एकल-चरण स्मार्ट मीटर-विश्वसनीयता वृद्धि परीक्षण अनुसंधान

 

 

स्मार्ट ग्रिड सूचना संग्रह प्रणाली के बुनियादी ढांचे के रूप में, एकल-चरण स्मार्ट मीटर में निवासियों को समय पर और प्रभावी सेवाएं प्रदान करने की विशेषताएं हैं। यदि स्मार्ट मीटर की विश्वसनीयता खराब है, तो यह न केवल स्मार्ट ग्रिड के संचालन को गंभीरता से प्रभावित करेगी, जिससे विशाल मीटर प्रतिस्थापन लागत हो सकती है, बल्कि आसानी से बिजली के विवादों का कारण बन सकता है। इसलिए, पूरे स्मार्ट ग्रिड सिस्टम के लिए एकल-चरण स्मार्ट मीटर की विश्वसनीयता का मूल्यांकन और सुधार करना महत्वपूर्ण है। एकल-चरण स्मार्ट मीटर की विश्वसनीयता का अध्ययन करने के लिए, हमने त्वरित जीवन परीक्षण (ALT) विधि को चुना, जो उच्च-तकनीकी उत्पादों के जीवन मूल्यांकन और विश्वसनीयता अनुसंधान के लिए एक प्रभावी, कुशल और व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली विधि है। हालांकि, परीक्षण से पहले, हमें सिंथेटिक तनाव के तहत त्वरित जीवन परीक्षण (ALT) की सुरक्षा सीमा और स्मार्ट मीटर की सबसे अधिक संभावना विफलता मोड का निर्धारण करना चाहिए।

 

एकल-चरण स्मार्ट मीटर उच्च विश्वसनीयता और लंबी सेवा जीवन की विशेषताओं के साथ एक उच्च तकनीक वाला उत्पाद है। यह सामान्य कार्य परिस्थितियों में विश्वसनीयता मूल्यांकन परीक्षण करने के लिए असुविधाजनक और समय लेने वाला है। इसके विपरीत, विश्वसनीयता वृद्धि परीक्षण, एक पर्यावरणीय तनाव उत्तेजना परीक्षण के रूप में, 20 वीं शताब्दी के अंत से घर और विदेशों में विद्वानों द्वारा व्यापक रूप से अध्ययन किया गया है। बड़ी संख्या में प्रायोगिक परिणाम बताते हैं कि आरईटी उत्पाद की विफलता मोड को जल्दी से उजागर कर सकता है, प्रभावी रूप से उत्पाद की कार्य सीमा और क्षति सीमा को प्रभावी ढंग से निर्धारित कर सकता है, और फिर काम की सीमा के अनुसार बाद में त्वरित जीवन परीक्षण के लिए एक सुरक्षा सीमा प्रदान करता है। आजकल, अनगिनत आरईटी उदाहरणों को संचार, ऊर्जा, चिकित्सा, इलेक्ट्रॉनिक्स, इंस्ट्रूमेंटेशन, आदि के क्षेत्रों में सफलतापूर्वक विस्तारित किया गया है, उत्पादों की विश्वसनीयता में सुधार, डिजाइन और उत्पादन चक्र को छोटा करने और महत्वपूर्ण आर्थिक लाभ प्राप्त करने के लिए। हालांकि, स्मार्ट मीटर की विश्वसनीयता के व्यापक विश्लेषण के लिए कोई पूर्ण प्रणाली नहीं है। Zhejiang Reallin Electron Co., Ltd व्यापक तनाव की कार्रवाई के तहत विफलता मोड और उत्पाद सीमा की खोज के उद्देश्य से एकल-चरण स्मार्ट मीटर की RET विधि की खोज करता है। यह एकल-चरण स्मार्ट मीटर के लिए आरईटी में एक लाभकारी प्रयास है, जो उद्योग में स्मार्ट मीटर उत्पादों की विश्वसनीयता की बाद के अनुसंधान और सुधार के लिए एक वैज्ञानिक आधार प्रदान करता है।

 

विश्वसनीयता वृद्धि परीक्षण (आरईटी) विफलता भौतिकी सिद्धांत पर आधारित एक पर्यावरणीय तनाव परीक्षण है और अनुसंधान वस्तु के रूप में उत्पाद की विफलता मोड को ले जाता है। परीक्षण जल्दी से एकल या संयुक्त पर्यावरणीय तनाव को धीरे -धीरे बढ़ाकर संभावित दोषों का पता लगाता है जो सामान्य तनाव की स्थिति की तुलना में बहुत अधिक प्रतिकूल है, इस प्रकार परीक्षण के समय को छोटा करता है और दक्षता बढ़ाता है। इसका मुख्य उद्देश्य संयुक्त तनाव के तहत कमजोर लिंक और विफलता मोड को निर्धारित करना है, और उत्पाद की परिचालन सीमा और विफलता सीमा का पता लगाना है।

 

चित्रा 1 एकल-चरण स्मार्ट मीटर का संरचनात्मक आरेख

 

ऐतिहासिक डेटा विश्लेषण और विफलता मोड और प्रभाव विश्लेषण (FMEA) के परिणामों के आधार पर, हमने पाया कि इस एकल-चरण स्मार्ट मीटर का कार्य प्राकृतिक कार्य वातावरण में तापमान तनाव से आसानी से प्रभावित होता है। अनुपयुक्त तापमान विभिन्न प्रकार की विफलताओं का कारण बन सकता है, जैसे कि माप त्रुटियां, संकेतक प्रकाश विफलता, असामान्यता प्रदर्शित करते हैं, और संचार रुकावट।

 

अध्ययन में पाया गया कि मीटरिंग यूनिट, एलसीडी डिस्प्ले और 485 कम्युनिकेशन मॉड्यूल मुख्य कमजोर लिंक हैं। कम तापमान मुख्य रूप से एलसीडी डिस्प्ले को प्रभावित करता है, जबकि उच्च तापमान का पूरा प्रभाव पड़ता है, विशेष रूप से इलेक्ट्रॉनिक घटकों, जिससे शारीरिक परिवर्तन और संचयी क्षति हो सकती है।

 

सारांश में, उच्च तापमान को मीटर की विश्वसनीयता को प्रभावित करने वाले एक प्रमुख तनाव कारक के रूप में पहचाना जाता है। इन निष्कर्षों के आधार पर, हमने मीटर के प्रदर्शन पर तापमान के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए उच्च तापमान विश्वसनीयता वृद्धि परीक्षण (आरईटी) के लिए एक एकल-चरण स्मार्ट ऊर्जा मीटर का चयन किया और इसकी विश्वसनीयता में सुधार के लिए एक वैज्ञानिक आधार प्रदान किया।

 

2.2 एकल-चरण स्मार्ट मीटर का उच्च तापमान रिट

 

एकल-चरण स्मार्ट मीटर पर आरईटी एक कदम तापमान परीक्षण से गुजर रहा है, जो लगातार परीक्षण उपकरण पर उच्च तापमान वाले कदम तनाव को लागू करता है। परीक्षण तब तक नहीं रुकेंगे जब तक कि तनाव का स्तर क्षति सीमा या परीक्षण उपकरण की अधिकतम सीमा तक नहीं पहुंच जाता है। परीक्षण के दौरान, स्मार्ट मीटर के प्रमुख प्रदर्शन मापदंडों की वास्तविक समय में निगरानी की जाती है, और इसकी विफलता मोड दर्ज की जाती है। फिर, परीक्षण डेटा के विश्लेषण के माध्यम से, उच्च तापमान पर इसकी कार्य सीमा और क्षति सीमा निर्धारित की जाती है।

 

पारसिगर श्रेणी	मापदण्ड नाम	पैरामीटर मान	विवरण
विद्युत विशेषताओं	संदर्भ वोल्टेज	220V	मानक कार्य वोल्टेज
	वर्तमान विनिर्देश	5(60)A	मूल वर्तमान 5 ए, अधिकतम 60 ए
	सटीकता स्तर	स्तर 1	सक्रिय शक्ति माप के लिए उपयुक्त
	आवृति सीमा	(50 ± 2.5) हर्ट्ज	मानक बिजली ग्रिड के लिए लागू
	बिजली खपत	<1.5W,10VA	कम बिजली की खपत डिजाइन
पर्यावरणीय अनुकूलनशीलता	परिचालन तापमान	-25 डिग्री ~ 60 डिग्री -40 डिग्री डिग्री ~ 70 डिग्री डिग्री	विशिष्टता तापमान सीमा
	सापेक्षिक आर्द्रता	<95%	चरम परिचालन तापमान
विश्वसनीयता	माउंटेड	10 साल से अधिक या बराबर	विफलताओं के बीच का समय

 

2.2.1 उच्च तापमान चरण रिट का अवलोकन

 

यह अध्ययन केवल उच्च तापमान के प्रभाव पर विचार करता है, और निम्नलिखित योजना को अपनाता है: तापमान मापदंडों को छोड़कर, अन्य मापदंडों को तालिका 1 में दिखाए गए तकनीकी पैरामीटर मानों के अनुसार सेट किया जाता है। स्मार्ट मीटर की सामान्य तापमान सीमा -25 डिग्री ~ +60} की डिग्री है, और काम करने की सीमा {4}} डिग्री { S1।

 

यह देखते हुए कि मीटर के अंदर चिप की अनुशंसित कार्य सीमा आमतौर पर 80 डिग्री ~ 85 डिग्री के बीच होती है, तापमान कदम समान रूप से 5 डिग्री पर सेट होता है, और तापमान परिवर्तन दर 2.5 डिग्री \/मिनट से नीचे नियंत्रित होती है। मीटर पर तापमान के प्रभाव को पूरी तरह से देखने के लिए, प्रत्येक तापमान का स्तर 30 मिनट के लिए बनाए रखा जाता है।

 

चित्रा 3 चरण उच्च तापमान आरईटी परीक्षण की प्रक्रिया को दर्शाता है। परीक्षण के दौरान, तापमान लगातार बढ़ जाता है जब तक कि सभी परीक्षण के टुकड़े एक निश्चित तापमान स्तर (t +1, मैं 1 से अधिक या बराबर) पर विफल हो जाता है। फिर तापमान पिछले स्तर (TI) तक कम हो जाता है। यदि सभी परीक्षण टुकड़े सामान्य रूप से स्तर Ti पर काम कर सकते हैं, तो Ti +1 कार्य सीमा तापमान के रूप में निर्धारित किया जाता है। काम की सीमा का निर्धारण करने के बाद, क्षति सीमा का पता लगाने के लिए परीक्षण जारी रखें। विधि कार्य सीमा के पास तापमान सीमा में अधिक विस्तृत परीक्षण करने के लिए है। उदाहरण के लिए, यदि परीक्षण का टुकड़ा 30 मिनट के लिए तापमान टीजे पर रहने के बाद सामान्य संचालन को फिर से शुरू नहीं कर सकता है, तो टीजे को क्षति सीमा तापमान के रूप में पहचाना जा सकता है। यदि परीक्षण का टुकड़ा सामान्य संचालन को फिर से शुरू कर सकता है, तो तापमान परीक्षण को बढ़ाना जारी रखें जब तक कि परीक्षण उपकरण की अधिकतम तापमान सीमा नहीं हो जाती है।

 

 

यह विधि स्मार्ट मीटर की कार्य सीमा और क्षति सीमा को सटीक रूप से निर्धारित कर सकती है, जिससे उनकी उच्च तापमान विश्वसनीयता का मूल्यांकन करने के लिए महत्वपूर्ण डेटा प्रदान किया जा सकता है।

 

2.2.2 परीक्षण आइटम

 

परीक्षण उपकरण और परीक्षण कक्ष क्षमता के आधार पर, 16 एकल-चरण स्मार्ट मीटरों को परीक्षण के लिए नमूनों के रूप में चुना गया था। इस आरईटी में तीन चरण शामिल हैं: पहला, एक समग्र प्रदर्शन मूल्यांकन परीक्षण आरईटी से पहले आयोजित किया जाता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि सभी परीक्षण टुकड़े योग्य हैं। दूसरा, आरईटी के दौरान उपयोग की जाने वाली ऑनलाइन निगरानी आइटम का उपयोग एकल-चरण स्मार्ट मीटर के कमजोर लिंक के बदलते रुझानों का पता लगाने के लिए किया जाता है। अंत में, आरईटी के बाद, एक व्यापक प्रदर्शन मूल्यांकन परीक्षण कमरे के तापमान पर आयोजित किया जाता है, और परीक्षण डेटा वास्तविक समय में दर्ज किया जाता है। प्रत्येक चरण के परीक्षण आइटम चित्र 4 में दिखाए गए हैं।

3। परीक्षण परिणाम विश्लेषण

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(2) एलसीडी प्रदर्शन प्रदर्शन: 90 डिग्री: थोड़ा मंद, 95 डिग्री: वर्ण प्रदर्शित नहीं किया जा सकता है, 100 डिग्री: काली स्क्रीन।
(3) 485 संचार: 85 डिग्री: पहली विफलता, 110 डिग्री: अधिकांश विफलताएं, 120 डिग्री: पूर्ण विफलता।
(4) महत्वपूर्ण तापमान अंक: 95 डिग्री: ऑपरेटिंग लिमिट तापमान (एलसीडी बड़े पैमाने पर विफलता), 120 डिग्री: व्यापक कार्यात्मक विफलता तापमान, 150 डिग्री: अनुमानित क्षति सीमा तापमान।
(५) विफलता प्रक्रिया: 70 डिग्री ~ 85 डिग्री: व्यक्तिगत नमूने विफल होने लगे, 95 डिग्री: विफलताओं की संख्या में काफी वृद्धि हुई, 120 डिग्री: सभी नमूने पूरी तरह से विफल रहे।
(6) रिकवरी क्षमता: जब तापमान 90 डिग्री तक गिर जाता है, तो अधिकांश फ़ंक्शन बहाल हो जाते हैं; जब तापमान कमरे के तापमान पर गिरता है, तो अधिकांश नमूने सामान्य हो जाते हैं।

 

सिस्टम विश्वसनीयता सिद्धांत के अनुसार, एकल-चरण स्मार्ट मीटर को कई यूनिट मॉड्यूल से बना एक श्रृंखला प्रणाली के रूप में माना जा सकता है। किसी भी इकाई विफलता के कारण पूरी प्रणाली विफल हो सकती है। "बाथटब प्रभाव" के आधार पर, विश्वसनीयता वृद्धि परीक्षण (आरईटी) के दौरान पहले विफल होने वाली इकाई सिस्टम का सबसे कमजोर हिस्सा है। प्रयोगात्मक परिणाम बताते हैं कि एलसीडी डिस्प्ले यूनिट एकल-चरण स्मार्ट मीटर में तापमान के लिए अतिसंवेदनशील घटक है।

 

इस घटना के आधार पर कि एलसीडी लिक्विड क्रिस्टल डिस्प्ले 95 डिग्री पर गायब हो जाता है और सभी परीक्षण किए गए मीटरों को इस तापमान पर विफल होने के रूप में पहचाना जा सकता है, हम 95 डिग्री का अनुमान लगा सकते हैं क्योंकि एकल-चरण स्मार्ट मीटर की ऑपरेटिंग तापमान सीमा। यद्यपि ऑनलाइन मॉनिटरिंग फ़ंक्शन पूरी तरह से 120C पर विफल हो जाता है, लेकिन अधिकांश परीक्षण टुकड़े तब ठीक हो गए हैं जब तापमान 90 डिग्री तक गिर जाता है। यह आरईटी 150 डिग्री (उच्च और कम तापमान की ऊपरी सीमा बारी -बारी से नम गर्मी परीक्षण कक्ष) पर समाप्त किया गया था। कमरे के तापमान पर गिरने के बाद, अधिकांश मीटर ने व्यापक प्रदर्शन परीक्षण पारित किया और सामान्य संचालन को फिर से शुरू किया। यह अनुमान लगाया जा सकता है कि स्मार्ट मीटर की क्षति सीमा तापमान 150 डिग्री से अधिक होनी चाहिए।

 

परिणाम बताते हैं कि परीक्षण के नमूने की कार्य सीमा डिजाइन सीमा से 25k अधिक है, और क्षति सीमा और कार्य सीमा के बीच एक बड़ा अंतर है। इससे पता चलता है कि इस आरईटी में उपयोग किए जाने वाले एकल-चरण स्मार्ट मीटर में उच्च विश्वसनीयता है और कठोर वातावरण में स्थिर संचालन बनाए रख सकता है।

 

4 निष्कर्ष

 

आरईटी सिद्धांत और एकल-चरण स्मार्ट मीटर की विशेषताओं के आधार पर, एक उच्च तापमान विश्वसनीयता वृद्धि परीक्षण डिजाइन और संचालित किया गया था। परीक्षण ने ऐतिहासिक डेटा विश्लेषण और FMEA के परिणामों को सत्यापित किया, और माना कि मीटर के कमजोर लिंक पैमाइश यूनिट, एलसीडी डिस्प्ले यूनिट और 485 संचार इकाई थे, जिनमें से एलसीडी डिस्प्ले सबसे कमजोर था; उच्च तापमान के तहत विफलता मोड को सहिष्णुता, एलसीडी प्रदर्शन विफलता और 485 संचार विफलता से त्रुटि को मापा गया था; उच्च तापमान वाली कार्य सीमा 95 डिग्री के लिए निर्धारित की गई थी, और क्षति की सीमा 150 डिग्री से अधिक थी। इस आरईटी के सफल कार्यान्वयन ने न केवल परीक्षण योजना की व्यवहार्यता को सत्यापित किया, बल्कि बाद के त्वरित जीवन परीक्षण के पैरामीटर चयन और सुरक्षा सीमा निर्धारण के लिए एक आधार भी प्रदान किया। इसी समय, इसने स्मार्ट मीटर की विश्वसनीयता वृद्धि परीक्षणों पर आगे के शोध के लिए नींव रखी