2017年11月3日，國家電網公司申請了一項國家發明授權專利——基于關鍵器件的智能電能表加速退化試驗方法。本發明涉及計量設備運行檢定檢測技術領域，具體涉及一種基于關鍵器件的智能電能表加速退化試驗方法。

發明背景

智能電能表的可靠性是電能表質量控制的重要內容。可靠性試驗的瓶頸在于：一是試驗反映出的結果置信度不高;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，但其內部關鍵器件的性能很可能已經發生了退化，只不過退化程度未以整機失效的形式表現出來。因此這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。

本發明提出一種基于關鍵器件參數測試的智能電能表加速退化試驗的設計方法、數據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，評價結果可從整機、模塊、元器件三個層面給出智能電能表的可靠性評價。

發明內容

為解決現有技術中的不足，本發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。本發明設計的基于關鍵器件參數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;本發明設計的應力組合和試驗剖面可以有效激發智能電能表關鍵器件的失效模式，使試驗在最少的時間內獲得最好的效果。

圖為智能電能表加速退化試驗剖面圖

為了實現上述目標，本發明采用如下技術方案：一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：包括以下步驟：1)試驗前，將被試批次的電能表分組，每組抽樣若干數量用于加速退化試驗;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;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，所述電能表關鍵器件或部位的參數測試項目采用耐高溫測試排線將測試項目對應監測部位的信號從電能表內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。

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，制定至少三組以上的溫、濕度應力參數作為試驗的應力組合要求值;4)在每一組溫、濕度應力組合下執行試驗剖面的循環操作，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、在線測試的測試結果;5)按照GB/T 17215 .931標準中的數據處理方法，計算出各組應力水平下各失效模式的威布爾分布參數、加速因子和可靠度函數，最終得到電能表的偽失效壽命。

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。所述電能表關鍵器件或部位的參數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、光耦輸入輸出端電壓改變量、試驗過程電壓線路功耗變化量、穩壓器件穩壓后電壓改變量和電池在線電壓值。

所述電能表關鍵器件或部位的參數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。

所述溫、濕度應力組合要求值為[70℃,85%RH]、[75℃,85%RH]、[80℃,85%RH]、[80℃ ,95%RH]、[85℃ ,85%RH]五組中的三組或三組以上，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。

本發明所達到的有益效果：1 .本發明改進了電能表可靠性加速試驗方法，提出了一種根據電能表的關鍵器件或關鍵部位是否發生退化現象來判斷電能表是否失效的加速退化試驗方法，并根據這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。將關鍵器件的退化程度作為電能表失效的判定依據，可以讓試驗提早獲得失效數據，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束也不會得到失效數據。本發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出的電能表內部元器件的退化數據，使試驗得到的失效數據判定更加合理，避免了試驗結束后由于整機沒有失效而得不到失效數據的情況，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，而本發明可以大大縮短試驗時間，在使用相同數量的樣本的情況下用相對短的時間即可得到失效數據，為電能表的可靠性評價提供數據來源。2 .本發明設計的可靠性加速試驗方法的應力組合方式、試驗剖面可以有效激發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以保證及時有效地獲得失效數據，確保試驗在相對短的時間內獲得更好的效果。3 .本發明可以從元器件、模塊和整機三個方面給出可靠性評價結果。