CN106291437A - 一种智能电能表的可靠性评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能电能表的可靠性评价方法，包括：根据智能电表的环境条件，确定待测样品的数目；对待测样品进行带包装的机械应力试验；打开待测样品包装，进行外观观察；对待测样品进行电性能测试，筛选测试合格的待测样品；从测试合格的待测样品数目中选取10％进行工艺质量评价；从测试合格的待测样品数目中选取10％进行环境耐久性评价；综合上述步骤获取智能电能表的可靠性综合评价结果；本发明提供的一种智能电能表的可靠性评价方法结合了智能电能表的产品生命过程中经历的主要环境剖面和工作剖面，考虑了影响电能表现场可靠性的主要因素，能够有效地评估和对比不同批次电能表的可靠性水平。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能电能表的评价方法，具体涉及一种智能电能表的可靠性评价方法。
背景技术
自2009年以来，国内智能电能表陆续大批量安装使用，在这几年里，电能表的可靠性问题逐渐显现出来，部分省市电能表安装后第一年故障率就高达6000ppm，引起了电力管理部门的高度重视。国家电网公司颁布了Q/GDW364-2009等一系列智能电能表技术规范，规范了出厂检验、型式检验、全性能试验、抽样验收试验、全检验收试验以及可靠性验证试验等试验项目、试验要求和试验方法。然而，按照这些规范、标准进行层层测试合格的电能表，还是不能避免安装后出现较高的故障率的现象，说明这些试验方法还不足以有效地暴露产品中潜在的影响可靠性的缺陷和薄弱环节。
电能表的可靠性水平是电能表在预期设计寿命周期内和使用条件下满足电能计量、数据通信、计时、显示等一系列功能的一种属性，目前有如下两种电能表可靠性评价、验证的方法：
方法一：JB/T 50070-2002规定了电能表的可靠性要求和考核方法，适用于考核电能表是否符合产品合同或标准中规定的可靠性指标要求；通过抽取多台样品，在规定的精模拟或者粗模拟的温度条件下，施加规定的各种应力，连续试验规定的单台试验时间内，观察相关失效数目，从而判定电能表批的可靠性是否符合产品合同或标准规定的指标要求。
方法二：IEC-62059-31-1-2008提供了一种利用恒定加速应力(高温和潮湿条件)对电能表进行可靠性寿命估计的试验方法；通过在恒定的高温和高湿度条件下，加载规定的电应力，对电能表进行加速应力试验，观察相关失效数目，再通过寿命应力模型和威布尔分布计算得到正常使用条件下的可靠度水平，从而可以判断产品的可靠性水平是否符合规定的指标要求。
但上述两种方法均有不可避免的缺陷：方法一从传统机械式电能表移植到电子式智能电能表，对当前的智能电能表不完全适用，而且可靠性验证的试验应力条件太过宽松，仅仅是通过累积足够的试验时间来考核电能表的可靠性，不能暴露由于高温、高湿等环境应力带来的可靠性问题，另外单台样品试验时间太长、导致试验可执行性差，不适用于当前批量采购、验收工作。方法二虽然使单台样品试验时间从几千小时下降到几百小时，缩短了可靠性评价的时间。但是由于在实际使用环境中，电能表所面临的环境条件是多变的，恒定高温和潮湿条件下暴露出的产品问题，不能够覆盖所有故障类型，例如，温度急剧变化条件下导致的故障等。另外，这两种方法都是通过电性能测试结果作为判断样品是否出现故障的唯一依据，而没有分析影响产品可靠性的因素，例如：组装工艺存在虚焊缺陷，但电性能测试时刻并未表现出故障，会影响长期可靠性；另外电路板表面存在污染离子，在水汽条件下会导致间歇性漏电而失效，但电性能测试也不能发现此类缺陷。因此，上述两种方法不能够摸清产品真实的可靠性水平，也不能够发现和暴露电能表潜在的缺陷和薄弱环节。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种智能电能表的可靠性评价方法，结合了智能电能表的产品生命过程中经历的主要环境剖面和工作剖面，考虑了影响电能表现场可靠性的主要因素，能够有效地评估和对比不同批次电能表的可靠性水平。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种智能电能表的可靠性评价方法，其改进之处在于，包括如下步骤：
(1)根据所述智能电表的环境条件，确定待测样品的数目；
(2)对所述待测样品进行带包装的机械应力试验，并记录试验结果；
(3)打开所述待测样品包装，进行外观观察，并记录观察结果；
(4)对所述待测样品进行电性能测试，筛选测试合格的待测样品，并记录测试结果；
(5)从所述测试合格的待测样品数目中选取10％进行工艺质量评价，并记录工艺质量评价结果；
(6)从所述测试合格的待测样品数目中选取10％进行环境耐久性评价，并记录环境耐久性评价结果；
(7)综合步骤(1)-(6)，获取智能电能表的可靠性综合评价结果。
优选的，步骤(1)中，所述根据所述智能电表的环境条件，确定待测样品的数目包括：
根据待测智能电能表的预期安装地区的电压、负载水平、温度、湿度、运输、安装方式和预期安装的数量信息确定待测样品的数目。
优选的，步骤(2)中，所述机械应力试验包括：随机振动试验和冲击试验。
优选的，步骤(3)中，所述打开所述待测样品包装，进行外观观察，并记录观察结果包括：
通过立体显微镜对打开包装的待测样品的外观进行观察，观察其是否存在外壳开裂、标识模糊、LCD损伤、接线端子脱落的缺陷，并记录观察所获取的缺陷类型及所述缺陷类型对应的数目。
优选的，步骤(4)中，所述对所述待测样品进行电性能测试，筛选测试合格的待测样品，并记录测试结果包括：
通过所述电能表的校验仪器，测量所述待测样品的电能计量基本误差、日计时误差、通信功能、负荷拉闸、报警功能、停电查表、上电查表和交流电压，并根据技术规范要求判断和记录测试结果。
进一步的，所述技术规范要求为Q-GDW1364。
优选的，步骤(5)中，所述从所述测试合格的待测样品数目中选取10％进行工艺质量评价，并记录工艺质量评价结果包括：
组装工艺外观检查、关键焊点切片观察、离子清洁度测试、PCBA绝缘阻抗测试。
进一步的，所述组装工艺外观检查、关键焊点切片观察、离子清洁度测试、PCBA绝缘阻抗测试，四个项目分别依据IPC-A-610E-2010、IPC-TM-6502.1.1、IPC-TM-6502.3.25c、IPC-TM-6502.6.3的规定判断并记录环境耐久性评价结果，其中，每个项目从10％所述测试合格的待测样品数目中选取1-6只电能表进行评价。
优选的，步骤(6)中，所述从所述测试合格的待测样品数目中选取10％进行环境耐久性评价，并记录环境耐久性评价结果包括：
带电潮热试验、高温存储工作试验、带电温度循环试验、盐雾试验，其中，所述盐雾试验为可选试验，安装地区受海洋或沙尘影响严重的地区选择该试验进行。
进一步的，所述带电潮热试验、高温存储工作试验、带电温度循环试验、盐雾试验分别从10％所述测试合格的待测样品数目中选取11-44只、11-44只、11-44只和3-11只电能表进行试验。
进一步的，所述带电潮热试验包括：
阶段一：根据GB/T 2423.34-2008试验Z/AD对所述11-44只电能表进行条件为高温为(65±2)℃，低温为(-10±2)℃，相对湿度为(95±3)％RH的带电交变湿热试验；其中，电交变湿热试验过程中对所述11-44只电能表一直施加参比电压并进行电性能测试，记录试验结果，选取试验合格的样品；
阶段二：对所述试验合格的样品进行240～1000小时温湿度条件为(85±2)℃，(85±3)％RH的带电稳态湿热试验，其中，带电稳态湿热试验试验过程中对所述试验合格的样品一直施加参比电压并进行电性能测试，记录试验结果。
进一步的，所述高温存储工作试验包括：对拆除了所述11-44只电能表内部电池的电能表进行240～1000小时温度为65～105℃的高温存储试验，其中，高温存储试验过程中测量所述11-44只电能表的起动、潜动、电能计量基本误差、日计时误差功能，然后在常温条件下对所述11-44只电能表进行电性能测试，并记录试验结果。
进一步的，所述带电温度循环试验包括：对拆除了所述11-44只电能表内部电池的电能表进行240～500个循环的高温为+125℃，低温为-55℃，驻留时间为15～40分钟，转换时间小于3分钟的快速温度循环试验，其中，快速温度循环试验过程中对所述11-44只电能表一直施加参比电压并进行电性能测试，记录试验结果。
进一步的，所述盐雾试验包括：打开所述3-11只电能表的外壳，暴露其内部电路然后根据GB-T 2423.18-2000试验Kb进行试验，试验结束后组装所述3-11只电能表进行电性能测试，并记录试验结果。
本发明的有益效果：
与最接近的现有技术相比，本发明提供了一种智能电能表的可靠性评价方法，结合了智能电能表的产品生命过程中经历的主要环境剖面和工作剖面，通过对电能表待测样品进行机械应力试验、外观观察、电性能测试、记录工艺质量评价和环境耐久性评价更加容易发现电能表潜在的电路设计、生产工艺方面的缺陷和薄弱环节，也更加容易激发出现场故障。该方法考虑了影响电能表现场可靠性的主要因素，可以有效地评估和对比不同批次电能表的可靠性水平。
附图说明
图1是本发明一种智能电能表的可靠性评价方法的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图中的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例提供一种智能电能表的可靠性评价方法，如图1所示，包括如下步骤：
(1)根据所述智能电能表的环境条件，确定待测样品的数目；
根据待测智能电能表的预期安装地区的电压、负载水平、温度、湿度、运输、安装方式和预期安装的数量信息确定待测样品的数目。
(2)对所述待测样品进行带包装的机械应力试验，并根据ISTA-3E-2004的规定记录试验结果；
其中，所述机械应力试验包括：随机振动试验和冲击试验。对所述待测样品进行带包装的机械应力试验而不是对单只待测样品进行机械应力试验更加符合一般情况下电能表产品在实际运输过程中受力过程。
(3)打开所述待测样品包装，进行外观观察，并记录观察结果；
具体的，通过立体显微镜对打开包装的待测样品的外观进行观察，观察其是否存在外壳开裂、标识模糊、LCD损伤、接线端子脱落的缺陷，并记录观察所获取的缺陷类型及所述缺陷类型对应的数目。
(4)对所述待测样品进行电性能测试，筛选测试合格的待测样品，并记录测试结果；
具体的，通过所述电能表的校验仪器，测量所述待测样品的电能计量基本误差、日计时误差、通信功能(485通信、红外通信或载波通信)、负荷拉闸、报警功能、停电查表、上电查表和交流电压，并根据技术规范要求判断和记录测试结果。其中，所述技术规范要求为Q-GDW1364。
(5)从所述测试合格的待测样品数目中选取10％进行工艺质量评价，并记录工艺质量评价结果；
其中，所述工艺质量评价包括：组装工艺外观检查、关键焊点切片观察、离子清洁度测试、PCBA绝缘阻抗测试。
进一步的，所述组装工艺外观检查、关键焊点切片观察、离子清洁度测试、PCBA绝缘阻抗测试，四个项目分别依据IPC-A-610E-2010、IPC-TM-6502.1.1、IPC-TM-6502.3.25c、IPC-TM-6502.6.3的规定判断并记录环境耐久性评价结果，其中，每个项目从10％所述测试合格的待测样品数目中选取1-6只电能表进行评价。
(6)从所述测试合格的待测样品数目中选取10％进行环境耐久性评价，并记录环境耐久性评价结果；
其中，所述环境耐久性评价包括：带电潮热试验、高温存储工作试验、带电温度循环试验、盐雾试验，其中，所述盐雾试验为可选试验，安装地区受海洋或沙尘影响严重的地区选择该试验进行。
进一步的，所述带电潮热试验、高温存储工作试验、带电温度循环试验、盐雾试验分别从10％所述测试合格的待测样品数目中选取11-44只、11-44只、11-44只和3-11只电能表进行试验。
所述带电潮热试验包括：
阶段一：根据GB/T 2423.34-2008试验Z/AD对所述11-44只电能表进行条件为高温为(65±2)℃，低温为(-10±2)℃，相对湿度为(95±3)％RH的带电交变湿热试验；其中，电交变湿热试验过程中对所述11-44只电能表一直施加参比电压并进行电性能测试，记录试验结果，选取试验合格的样品；
阶段二：对所述试验合格的样品进行240～1000小时温湿度条件为(85±2)℃，(85±3)％RH的带电稳态湿热试验，其中，带电稳态湿热试验试验过程中对所述试验合格的样品一直施加参比电压并进行电性能测试，记录试验结果。
所述高温存储工作试验包括：对拆除了所述11-44只电能表内部电池的电能表进行240～1000小时温度为65～105℃的高温存储试验，其中，高温存储试验过程中测量所述11-44只电能表的起动、潜动、电能计量基本误差、日计时误差功能，然后在常温条件下对所述11-44只电能表进行电性能测试，并记录试验结果。
所述带电温度循环试验包括：对拆除了所述11-44只电能表内部电池的电能表进行240～500个循环的高温为+125℃，低温为-55℃，驻留时间为15～40分钟，转换时间小于3分钟的快速温度循环试验，其中，快速温度循环试验过程中对所述11-44只电能表一直施加参比电压并进行电性能测试，记录试验结果。
所述盐雾试验包括：打开所述3-11只电能表的外壳，暴露其内部电路然后根据GB-T2423.18-2000试验Kb进行试验，试验结束后组装所述3-11只电能表进行电性能测试，并记录试验结果。
(7)综合步骤(1)-(6)获取智能电能表的可靠性综合评价结果。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (14)
1.一种智能电能表的可靠性评价方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)根据所述智能电能表的环境条件，确定待测样品的数目；
(2)对所述待测样品进行带包装的机械应力试验，并记录试验结果；
(3)打开所述待测样品包装，进行外观观察，并记录观察结果；
(4)对所述待测样品进行电性能测试，筛选测试合格的待测样品，并记录测试结果；
(5)从所述测试合格的待测样品数目中选取10％进行工艺质量评价，并记录工艺质量评价结果；
(6)从所述测试合格的待测样品数目中选取10％进行环境耐久性评价，并记录环境耐久性评价结果；
(7)综合步骤(1)-(6)，获取智能电能表的可靠性综合评价结果。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述根据所述智能电表的环境条件，确定待测样品的数目包括：
根据待测智能电能表的预期安装地区的电压、负载水平、温度、湿度、运输、安装方式和预期安装的数量信息确定待测样品的数目。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述机械应力试验包括：随机振动试验和冲击试验。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述打开所述待测样品包装，进行外观观察，并记录观察结果包括：
通过立体显微镜对打开包装的待测样品的外观进行观察，观察其是否存在外壳开裂、标识模糊、LCD损伤、接线端子脱落的缺陷，并记录观察所获取的缺陷类型及所述缺陷类型对应的数目。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述对所述待测样品进行电性能测试，筛选测试合格的待测样品，并记录测试结果包括：
通过所述电能表的校验仪器，测量所述待测样品的电能计量基本误差、日计时误差、通信功能、负荷拉闸、报警功能、停电查表、上电查表和交流电压，并根据技术规范要求判断和记录测试结果。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述技术规范要求为Q-GDW1364。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中，所述从所述测试合格的待测样品数目中选取10％进行工艺质量评价包括：
组装工艺外观检查、关键焊点切片观察、离子清洁度测试、PCBA绝缘阻抗测试。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述组装工艺外观检查、关键焊点切片观察、离子清洁度测试、PCBA绝缘阻抗测试，四个项目分别依据IPC-A-610E-2010、IPC-TM-6502.1.1、IPC-TM-6502.3.25c、IPC-TM-6502.6.3的规定判断并记录环境耐久性评价结果，其中，每个项目从10％所述测试合格的待测样品数目中选取1-6只电能表进行评价。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(6)中，所述从所述测试合格的待测样品数目中选取10％进行环境耐久性评价包括：
带电潮热试验、高温存储工作试验、带电温度循环试验、盐雾试验，其中，所述盐雾试验为可选试验，安装地区受海洋或沙尘影响严重的地区选择该试验进行。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述带电潮热试验、高温存储工作试验、带电温度循环试验、盐雾试验分别从10％所述测试合格的待测样品数目中选取11-44只、11-44只、11-44只和3-11只电能表进行试验。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述带电潮热试验包括：
阶段一：根据GB/T 2423.34-2008试验Z/AD对所述11-44只电能表进行条件为高温为(65±2)℃，低温为(-10±2)℃，相对湿度为(95±3)％RH的带电交变湿热试验；其中，电交变湿热试验过程中对所述11-44只电能表一直施加参比电压并进行电性能测试，记录试验结果，选取试验合格的样品；
阶段二：对所述试验合格的样品进行240～1000小时温湿度条件为(85±2)℃，(85±3)％RH的带电稳态湿热试验，其中，带电稳态湿热试验试验过程中对所述试验合格的样品一直施加参比电压并进行电性能测试，记录试验结果。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述高温存储工作试验包括：对拆除了所述11-44只电能表内部电池的电能表进行240～1000小时温度为65～105℃的高温存储试验，其中，高温存储试验过程中测量所述11-44只电能表的起动、潜动、电能计量基本误差、日计时误差功能，然后在常温条件下对所述11-44只电能表进行电性能测试，并记录试验结果。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述带电温度循环试验包括：对拆除了所述11-44只电能表内部电池的电能表进行240～500个循环的高温为+125℃，低温为-55℃，驻留时间为15～40分钟，转换时间小于3分钟的快速温度循环试验，其中，快速温度循环试验过程中对所述11-44只电能表一直施加参比电压并进行电性能测试，记录试验结果。
14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述盐雾试验包括：打开所述3-11只电能表的外壳，暴露其内部电路然后根据GB-T 2423.18-2000试验Kb进行试验，试验结束后组装所述3-11只电能表进行电性能测试，并记录试验结果。
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