CN105044614A - 一种用于单相电能表电池寿命的加速测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于单相电能表电池寿命的加速测试系统及方法，包括程控高低温湿热箱、被检单相电能表、程控电源、负载箱和智能电能表控制台，被检单相电能表放置在程控高低温湿热箱内，被检单相电能表通过S485-RS232转换器与智能电能表控制台相连接，智能电能表控制台与程控高低温湿热箱相连接，负载箱、程控电源分别与智能电能表控制台相连接，程控电源、负载箱还与被检单相电能表相连接。本发明通过模拟实负载工况下触发停复电事件、不同温湿度等复杂工况，诱发电能表内处理器运行在高功耗状态，加速电池放电过程，得到电池寿命加速测试值，用来评估单相电能表电池现场运行环境下的寿命，具有良好的应用前景。

Description

一种用于单相电能表电池寿命的加速测试系统及方法

技术领域

本发明属于智能电能表运行可靠性测试技术领域，具体涉及一种用于单相电能表电池寿命的加速测试系统及方法。

背景技术

随着国家电网公司用电信息采集系统建设工程的逐步推进，越来越多的智能电能表投入到了现场运行中，智能电能表的电能计量、定时冻结、负荷记录等功能都建立在计时准确的基础上，而计时准确的前提是正常供电。由于，目前国网单相电能表设计方案中电池作为时钟电池与备用工作电源两种用途。对于现场实际运行的电能表，当电网线路正常供电时，电池仅对时钟模块供电，当电网线路处于停电状态时，电池作备用工作电源时，要同时支撑CPU、液晶、时钟芯片、储能电容等多路模块供电，一旦电池无法正常供电，将会诱发单相电能表与计时有关的严重故障。

目前，对用于单相电能表电池性能的检测是通过对电池单独进行，诸如“开路电压”、“外部短路”、“非正常充电试验”、“强制放电试验”等相关检测项目的测试。虽然，这些测试方法虽然能在一定程度上评估电池的状态，但是，这些方法没有涉及单相电能表本身的设计方案、实际运行工况等因素，检测结果往往和现场实际运行中电池寿命有很大出入，会出现电池无法正常供电的隐患。

发明内容

本发明所解决上述现有技术中对用于单相电能表电池性能的检测是通过对电池单独进行，没有涉及单相电能表本身的设计方案、实际运行工况等因素，检测结果往往和现场实际运行中电池寿命有很大出入的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种用于单相电能表电池寿命的加速测试系统，其特征在于：包括程控高低温湿热箱、被检单相电能表、程控电源、负载箱和智能电能表控制台，所述被检单相电能表放置在程控高低温湿热箱内，所述被检单相电能表通过R485串行通信接口和RS485-RS232转换器的一端相连接，所述RS485-RS232转换器的另一端与智能电能表控制台相连接，所述智能电能表控制台还通过RS232串行通信接口或者网络接口与程控高低温湿热箱相连接，所述负载箱、程控电源分别通过RS232串行通信接口或者网络接口与智能电能表控制台相连接，所述程控电源、负载箱还通过电源线与被检单相电能表相连接。

前述的用于单相电能表电池寿命的加速测试系统，其特征在于：所述程控高低温湿热箱的温度设置范围在-45℃～75℃之间，湿度设置范围在0-100％RH之间，模拟单相电能表实际运行中的温湿度环境。

前述的用于单相电能表电池寿命的加速测试系统，其特征在于：所述负载箱包括电流5A，10A，20A和功率因数1.0、0.5L、0.8C任意组合档位，模拟单相电能表现场运行中真实负载。

基于上述的用于单相电能表电池寿命的加速测试系统的加速测试方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤(1)，将被检单相电能表放置在程控高低温湿热箱内，并连接程控电源与负载箱，通过智能电能表控制台设置程控高低温湿热箱的温度T₁为75℃，湿度W₁为80％RH，通过智能电能表控制台控制程控电源升压至被检单相电能表的工作电压U为220V，通过智能电能表控制台控制选取负载箱的负载档位；

步骤(2)，智能电能表控制台读取单相电能表内电池的初始电压V₀；

步骤(3)，建立单相电能表进行停复电事件的控制策略，控制策略过程如下，

(1)将单相电能表升压至220V持续时间t1，再停电并持续时间t2；

(2)再将单相电能表升压至220V持续时间t3，再停电并持续时间t4；

(3)再将单相电能表升压至220V持续时间t5，再停电并持续时间t6；

(4)再将单相电能表升压至220V持续时间t1，重复(1)顺序循环进行；

步骤(4)，在步骤(3)中，智能电能表控制台以周期T_c测量单相电能表内的电池电压V_i、测量电池电压时相对应的时刻；

步骤(5)，智能电能表控制台控制程控电源按照步骤(3)建立的控制策略连续进行停复电事件，触发单相电能表内的处理器不断复位，加速电池的放电过程，直到智能电能表控制台检测到单相电能表内的电池电压V_i低于电池欠压阀值电压V_set时，停止测试，并记录试验持续时间T_end；

步骤(6)，智能电能表控制台根据步骤(5)形成单相电能表内电池的电压-时间曲线V(t),并根据公式(1)，计算单相电能表电池寿命加速测试值BL，

$BL=\frac{{\∫}_0^{T_{end}}V\left(t\right)dt}{V_0\·T_{end}}{T}_{end}---\left(1\right)$

步骤(7)，选取同一批次单相电能表的数量为N只，按照上述步骤(1)-步骤(6)进行测试，得到各单相电能表的电池寿命加速测试值BL₁、BL₂、BL₃...BL_N,并根据公式(2)，计算得到此批次单相电能表的平均寿命值BL_ave，

${\mathrm{BL}}_{ave}=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{BL}}_i}{N}---\left(2\right)$

其中，BL_i为第i个单相电能表的电池寿命加速测试值；

步骤(8)，按照上述步骤(1)-步骤(7)，通过智能电能表控制台设置不同的温度值、不同的湿度值、不同的负载档位，测试对应温度值、湿度值、负载档位，测试不同组合工况下的同一批次单相电能表内的平均寿命值，分别用以评估单相电能表内的电池在现场运行寿命。

前述的用于单相电能表电池寿命的加速测试系统的加速测试方法，其特征在于：步骤(4)t1为40s、t2为50ms、t3为30s、t4为200ms、t5为20s、t6为600ms。

前述的用于单相电能表电池寿命的加速测试系统的加速测试方法，其特征在于：所述周期T_c为100s。

本发明的有益效果是：本发明的用于单相电能表电池寿命的加速测试系统及方法，通过模拟实负载工况下触发停复电事件、不同温湿度等复杂工况，诱发电能表内处理器运行在高功耗状态，加速电池放电过程，从而得到不同温湿度、不同负荷下电能表电池寿命加速测试值，该值可以用来评估单相电能表电池现场运行环境下的寿命，为电能表的质量控制提供技术支持，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明的用于单相电能表电池寿命的加速测试系统的系统框图。

图2是本发明的用于单相电能表电池寿命的加速测试方法的停复电控制策略的工况模拟示意图。

图3是本发明的单相电能表内电池的电压-时间曲线示意图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

本发明的用于单相电能表电池寿命的加速测试系统，如图1所示，包括程控高低温湿热箱、被检单相电能表、程控电源、负载箱和智能电能表控制台，所述被检单相电能表放置在程控高低温湿热箱内，所述被检单相电能表通过R485串行通信接口和RS485-RS232转换器的一端相连接，所述RS485-RS232转换器的另一端与智能电能表控制台相连接，所述智能电能表控制台还通过RS232串行通信接口或者网络接口与程控高低温湿热箱相连接，所述负载箱、程控电源分别通过RS232串行通信接口或者网络接口与智能电能表控制台相连接，所述程控电源、负载箱还通过电源线与被检单相电能表相连接。

所述程控高低温湿热箱的温度设置范围在-45℃～75℃之间，湿度设置范围在0-100％RH之间，模拟单相电能表实际运行中的温湿度环境。

所述负载箱包括电流5A，10A，20A和功率因数1.0、0.5L、0.8C任意组合档位，模拟单相电能表现场运行中真实负载。

基于上述的用于单相电能表电池寿命的加速测试系统的加速测试方法，包括以下步骤，

步骤(1)，将被检单相电能表放置在程控高低温湿热箱内，并连接程控电源与负载箱，通过智能电能表控制台设置程控高低温湿热箱的温度T₁为75℃，湿度W₁为80％RH，通过智能电能表控制台控制程控电源升压至被检单相电能表的工作电压U为220V，通过智能电能表控制台控制选取负载箱的负载档位；

步骤(2)，智能电能表控制台读取单相电能表内电池的初始电压V₀，智能电能表控制台是根据《DL/T645-2007多功能电能表通信协议》读取单相电能表电池初始电压；

步骤(3)，由于单相电能表设计方案中电池在掉电情况下需要给单相电能表内处理器供电，研究表明电能表在不断的停复电事件过程由于处理器在掉电瞬间要进行的大量的读写操作，电池功耗最大，从而建立单相电能表进行停复电事件的控制策略，控制策略过程如下，

(1)将单相电能表升压至220V持续时间t1，再停电并持续时间t2；

(2)再将单相电能表升压至220V持续时间t3，再停电并持续时间t4；

(3)再将单相电能表升压至220V持续时间t5，再停电并持续时间t6；

(4)再将单相电能表升压至220V持续时间t1，重复(1)顺序循环进行，如图2所示，控制策略的工况模拟示意图，t1为40s、t2为50ms、t3为30s、t4为200ms、t5为20s、t6为600ms，根据实际情况可调节；

步骤(4)，在步骤(3)中，智能电能表控制台以周期T_c测量单相电能表内的电池电压V_i、测量电池电压时相对应的时刻。周期T_c为100s，根据实际情况可调节；

步骤(5)，智能电能表控制台控制程控电源按照步骤(3)建立的控制策略连续进行停复电事件，触发单相电能表内的处理器不断复位，加速电池的放电过程，直到智能电能表控制台检测到单相电能表内的电池电压V_i低于电池欠压阀值电压V_set时，停止测试，并记录试验持续时间T_end；

步骤(6)，智能电能表控制台根据步骤(5)形成单相电能表内电池的电压-时间曲线V(t),如图3所示，并根据公式(1)，计算单相电能表电池寿命加速测试值BL，

$BL=\frac{{\∫}_0^{T_{end}}V\left(t\right)dt}{V_0\·T_{end}}{T}_{end}---\left(1\right)$

步骤(7)，选取同一批次单相电能表的数量为N只，按照上述步骤(1)-步骤(6)进行测试，得到各单相电能表的电池寿命加速测试值BL₁、BL₂、BL₃...BL_N,并根据公式(2)，计算得到此批次单相电能表的平均寿命值BL_ave，

${\mathrm{BL}}_{ave}=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{BL}}_i}{N}---\left(2\right)$

其中，BL_i为第i个单相电能表的电池寿命加速测试值；

步骤(8)，按照上述步骤(1)-步骤(7)，通过智能电能表控制台设置不同的温度值、不同的湿度值、不同的负载档位，测试对应温度值、湿度值、负载档位，测试不同组合工况下的同一批次单相电能表内的平均寿命值，分别用以评估单相电能表内的电池在现场运行寿命。

综上所述，本发明的用于单相电能表电池寿命的加速测试系统及方法，通过模拟实负载工况下触发停复电事件、不同温湿度等复杂工况，诱发电能表内处理器运行在高功耗状态，加速电池放电过程，从而得到不同温湿度、不同负荷下电能表电池寿命加速测试值，该值可以用来评估单相电能表电池现场运行环境下的寿命，为电能表的质量控制提供技术支持，具有良好的应用前景。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种用于单相电能表电池寿命的加速测试系统，其特征在于：包括程控高低温湿热箱、被检单相电能表、程控电源、负载箱和智能电能表控制台，所述被检单相电能表放置在程控高低温湿热箱内，所述被检单相电能表通过R485串行通信接口和RS485-RS232转换器的一端相连接，所述RS485-RS232转换器的另一端与智能电能表控制台相连接，所述智能电能表控制台还通过RS232串行通信接口或者网络接口与程控高低温湿热箱相连接，所述负载箱、程控电源分别通过RS232串行通信接口或者网络接口与智能电能表控制台相连接，所述程控电源、负载箱还通过电源线与被检单相电能表相连接。

2.根据权利要求1所述的用于单相电能表电池寿命的加速测试系统，其特征在于：所述程控高低温湿热箱的温度设置范围在-45℃～75℃之间，湿度设置范围在0-100％RH之间，模拟单相电能表实际运行中的温湿度环境。

3.根据权利要求1所述的用于单相电能表电池寿命的加速测试系统，其特征在于：所述负载箱包括电流5A，10A，20A和功率因数1.0、0.5L、0.8C任意组合档位，模拟单相电能表现场运行中真实负载。

4.基于权利要求1所述的用于单相电能表电池寿命的加速测试系统的加速测试方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤(1)，将被检单相电能表放置在程控高低温湿热箱内，并连接程控电源与负载箱，通过智能电能表控制台设置程控高低温湿热箱的温度T₁为75℃，湿度W₁为80％RH，通过智能电能表控制台控制程控电源升压至被检单相电能表的工作电压U为220V，通过智能电能表控制台控制选取负载箱的负载档位；

步骤(2)，智能电能表控制台读取单相电能表内电池的初始电压V₀；

步骤(3)，建立单相电能表进行停复电事件的控制策略，控制策略过程如下，

(1)将单相电能表升压至220V持续时间t1，再停电并持续时间t2；

(2)再将单相电能表升压至220V持续时间t3，再停电并持续时间t4；

(3)再将单相电能表升压至220V持续时间t5，再停电并持续时间t6；

(4)再将单相电能表升压至220V持续时间t1，重复(1)顺序循环进行；

步骤(4)，在步骤(3)中，智能电能表控制台以周期T_c测量单相电能表内的电池电压V_i、测量电池电压时相对应的时刻；

步骤(5)，智能电能表控制台控制程控电源按照步骤(3)建立的控制策略连续进行停复电事件，触发单相电能表内的处理器不断复位，加速电池的放电过程，直到智能电能表控制台检测到单相电能表内的电池电压V_i低于电池欠压阀值电压V_set时，停止测试，并记录试验持续时间T_end；

步骤(6)，智能电能表控制台根据步骤(5)形成单相电能表内电池的电压-时间曲线V(t),并根据公式(1)，计算单相电能表电池寿命加速测试值BL，

$BL=\frac{{\∫}_0^{T_{end}}V\left(t\right)dt}{V_0\·T_{end}}{T}_{end}---\left(1\right)$

步骤(7)，选取同一批次单相电能表的数量为N只，按照上述步骤(1)-步骤(6)进行测试，得到各单相电能表的电池寿命加速测试值BL₁、BL₂、BL₃…BL_N,并根据公式(2)，计算得到此批次单相电能表的平均寿命值BL_ave，

${\mathrm{BL}}_{ave}=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{BL}}_i}{N}---\left(2\right)$

其中，BL_i为第i个单相电能表的电池寿命加速测试值；

步骤(8)，按照上述步骤(1)-步骤(7)，通过智能电能表控制台设置不同的温度值、不同的湿度值、不同的负载档位，测试对应温度值、湿度值、负载档位，测试不同组合工况下的同一批次单相电能表内的平均寿命值，分别用以评估单相电能表内的电池在现场运行寿命。

5.根据权利要求4所述的用于单相电能表电池寿命的加速测试系统的加速测试方法，其特征在于：步骤(4)t1为40s、t2为50ms、t3为30s、t4为200ms、t5为20s、t6为600ms。

6.根据权利要求4所述的用于单相电能表电池寿命的加速测试系统的加速测试方法，其特征在于：所述周期T_c为100s。