智能電表高加速度壽命試驗故障與分析

摘 要：在智能電能表的使用過程中，經常遇到一些問題，不僅給電能表檢定人員在檢定過程中帶來了不少障礙，也為客戶正常、安全的使用帶來了隱患。文章主要從電力系統在運行中存在的一些情況，分析電能表在各種溫度環境下的計量缺陷，列舉了一些常見故障，提出故障分析方法。

關鍵詞：智能電表；halt；故障分析

智能電表是為供電、用電提供結算依據的一種計量表，其準確度及合理性將直接影響供電部門的與電力用戶的經濟利益。同時隨著科技的進步，人們生活水平的提高，對電力需求越來越大，對電能質量要求越來越高，這使供配電問題變得復雜，對智能電表的要求越來越高。長期以來人們都在不斷的對智能電能表進行改進更新，以期滿足供需方的需求。

隨著電子技術的發展，功能強大、可靠性較好的智能電表，已基本取代傳統的機械式電表，使供電部門的計量管理和技術水平得到了很大的提高。但電力系統本身結構較復雜，同時電力負載變動頻繁，使得智能電表的實際工作環境較為惡劣，從而使有些計量誤差凸顯出來，文章通過電能表halt試驗測試過程中發現的故障與問題進行了分析，以確保電能表確定、可靠的運行。

1 低溫步進應力試驗

起始試驗溫度0℃；-40℃前溫度步進值-10℃，-40℃開始溫度步進值-5℃；溫變率60℃/min；試驗過程中，表計一直處于通電工作狀態，每個溫度階段保持30min的測試時間。試驗中出現：（1）表背光閃爍，忽明忽暗，處于復位狀態，原因一般是燈管斷裂、高壓對地放電，直接導致過流或過載保護，PWM、IC虛焊；（2）溫度對計量誤差分析：環境溫度改變時，電能表永久磁鐵的磁通量，電壓線圈及相位補償裝置的電阻，電磁鐵內的磁阻均相應地發生了變化，從而引起了制動力矩和電流、電壓，工作磁通量及相位角發生變化，使電能表產生隨溫度變化的附加力矩，由此產生附加誤差。

2 高溫步進應力試驗

起始試驗溫度40℃；70℃前溫度步進值10℃，70℃開始溫度步進值5℃；溫變率60℃/min；試驗過程中，表計一直處于通電工作狀態，每個溫度階段保持30min的測試時間。

環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較大，所以溫度升高使電阻增加，圓盤轉速就變慢。相位角調整器失靈，一般用改變電流與電流工作磁通之間的相位角調整相位，通過移動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大小發生變化，達到調整β-α1=90度（β為電壓工作磁通之間的夾角）。因此應檢修或更換有關零件。

3 溫度循環試驗

試驗參數：-55℃～80℃，保持時間：低溫點保持10min，高溫點保持10min，溫變速率：60℃/min，循環次數：10次，溫度上下限保持30min并完成功能測試。

無脈沖輸出：分析（1）脈沖線脫焊、斷線、短接或脈沖線碰到強電引起三極管損壞以及PCB板線路燒壞等等。（2）指示燈亮但無脈沖的現象，此現象說明電源部分、計量部分、CPU部分工作正常，問題出在輸出電路上。

4 振動步進應力試驗

起始振動：3Grms；步進步長：3Grms；振動頻率帶寬：10Hz～10000Hz；振動駐留時間15min；振動駐留時間后停止振動，表計通電，進行基本誤差、顯示、通信測試，并仔細觀察外觀和表內器件。表計下電，將振動臺的振動輸出增加2Grms，繼續啟動振動。振動駐留時間后停止振動，表計通電，進行基本誤差、顯示、通信測試，并仔細觀察外觀和表內器件。試驗完成后，再進行外觀檢查、準確度（基本誤差、誤差變差、誤差一致性、負載電流升降、秒信號），基本功能（時鐘、顯示、通信、電池），特別注意檢查表內元器件和焊點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；有失效項目的需記錄失效恢復情況。

試驗后出現電解電容腳斷裂，熱敏電阻、時針電池脫落現象，原因有一部分是因為生產工藝不過關，電路板上存在虛汗，其他的是因為機械結構設計不合理，在振動過程中內部結構相互作用導致脫落或變形。

5 綜合應力試驗技術要求以及測試方法

溫度極值：-50℃～80℃，溫變速率：60℃/min 5g-50g步進速率：5 Grms/min，溫度上下限駐留時間為15min，振動每個點駐留時間為30min，共進行10次循環，并完成功能測試。試驗階段內進行基本誤差、時鐘、顯示、通信測試，并仔細觀察外觀和表內器件，記錄試驗階段內試驗數據、過程情況，有失效情況發生時需詳細記錄失效情況。試驗完成后，停止振動并將溫度恢復到23℃保持2h，再進行：外觀檢查、準確度（基本誤差、誤差變差、誤差一致性、負載電流升降、秒信號誤差），基本功能（時鐘、顯示、通信、電池），特別注意檢查表內元器件和焊點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；有失效項目的需記錄失效恢復情況。

有死機現象：一般指電能表通電后沒有任何反應，因為單相靜止式電能表的核心技術都采用邏輯電路，因此并不存在程序飛掉的問題，事實上碰到的所謂死機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電而損壞光耦，或PCB板上元件虛焊等等。試驗后出現電解電容腳斷裂，熱敏電阻、時針電池脫落螺釘和端鈕盒是否有松動現象，原因有一部分是因為生產工藝不過關，電路板上存在虛焊，其他的是因為機械結構設計不合理，在振動過程中內部結構相互作用導致脫落或變形。