五组中的三组或三组以上，而且至少保证一组应力组合要求值在智能电能表的工作极限范围内。

本发明所达到的有益效果：1 .本发明改进了电能表可靠性加速试验方法，提出了一种根据电能表的关键器件或关键部位是否发生退化现象来判断电能表是否失效的加速退化试验方法，并根据这些电能表关键器件或部位的工作特性给出了相对应的失效判定依据。将关键器件的退化程度作为电能表失效的判定依据，可以让试验提早获得失效数据，而不是被动等待电能表整机失效。整机失效往往需要更多的时间，而且通常试验时间结束也不会得到失效数据。本发明充分利用了试验条件下高温高湿应力组合方式所能激发出的电能表内部元器件的退化数据，使试验得到的失效数据判定更加合理，避免了试验结束后由于整机没有失效而得不到失效数据的情况，最终得出有效的电能表伪失效寿命。由于加速试验需要耗费大量的样本和时间，而本发明可以大大缩短试验时间，在使用相同数量的样本的情况下用相对短的时间即可得到失效数据，为电能表的可靠性评价提供数据来源。2 .本发明设计的可靠性加速试验方法的应力组合方式、试验剖面可以有效激发智能电能表关键器件的失效模式，离线、在线测试的项目设计可以保证及时有效地获得失效数据，确保试验在相对短的时间内获得更好的效果。3 .本发明可以从元器件、模块和整机三个方面给出可靠性评价结果。