Rannsóknir á einum fasa snjallmælingar.

 

 

Sem innviðir Smart Grid upplýsingasöfnunarkerfisins hafa SMART metrar eins fasa einkenni þess að veita íbúum tímanlega og árangursríka þjónustu. Ef áreiðanleiki snjallmælanna er lélegur mun það ekki aðeins hafa alvarlega áhrif á rekstur snjallnetsins, sem veldur miklum mælikvarða kostnaði, heldur getur það einnig valdið raforkudeilum. Þess vegna er lykilatriði að meta og bæta áreiðanleika einsfasa snjallmælanna fyrir allt snjallnetkerfið. Til að kanna áreiðanleika einsfasa snjallmælinga, völdum við hraðari lífsprófunaraðferð (ALT), sem er árangursrík, skilvirk og mikið notuð aðferð til að meta líf og áreiðanleika rannsókna á hátækniafurðum. Áður en prófun er prófað verðum við hins vegar að ákvarða öryggissvið hraðara lífsprófsins (ALT) og líklegasti bilunarstilling snjallmælisins við tilbúið streitu.

 

Snjallmælir með einum fasa er hátækniafurð með einkenni mikillar áreiðanleika og langs þjónustulífs. Það er óþægilegt og tímafrekt að framkvæma mat á áreiðanleika við venjulegar vinnuaðstæður. Aftur á móti hefur áreiðanleikaaukunarpróf, sem umhverfisálagsörvunarpróf, verið mikið rannsakað af fræðimönnum heima og erlendis frá lokum 20. aldar. Mikill fjöldi tilrauna niðurstaðna sýnir að RET getur fljótt afhjúpað bilunarstillingu vörunnar, ákvarðað á áhrifaríkan hátt vinnumörk og tjónamörk vörunnar og síðan veitt öryggissvið fyrir síðara hraðari lífsprófið í samræmi við vinnumörkin. Nú á dögum hefur óteljandi dæmum verið stækkað með góðum árangri á sviði samskipta, orku, læknis, rafeindatækni, tækjabúnaðar osfrv., Bæta áreiðanleika afurða, stytta hönnun og framleiðsluferil og ná verulegum efnahagslegum ávinningi. Hins vegar er ekkert fullkomið kerfi fyrir alhliða greiningu á áreiðanleika snjalla metra. Zhejiang Reallin Electron Co., Ltd kannar RET aðferðina á SMART metrum með einum fasa, með það að markmiði að kanna bilunarstillingu og vörumörk undir verkun alhliða streitu. Þetta er gagnleg tilraun til RET fyrir SMART metra með einum fasa, sem veitir vísindalegan grundvöll fyrir síðari rannsóknir og endurbætur á áreiðanleika Smart Meter vörum í greininni.

 

Áreiðanleikaaukningarpróf (RET) er umhverfisálagspróf byggð á eðlisfræðiskenningu bilunar og tekur bilunarstillingu vörunnar sem rannsóknarhlutinn. Prófið greinir fljótt mögulega galla með því að auka smám saman stakan eða sameinaða umhverfisálag sem er mun óhagstæðari en venjulegt álagsástand og styttist þannig prófunartíma og eykur skilvirkni. Megintilgangur þess er að ákvarða veika hlekki og bilunarstillingu undir sameinuðu streitu og kanna rekstrarmörk og bilunarmörk vörunnar.

 

Mynd 1 Uppbygging skýringarmynd af einum fasa snjallmælis

 

Byggt á niðurstöðum sögulegrar gagnagreiningar og bilunarstillingar og áhrifagreiningar (FMEA) fundum við að virkni þessa eins fasa snjallmælis hefur auðveldlega áhrif á hitastigsálag í náttúrulegu vinnuumhverfinu. Óeinkenni hitastigs getur valdið margvíslegum mistökum, svo sem mælingarvillur, ljósbrest vísir, sýnt frávik og truflun á samskiptum.

 

Rannsóknin kom í ljós að mælingareiningin, LCD skjár og 485 samskiptaeining eru helstu veikir hlekkirnir. Lágur hitastig hefur aðallega áhrif á LCD skjáinn, en mikill hitastig hefur meiri áhrif á heildina, sérstaklega rafeindahlutir, sem geta valdið líkamlegum breytingum og uppsöfnuðum skemmdum.

 

Í stuttu máli er háhiti auðkenndur sem lykilálagsþáttur sem hefur áhrif á áreiðanleika mælisins. Byggt á þessum niðurstöðum völdum við einn fasa snjall orkumælir fyrir háhita áreiðanleikapróf (RET) til að kanna frekar áhrif hitastigs á árangur mælisins og veita vísindalegan grundvöll til að bæta áreiðanleika hans.

 

2.2 Háhita RET af einum fasa snjallmælir

 

RET á einum fasa snjallmælinum er í skrefum hitastigsprófi, sem beitir stöðugt háhita þrepsálagi á prófunartækið. Prófið hættir ekki fyrr en álagsstigið nær tjónamörkum eða hámarksmörkum prófunartækisins. Meðan á prófinu stendur er fylgst með lykilafköstum snjallmælisins í rauntíma og bilunarstilling hans er skráð. Síðan, með greiningunni á prófunargögnum, eru vinnumörk og tjónamörk við háan hita ákvörðuð.

 

Færibreytuflokkur	Færibreytuheiti	Færibreytugildi	Lýsing
Rafmagnseinkenni	Viðmiðunarspenna	220V	Hefðbundin vinnuspenna
	Núverandi forskrift	5(60)A	Grunnstraumur 5a, hámark 60a
	Nákvæmni stig	Stig 1	Hentar fyrir virka aflmælingu
	Tíðnisvið	(50 ± 2,5) Hz	Gildir um venjulegt raforkukerfi
	Róleg orkunotkun	<1.5W,10VA	Lítil orkunotkunarhönnun
Aðlögunarhæfni umhverfisins	Rekstrarhiti	-25 gráðu ~ 60 gráðu -40 gráðu ~ 70 gráðu	Forskrift hitastigssvið
	Hlutfallslegur rakastig	<95%	Mikill rekstrarhiti
Áreiðanleiki	Mttf	Meiri en eða jafnt og 10 ár	Meðaltími milli mistaka

 

2.2.1 Yfirlit yfir háhitaþrep Ret

 

Þessi rannsókn telur aðeins áhrif háhitastigs og samþykkir eftirfarandi fyrirætlun: Að undanskildum hitastigsbreytum eru aðrar breytur stilltar í samræmi við tæknilegu færibreyturnar sem sýndar eru í töflu 1. Upphafshiti S1.

 

Miðað við að ráðlagður vinnumörk flísarinnar inni í mælinum er venjulega á milli 80 gráðu ~ 85 gráðu, er hitastigskrefið jafnt stillt á 5 gráðu og hitastigsbreytingarhlutfallinu er stjórnað undir 2,5 gráðu \/mín. Til þess að fylgjast að fullu áhrif hitastigs á mælinn er hvert hitastigsgildi haldið í 30 mínútur.

 

Mynd 3 sýnir ferlið við stig RET prófunar á háum hitastigi. Meðan á prófinu stendur er hitastigið stöðugt hækkað þar til allir prófunarhlutir mistakast við ákveðið hitastig (t +1, ég er meiri en eða jafnt og 1). Þá er hitastigið lækkað í fyrra stig (TI). Ef allir prófunarhlutir geta virkað venjulega á stigi Ti, er Ti +1 ákvarðað sem hitastig vinnu. Eftir að hafa ákvarðað vinnumörkin skaltu halda áfram að prófa til að kanna tjónamörkin. Aðferðin er að framkvæma ítarlegri próf á hitastigssviðinu nálægt vinnumörkunum. Til dæmis, ef prófunarstykkið getur ekki haldið áfram venjulegri notkun eftir að hafa verið við hitastig TJ í 30 mínútur, þá er hægt að bera kennsl á TJ sem tjónshitastig. Ef prófunarstykkið getur haldið áfram venjulegri notkun, haltu áfram að auka hitastigsprófið þar til hámarkshitamörkum prófunarbúnaðarins er náð.

 

 

Þessi aðferð getur nákvæmlega ákvarðað vinnumörk og tjónamörk snjalla metra og veitt lykilgögn til að meta háhita áreiðanleika þeirra.

 

2.2.2 Prófara

 

Byggt á prófunartækinu og afkastagetu prófunarhólfsins voru 16 eins fasa snjallmælar valdir sem sýni til prófunar. Þessi RET felur í sér þrjú skref: Í fyrsta lagi er heildar mat á árangri áður en RET er gert til að tryggja að allir prófunarhlutir séu hæfir. Í öðru lagi eru eftirlit með neti sem notaðir voru við RET notaðir til að kanna breyttar þróun veikra hlekkja á einum fasa snjallmælum. Að lokum, eftir RET, er yfirgripsmikið árangursmatspróf framkvæmt við stofuhita og prófunargögnin eru skráð í rauntíma. Prófaratriðin í hverju skrefi eru sýnd á mynd 4.

3. Greining á niðurstöðum prófunar

(1) Mælingarvillubreyting: 23 gráðu: 0. 151% (hámarks villugildi, viðmið), 7 0 gráðu: 0,701% (hámarks villugildi, marktæk aukning), 95 gráðu: 1.150% (hámarks villugildi, stöðug aukning), 120 gráðu: ekkert merki (fullkomið bilun).

(2) LCD skjáárangur: 90 gráðu: örlítið dimmt, 95 gráðu: Ekki er hægt að sýna stafir, 100 gráðu: svartur skjár.
(3) 485 Samskipti: 85 gráðu: Fyrsta bilun, 110 gráðu: Flest mistök, 120 gráðu: Algjör bilun.
(4) Mikilvægir hitastigspunktar: 95 gráðu: Hitastig rekstrarmörk (LCD stórfelld bilun), 120 gráðu: Alhliða hitastig virkni bilunar, 150 gráðu: Áætlaður tjónamörk.
(5) Bilunarferli: 70 gráðu ~ 85 gráðu: Einstök sýni fóru að mistakast, 95 gráðu: Fjöldi bilana jókst verulega, 120 gráðu: Öll sýni mistókst alveg.
(6) getu til að endurheimta: Þegar hitastigið lækkar í 90 gráðu eru flestar aðgerðir endurheimtar; Þegar hitastigið lækkar að stofuhita fara flest sýni í eðlilegt horf.

 

Samkvæmt kenningunni um áreiðanleika kerfisins er hægt að líta á eins fasa snjallmælirinn sem röð kerfi sem samanstendur af mörgum einingareiningum. Sérhver bilun á einingum getur valdið því að allt kerfið mistakast. Byggt á „baðkariáhrifum“ er einingin sem mistakast fyrst við áreiðanleikaaukningarprófið (RET) veikasti hluti kerfisins. Niðurstöður tilrauna sýna að LCD skjáeiningin er sá hluti næmasti fyrir hitastig í eins fasa snjallmælinum.

 

Byggt á fyrirbærinu sem LCD fljótandi kristalskjárinn hverfur við 95 gráðu og hægt er að bera kennsl á alla prófaða mælana sem mistókst við þetta hitastig, getum við áætlað 95 gráðu sem rekstrarhitamörk eins fasa snjallmælis. Þrátt fyrir að vöktunaraðgerðin á netinu mistakist alveg við 120C, hafa flestir prófunarhlutarnir náð sér þegar hitastigið lækkar í 90 gráðu. Þessu RET var slitið við 150 gráðu (efri mörk há- og lághitastigs til skiptis raka hitaprófshólfsins). Eftir að hafa fallið niður í stofuhita stóðu flestir metrar yfir alhliða frammistöðuprófið og héldu áfram venjulegri notkun. Það er hægt að álykta að tjónamörk hitastigs snjallmælisins ætti að vera hærri en 150 gráðu.

 

Niðurstöðurnar sýna að vinnumörk prófunarúrtaksins eru 25k hærri en hönnunarmörkin og það er mikil framlegð á milli tjónamörkanna og vinnumörkanna. Þetta sýnir að einn fasa snjallmælirinn sem notaður er í þessum RET hefur mikla áreiðanleika og getur viðhaldið stöðugum rekstri í hörðu umhverfi.

 

4 Ályktun

 

Byggt á RET meginreglunni og einkennum einsfasa snjallmælis var próf og framkvæmt háhita áreiðanleikapróf. Prófið staðfesti niðurstöður sögulegrar gagnagreiningar og FMEA og taldi að veikir hlekkir mælisins væru mælingareiningin, LCD skjáeiningin og 485 samskiptaeiningin, þar á meðal var LCD skjárinn veikastur; Bilunarstillingin við háan hita var mæld villa út úr umburðarlyndi, LCD skjábrest og 485 samskiptabilun; Vinnumörkin með háhita voru ákvörðuð 95 gráðu og tjónamörkin voru hærri en 150 gráðu. Árangursrík útfærsla þessa RET staðfesti ekki aðeins hagkvæmni prófunaráætlunarinnar, heldur var einnig grundvöllur fyrir færibreytuvali og öryggissvið ákvörðun síðari hraðari lífsprófs. Á sama tíma lagði það grunninn að frekari rannsóknum á áreiðanleikaprófum á snjallmælum