一种智能电表电源单元可靠性测试装置的制作方法

本申请涉及电源测试技术领域，尤其涉及一种智能电表电源单元可靠性测试装置。

背景技术：

智能电表故障统计数据表明，电源单元故障占有较大比例，同时，由于电源单元与电表内其他诸多单元有电气连接，由电源问题导致的其他器件问题也有相当大的比例。电源单元故障率居高不下以及与其相关的其他单元的故障率也较高使得电源单元模块的可靠性测试问题进入我们的视野。当前的可靠性测试往往是针对智能电表整机，少有对具体器件和单元的测试，单独对电源单元进行可靠性测试的装置更是没有，这也反应了对相应测试技术和装置的需求。

南方电网公司2019年推出了电能表用元器件技术规范，规范中列出了电能表用的15种关键元器件的质量要求及相应指标的测试方法，包括：电解电容、压敏电阻、电阻器、光电耦合器、晶体谐振器、瞬变二极管、电池、负荷开关、片式电容、液晶显示器、rs485、时钟芯片、控制器、计量芯片和电流互感器。

电能表用15种关键元器件技术规范给出了作为元器件本身其特性指标的要求及评估，而电能表寿命指标则是对智能电表整表的寿命指标评估。智能电表电源单元作为智能电表非常重要且故障率偏高的单元，电源单元的可靠性既与单个元器件的特性有关，同时又极大的决定于主供电电源电路的设计以及元器件之间参数的匹配。因此，对于智能电表电源单元的可靠性评估需要专门测试，而现今尚没有对智能电表电源单元技术标准进行说明的参考标准及可靠性测试装置。

技术实现要素：

本申请实施例提供了一种智能电表电源单元可靠性测试装置，解决了当前智能电表带电源单元可靠性测试装置缺失的问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种智能电表电源单元可靠性测试装置，所述装置包括：

主控单元，与所述主控单元电连接的快速瞬变脉冲群产生电路、浪涌冲击电压产生电路、温控电路以及湿度控制模块；

所述快速瞬变脉冲群产生电路和所述浪涌冲击电压产生电路通过控制开关接入市电；

还包括试验箱，所述温控电路以及湿度控制电路还与试验箱相连，并且所述试验箱中还设置有若干电源单元；

所述电源单元的一端通过控制开关接入市电，另一端与电压采集电路相连。

优选地，所述装置还包括去耦电路；所述快速瞬变脉冲群产生电路和所述浪涌冲击电压产生电路依次通过控制开关以及去耦电路与市电相连。

优选地，所述装置还包括去耦电路；所述电源单元依次通过控制开关以及所述去耦电路与市电相连。

优选地，所述装置还包括电压调整电路；所述电源单元依次通过控制开关、所述电压调整电路以及所述去耦电路与市电相连。

优选地，所述电压调整电路的电压调整范围为0.8un到1.5un。

优选地，所述电源单元通过可调负载接地。

优选地，还包括显示屏以及信号处理模块；所述显示屏与通过信号处理模块与电压采集电路相连。

优选地，述试验箱内具体包括30个电源单元。

优选地，所述温度调节电路的温度调节范围为-60℃～+180℃。

优选地，所述湿度调节模块的湿度调节范围为5％-95。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：本申请提供了一种智能电表电源单元可靠性测试装置，包括主控单元，与主控单元电连接的快速瞬变脉冲群产生电路、浪涌冲击电压产生电路、温控电路以及湿度控制模块；其中，快速瞬变脉冲群产生电路和浪涌冲击电压产生电路通过控制开关接入市电；温控电路以及湿度控制电路还与试验箱相连，并且试验箱中还设置有若干电源单元；电源单元的一端通过控制开关接入市电，另一端与电压采集电路相连。本申请通过设置多个特性指标测试模块来测试智能电表的电源单元的装置弥补了当前智能电表带电源单元可靠性测试装置的缺失。

附图说明

图1为本申请一种智能电表电源单元可靠性测试装置的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

本申请通过设置多个特性指标测试模块来测试智能电表的电源单元的装置弥补了当前智能电表带电源单元可靠性测试装置的缺失。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面将结合附图对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，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他实施例，都属于本申请实施例保护的范围。

为了便于理解，请参阅图1，图1为本申请一种智能电表电源单元可靠性测试装置的一个实施例的结构示意图，如图1所示，图1中包括：

主控单元，与主控单元电连接的快速瞬变脉冲群产生电路、浪涌冲击电压产生电路、温控电路以及湿度控制模块。

快速瞬变脉冲群产生电路和浪涌冲击电压产生电路通过控制开关接入市电。

需要说明的是，为了分别对电源进行各个指标的测试，需要对每个测试指标模块单独设置一个控制开关，以便能够单独的测试单个性能指标。

还包括试验箱，温控电路以及湿度控制电路还与试验箱相连，并且试验箱中还设置有若干电源单元。

需要说明的是，为了测试试验箱中的电源在不同温度与湿度性能下的性能指标，可以将电源设置于密闭的试验箱内，在试验箱内进行调节温度和湿度。其中温度和湿度的调节可以通过主控单元进行程序化调节，也可以通过操作者自行调节到需要的测试温度和湿度。

电源单元的一端通过控制开关接入市电，另一端与电压采集电路相连。

需要说明的是，试验箱中可以同时对多个电源单元进行测试，也可以对单个电源单元进行测试，因此需要将每个电源单元都设置一个与市电连接的开关。其中，开关可以主控单元进行控制，也可以通过操作者自行控制需要测试的电源单元。另外测试的电源单元上的电压信号通过电压采集电路进行采集，以便于能够实时获取到相应的测试数据，对各性能指标进行评估，从而判断智能电表的电源可靠性。

本申请通过设置多个特性指标测试模块来测试智能电表的电源单元的装置弥补了当前智能电表带电源单元可靠性测试装置的缺失。

在一种具体的实施例中，智能电表电源单元可靠性测试装置的具体测试的实施例包括：

主控单元，与主控单元电连接的快速瞬变脉冲群产生电路、浪涌冲击电压产生电路、温控电路以及湿度控制模块；快速瞬变脉冲群产生电路和浪涌冲击电压产生电路通过控制开关接入市电；还包括试验箱，温控电路以及湿度控制电路还与试验箱相连，并且试验箱中还设置有若干电源单元；电源单元的一端通过控制开关接入市电，另一端与电压采集电路相连。

需要说明的是，当测试时，快速瞬变脉冲群产生电路的特征在于：峰值相电压可为±4kv(且在0～4kv之间可设)，tr/th(波前时间/半峰值时间)可为5/50ns,重复频率可达5khz。此模块有与外部的接口n31，当不进行试验时，k1连n1，...k30连n30，k31断开，此接口不接；当进行快速瞬变脉冲冲击试验时，k31接n31，待试验电源单元的开关km(1≤m≤30)连接至n31，其余不变。冲击次数及相关参数由主控单元控制。

浪涌冲击电压产生电路的特征在于：峰值相电压可为±4kv(且在0～4kv之间可设)；峰值线电压可为±2kv(且在0～2kv之间可设)，tr/th可为1.2/50(8/20)。此模块有与外部的接口n32，当不进行试验时，k1连n1，...k30连n30，k31断开，此接口不接；当进行浪涌冲击电压试验时，k31接n32，待试验电源单元的开关km(1≤m≤30)连接至n32，其余不变。冲击次数及具体参数由主控单元控制。

在一种具体的实施例中，还包括去耦电路，快速瞬变脉冲群产生电路和浪涌冲击电压产生电路依次通过控制开关以及去耦电路与市电相连。其中去耦电路可以是常见的去耦电路。

需要说明的是，由于市电中存在谐波分量以及其他干扰量，因此，为了避免快速瞬变脉冲群产生电路和浪涌冲击电压产生电路产生的输出信号受到干扰，需要设置去耦电路，将市电中谐波分量及其他干扰量去除，提供无干扰的220v市电。

在一种具体的实施例中，电源单元依次通过控制开关以及去耦电路与市电相连。

需要说明的是，由于市电中存在谐波分量以及其他干扰量，因此，为了能够给电源单元提供无干扰的电压信号，需要设置去耦电路，将市电中谐波分量及其他干扰量去除，提供无干扰的220v市电。

在一种具体的实施例中，还包括电压调整电路；电源单元依次通过控制开关、电压调整电路以及去耦电路与市电相连。

需要说明的是，电压调整模块能同时提供试验区内30个电源单元的工作电压，且电压在0.8un～1.5un(un指市电额定电压)范围内可调，与试验区每个电源单元通过开关k1～k30接通或断开，其中，电压调整电路能提供频率为50hz的电压，电压范围为0.8un～1.5un(un指市电额定电压)，电压可连续均匀调节，根据测试需求设置具体电压大小及试验时间。

在一种具体的实施例中，电源单元通过可调负载接地。

需要说明的是，每个单元独立与各自负载相连，负载可调的范围为0到3倍的额定负载。

在一种具体的实施例中，还包括显示屏以及信号处理模块；显示屏与通过信号处理模块与电压采集电路相连。

需要说明的是，电源单元的测试信号通过信号处理模块进行处理，得到测试信号实时的数值，并在显示屏上显示。信号处理电路可以是常见的信号处理器，例如dsp处理器。

在一种具体的实施例中，温控电路的温度调节范围为-60℃～+180℃。

需要说明的是，温控电路的特征在于：温度可调节范围-60℃～+180℃，温控电路可设置于试验箱多个位置，使得整个装置内的温度尽可能分布均匀，温度可均匀调节。

在一种具体的实施例中，湿度调节模块的湿度调节范围为5％-95％。

需要说明的是，湿度调节模块可设置于试验箱的多个位置，使得整个试验装置内湿度均匀分布，湿度可均匀调节。

在一种具体的实施方式中，例如温度强化试验，可设置初始温度为40℃(为正常工作范围内温度值)，结束温度值为120℃，温度点步长为10℃，温变率为2.5℃/min，每个温度等级保温2小时后进行在线测试，测试完成后恢复到室温(25℃)条件下，待基本误差测量值稳定，进行离线测试，离线测试完成后，再进行下一个温度等级的在线测试。试验过程中，试验环境湿度保持在45％，试验过程中，通入单相智能电能表的负载电流为10a(参比电流)。

试验测试项目分为强化试验前测试项目、强化试验测试项目及强化试验后测试项目三类。

其中强化试验前测试项目为，在进行在线试验之前需对试验样品进行检定，包含准确度要求试验、绝缘试验、功能及一致性试验。确保全部试件合格后方能进行强化试验。

强化试验测试项目包括在线测试项目和离线测试项目。其中，在线测试项目包含基本误差、日计时误差、误差变差、误差一致性、负载升降变差、显示、通信。离线误差测试项目包含所有在线测试项目，还有电表常数、启动、潜动、影响量试验。保持在高温应力等级作用下的在线测试项目主要包括在强化摸底试验中出现问题的检定项目和其他相关项目，其目的是尽可能全面的找出高温应力所能激发出主要失效模式。恢复到室温条件下的离线测试项目包括所有在线测试项目和部分全检验收试验的试验项目。其的是将所有高温应力作用结果转化到电能表正常工作范围内比较，便于统计分析，找出单相智能电能表在高温应力作用后的退化趋势和工作极限。

强化试验后测试项包括，在强化试验结束之后，进行室温离线环境下单相智能电能表全性能检验试验，并实时记录试验数据，争取全面考核单相智能电能表的性能。

同理，本装置还可用于对智能电表电源模块进行冲击电流稳定性、冲击寿命、高压耐受能力、高低温、高湿、湿热、负载等多个方面考核电源单元的可靠性试验。

本发明弥补了此前可靠性测试装置中无法对电源单元进行可靠性测试的空白，可以从冲击电流耐受能力、工频电压耐受能力、高温、高湿耐受力等方面对智能电表电源单元进行可靠性测试，对提高电源单元质量、降低智能电表故障率有积极的作用。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请的说明书以及权利要求中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。