智能電表高加速度壽命試驗(yàn)故障與分析

摘 要：在智能電能表的使用過(guò)程中，經(jīng)常遇到一些問(wèn)題，不僅給電能表檢定人員在檢定過(guò)程中帶來(lái)了不少障礙，也為客戶正常、安全的使用帶來(lái)了隱患。文章主要從電力系統(tǒng)在運(yùn)行中存在的一些情況，分析電能表在各種溫度環(huán)境下的計(jì)量缺陷，列舉了一些常見(jiàn)故障，提出故障分析方法。

關(guān)鍵詞：智能電表；halt；故障分析

智能電表是為供電、用電提供結(jié)算依據(jù)的一種計(jì)量表，其準(zhǔn)確度及合理性將直接影響供電部門的與電力用戶的經(jīng)濟(jì)利益。同時(shí)隨著科技的進(jìn)步，人們生活水平的提高，對(duì)電力需求越來(lái)越大，對(duì)電能質(zhì)量要求越來(lái)越高，這使供配電問(wèn)題變得復(fù)雜，對(duì)智能電表的要求越來(lái)越高。長(zhǎng)期以來(lái)人們都在不斷的對(duì)智能電能表進(jìn)行改進(jìn)更新，以期滿足供需方的需求。

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，功能強(qiáng)大、可靠性較好的智能電表，已基本取代傳統(tǒng)的機(jī)械式電表，使供電部門的計(jì)量管理和技術(shù)水平得到了很大的提高。但電力系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，同時(shí)電力負(fù)載變動(dòng)頻繁，使得智能電表的實(shí)際工作環(huán)境較為惡劣，從而使有些計(jì)量誤差凸顯出來(lái)，文章通過(guò)電能表halt試驗(yàn)測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的故障與問(wèn)題進(jìn)行了分析，以確保電能表確定、可靠的運(yùn)行。

1 低溫步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)

起始試驗(yàn)溫度0℃；-40℃前溫度步進(jìn)值-10℃，-40℃開始溫度步進(jìn)值-5℃；溫變率60℃/min；試驗(yàn)過(guò)程中，表計(jì)一直處于通電工作狀態(tài)，每個(gè)溫度階段保持30min的測(cè)試時(shí)間。試驗(yàn)中出現(xiàn)：（1）表背光閃爍，忽明忽暗，處于復(fù)位狀態(tài)，原因一般是燈管斷裂、高壓對(duì)地放電，直接導(dǎo)致過(guò)流或過(guò)載保護(hù)，PWM、IC虛焊；（2）溫度對(duì)計(jì)量誤差分析：環(huán)境溫度改變時(shí)，電能表永久磁鐵的磁通量，電壓線圈及相位補(bǔ)償裝置的電阻，電磁鐵內(nèi)的磁阻均相應(yīng)地發(fā)生了變化，從而引起了制動(dòng)力矩和電流、電壓，工作磁通量及相位角發(fā)生變化，使電能表產(chǎn)生隨溫度變化的附加力矩，由此產(chǎn)生附加誤差。

2 高溫步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)

起始試驗(yàn)溫度40℃；70℃前溫度步進(jìn)值10℃，70℃開始溫度步進(jìn)值5℃；溫變率60℃/min；試驗(yàn)過(guò)程中，表計(jì)一直處于通電工作狀態(tài)，每個(gè)溫度階段保持30min的測(cè)試時(shí)間。

環(huán)境溫度變化引起電壓線圈的電阻變化，由于銅的電阻溫度系數(shù)較大，所以溫度升高使電阻增加，圓盤轉(zhuǎn)速就變慢。相位角調(diào)整器失靈，一般用改變電流與電流工作磁通之間的相位角調(diào)整相位，通過(guò)移動(dòng)電阻絲上的回線卡左右位置，就可以改變短路線圈的電阻值，從而改變短路線圈的感應(yīng)電流和功損耗的大小，使電流鐵芯中的工作磁通與電流之間的相位角差α1大小發(fā)生變化，達(dá)到調(diào)整β-α1=90度（β為電壓工作磁通之間的夾角）。因此應(yīng)檢修或更換有關(guān)零件。

3 溫度循環(huán)試驗(yàn)

試驗(yàn)參數(shù)：-55℃～80℃，保持時(shí)間：低溫點(diǎn)保持10min，高溫點(diǎn)保持10min，溫變速率：60℃/min，循環(huán)次數(shù)：10次，溫度上下限保持30min并完成功能測(cè)試。

無(wú)脈沖輸出：分析（1）脈沖線脫焊、斷線、短接或脈沖線碰到強(qiáng)電引起三極管損壞以及PCB板線路燒壞等等。（2）指示燈亮但無(wú)脈沖的現(xiàn)象，此現(xiàn)象說(shuō)明電源部分、計(jì)量部分、CPU部分工作正常，問(wèn)題出在輸出電路上。

4 振動(dòng)步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)

起始振動(dòng)：3Grms；步進(jìn)步長(zhǎng)：3Grms；振動(dòng)頻率帶寬：10Hz～10000Hz；振動(dòng)駐留時(shí)間15min；振動(dòng)駐留時(shí)間后停止振動(dòng)，表計(jì)通電，進(jìn)行基本誤差、顯示、通信測(cè)試，并仔細(xì)觀察外觀和表內(nèi)器件。表計(jì)下電，將振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)輸出增加2Grms，繼續(xù)啟動(dòng)振動(dòng)。振動(dòng)駐留時(shí)間后停止振動(dòng)，表計(jì)通電，進(jìn)行基本誤差、顯示、通信測(cè)試，并仔細(xì)觀察外觀和表內(nèi)器件。試驗(yàn)完成后，再進(jìn)行外觀檢查、準(zhǔn)確度（基本誤差、誤差變差、誤差一致性、負(fù)載電流升降、秒信號(hào)），基本功能（時(shí)鐘、顯示、通信、電池），特別注意檢查表內(nèi)元器件和焊點(diǎn)是否有脫落或裂開異常，PCB板是否有損傷，螺釘和端鈕盒是否有破損或松動(dòng)；有失效項(xiàng)目的需記錄失效恢復(fù)情況。

試驗(yàn)后出現(xiàn)電解電容腳斷裂，熱敏電阻、時(shí)針電池脫落現(xiàn)象，原因有一部分是因?yàn)樯a(chǎn)工藝不過(guò)關(guān)，電路板上存在虛汗，其他的是因?yàn)闄C(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，在振動(dòng)過(guò)程中內(nèi)部結(jié)構(gòu)相互作用導(dǎo)致脫落或變形。

5 綜合應(yīng)力試驗(yàn)技術(shù)要求以及測(cè)試方法

溫度極值：-50℃～80℃，溫變速率：60℃/min 5g-50g步進(jìn)速率：5 Grms/min，溫度上下限駐留時(shí)間為15min，振動(dòng)每個(gè)點(diǎn)駐留時(shí)間為30min，共進(jìn)行10次循環(huán)，并完成功能測(cè)試。試驗(yàn)階段內(nèi)進(jìn)行基本誤差、時(shí)鐘、顯示、通信測(cè)試，并仔細(xì)觀察外觀和表內(nèi)器件，記錄試驗(yàn)階段內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)、過(guò)程情況，有失效情況發(fā)生時(shí)需詳細(xì)記錄失效情況。試驗(yàn)完成后，停止振動(dòng)并將溫度恢復(fù)到23℃保持2h，再進(jìn)行：外觀檢查、準(zhǔn)確度（基本誤差、誤差變差、誤差一致性、負(fù)載電流升降、秒信號(hào)誤差），基本功能（時(shí)鐘、顯示、通信、電池），特別注意檢查表內(nèi)元器件和焊點(diǎn)是否有脫落或裂開異常，PCB板是否有損傷，螺釘和端鈕盒是否有破損或松動(dòng)；有失效項(xiàng)目的需記錄失效恢復(fù)情況。

有死機(jī)現(xiàn)象：一般指電能表通電后沒(méi)有任何反應(yīng)，因?yàn)閱蜗囔o止式電能表的核心技術(shù)都采用邏輯電路，因此并不存在程序飛掉的問(wèn)題，事實(shí)上碰到的所謂死機(jī)大多由于電流電壓取樣線虛焊或斷掉，或電壓分壓電阻斷裂，或由于脈沖線碰到強(qiáng)電而損壞光耦，或PCB板上元件虛焊等等。試驗(yàn)后出現(xiàn)電解電容腳斷裂，熱敏電阻、時(shí)針電池脫落螺釘和端鈕盒是否有松動(dòng)現(xiàn)象，原因有一部分是因?yàn)樯a(chǎn)工藝不過(guò)關(guān)，電路板上存在虛焊，其他的是因?yàn)闄C(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，在振動(dòng)過(guò)程中內(nèi)部結(jié)構(gòu)相互作用導(dǎo)致脫落或變形。