一種基于工況模擬的智能電能表時鐘電池性能測試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于工況模擬的智能電能表電池性能測試方法，包括以下步驟：對電能表的靜態(tài)功耗進(jìn)行采集測量；對電能表的動態(tài)功耗進(jìn)行采集測量；對測量所得靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗數(shù)據(jù)分別建立數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)圖表，分別分析推算出電池在電能表上的使用壽命；通過靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗數(shù)據(jù)推算出的電池使用壽命，兩者的功耗數(shù)據(jù)只要其中有一個未達(dá)到設(shè)計要求，就推斷此電池不能用在該電能表上。本發(fā)明的方法較好的解決了當(dāng)前單相智能電能表的電池使用壽命的分析評估問題，將現(xiàn)場因電池原因產(chǎn)生的用電糾紛情況進(jìn)行了良好的解決。
【專利說明】
一種基于工況模擬的智能電能表時鐘電池性能測試方法[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種智能電能表，主要應(yīng)用于智能電能表工作可靠性及內(nèi)部電池性能測試?！颈尘凹夹g(shù)】
[0003]國網(wǎng)智能表采用費(fèi)率計量，具有電量結(jié)算、定時凍結(jié)、負(fù)荷記錄、停電按鍵喚醒、 IXD顯示等功能。這些功能建立在準(zhǔn)確計時的基礎(chǔ)上，而準(zhǔn)確計時包括停電和外部電源供電時的兩個方面的準(zhǔn)確計時，電池的正常供電是停電準(zhǔn)確計時的條件。按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，智能電能表的設(shè)計壽命要多15年，要使時鐘電池在設(shè)計壽命內(nèi)能正常工作，時鐘電池的選型及質(zhì)量控制、電池控制電路設(shè)計、MCU低功耗設(shè)計等均非常關(guān)鍵，尤其是單相智能電能表設(shè)計中，采用的同一個電池同時給時鐘芯片供電和給MCU供電工作，如果電池故障，將會導(dǎo)致時鐘不準(zhǔn)確、重要數(shù)據(jù)異常等嚴(yán)重故障，影響用戶的正常用電結(jié)算。
[0004]智能表現(xiàn)場運(yùn)行經(jīng)驗表明，因電池導(dǎo)致的質(zhì)量問題是智能電能表的主要投訴問題之一。由于電池器件本身特性復(fù)雜，又是智能表的備用工作電源，同時支撐MCU、液晶、時鐘芯片、存儲電路等多路模塊供電，一旦電池故障無法提供電源，將會直接導(dǎo)致停電狀況下電能表時鐘停走，而目前單相智能電能表的標(biāo)準(zhǔn)要求電池是內(nèi)置式設(shè)計，無法進(jìn)行現(xiàn)場更換， 不利于現(xiàn)場維護(hù)更換，只能整表更換，費(fèi)時費(fèi)力，造成社會資源極大浪費(fèi)，因此迫切需要一種能有效對智能電能表的電池性能評估的方法。
[0005]總結(jié)國網(wǎng)單相智能表時鐘電池運(yùn)行及維護(hù)中電池容量耗盡的原因分析主要有以下幾點(diǎn):(1)電池質(zhì)量問題造成電池耗盡；(2)軟件設(shè)計缺陷造成電池耗盡；(3)硬件設(shè)計缺陷造成電池耗盡；首先電池質(zhì)量問題受到電池制作檢驗工藝的影響，不同的品牌質(zhì)量差異較大，故障概率也呈現(xiàn)不一樣。由于當(dāng)前電能表上使用的電池品牌種類繁多，優(yōu)劣難分，電池質(zhì)量問題導(dǎo)致的現(xiàn)場電能表電池故障占了較大比重，如果可以實現(xiàn)方便快捷對電池的性能進(jìn)行測試， 對電池的在智能表上的使用壽命進(jìn)行評估分析，能提前了解電池在電能表上的使用壽命， 避免故障的發(fā)生，避免用戶糾紛，提升用電服務(wù)質(zhì)量，促進(jìn)社會和諧。
[0006]其次軟件設(shè)計缺陷造成電池電量耗盡也存在一定的比例，電能表在停電時沒有完全進(jìn)入低功耗，完全進(jìn)入低功耗后頻繁的喚醒M⑶工作，進(jìn)入低功耗后喚醒M⑶使M⑶工作時間較長導(dǎo)致電池電量耗盡，遇到類似故障，也需要對現(xiàn)場故障電表進(jìn)行維護(hù)加以解決。
[0007]另外硬件設(shè)計缺陷造成電池電量耗盡也會占有部分的比例，電能表在停電時較大功耗的器件仍用電池供電或MCU低功耗指標(biāo)相對較高導(dǎo)致電池電量耗盡。
[0008]智能電能表停電時電池放電維持電能表的存儲數(shù)據(jù)和時鐘。對電能表的電池安裝在電能表上后的放電曲線沒有充分的測量、分析和研究，對電池在電能表上使用壽命的做出了錯誤的推算，從而導(dǎo)致電能表在使用運(yùn)行過程中出現(xiàn)各種電池電壓低的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明是一種基于工況模擬的智能電能表電池性能測試方法，較好地解決了當(dāng)前單相智能電能表的電池使用壽命的分析評估問題，將現(xiàn)場因電池原因產(chǎn)生的用電糾紛情況得到了良好的解決。
[0010]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種基于工況模擬的智能電能表時鐘電池性能測試方法，其特征在于:包括以下步驟:(1)對電能表的靜態(tài)功耗進(jìn)行采集測量；(2)對電能表的動態(tài)功耗進(jìn)行采集測量；(3)對測量所得靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗數(shù)據(jù)分別建立數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)圖表，分別分析推算出電池在電能表上的使用壽命；(4)通過靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗數(shù)據(jù)推算出的電池使用壽命，兩者的功耗數(shù)據(jù)只要其中有一個未達(dá)到設(shè)計要求，就推斷此電池不能用在該電能表上。
[0011]步驟(1)中，通過計算機(jī)與高精度測量儀表連接，分別在不同的工作環(huán)境下測量電能表上電池功耗。
[0012]采集測量數(shù)據(jù)包括:常溫25 °C電能表上電池功耗、高溫75 °C電能表上電池功耗、低溫-25 °C電能表上電池功耗和高溫85 °C、高濕濕度85%電能表上電池功耗。
[0013]步驟(2)中，通過計算機(jī)與高精度測量儀表連接，利用外部觸發(fā)使電能表MCU工作， 采集測量電能表外部電源供電和斷電瞬間電能表電池功耗。
[0014]對測量所得靜態(tài)功耗建立數(shù)據(jù)模型的方法為:a.電池容量除以常溫25°C的電池功耗的平均值，計算出可以工作的天數(shù)；b.電池容量除以低溫-25°C的電池功耗的平均值，計算出可以工作的天數(shù)；c.電池容量除以高溫85 °C、高濕濕度85%的電池功耗的平均值，計算出可以工作的天數(shù)；d.電池容量除以高溫(75°C)的電池功耗的平均值，計算出可以工作的天數(shù)；e.根據(jù)電能表應(yīng)用地方的當(dāng)?shù)匾荒甑囊陨纤姆N極端天氣環(huán)境的天數(shù)推算電池工作的時間。
[0015]步驟(3)中，對測量所得的動態(tài)功耗建立數(shù)據(jù)圖表，根據(jù)數(shù)據(jù)圖表上的動態(tài)功耗數(shù)據(jù)，截取一段時間T內(nèi)的功耗數(shù)據(jù)，把這段時間內(nèi)所有的功耗數(shù)據(jù)累加，然后除以時間T，計算出電表的平均功耗，推算電池在電能表上的使用壽命。
[0016]本發(fā)明所達(dá)到的有益效果:本發(fā)明提供的智能電能表電池測量方法具有使用簡單、數(shù)據(jù)采集多、更接近現(xiàn)場運(yùn)行情況、分析準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。使用該方法可有效避免現(xiàn)場使用時出現(xiàn)電池故障的問題，避免現(xiàn)場使用電能表出現(xiàn)電池故障維修而影響用戶用電，尤其當(dāng)前主流電能表均具有費(fèi)控、費(fèi)率計量和結(jié)算等功能，保證電能表計量可靠性、預(yù)防用電糾紛尤為重要?！靖綀D說明】
[0017]圖1是電能表一段時間內(nèi)的電池功耗數(shù)據(jù)圖?！揪唧w實施方式】
[0018]對于電池本身質(zhì)量問題，軟件設(shè)計缺陷造成電池耗盡，硬件設(shè)計缺陷造成電池耗盡的問題，通過對電池在電能表上的靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗的測量來推算電池的使用壽命， 具體方法如下:(1).靜態(tài)功耗的測量:通過計算機(jī)與高精度測量儀表FLUKE 8808A 5-1/2 DIGIT MULTIMETER連接控制，分別在常溫(25°C)，高溫(75°C)，低溫(-25°C)，高溫高濕(85 °C、 濕度85%)工作環(huán)境下測量72小時:常溫(25°C)下電能表上電池功耗、高溫(75°C)下電能表上電池功耗、低溫(-25°C )下電能表上電池功耗、高溫高濕(85 °C、濕度85%)下電能表上電池功耗測量并采集測量數(shù)據(jù)。[〇〇19](2).動態(tài)功耗的測量:通過計算機(jī)與高精度測量儀表連接控制，利用人為的外部觸發(fā)(按鍵喚醒、結(jié)算等)使電能表MCU工作，測量電能表外部電源供電和斷電瞬間電能表電池功耗，并采集測量數(shù)據(jù)。
[0020](3).對測量所得靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)模型進(jìn)行分析，推算出電能表上電池使用的壽命。[0021 ]數(shù)據(jù)模型的建立方法:a.電池容量除以常溫(25°C)的電池功耗的平均值，計算出可以工作的天數(shù)；b.電池容量除以低溫(-25°C)的電池功耗的平均值，計算出可以工作的天數(shù)；c.電池容量除以高溫高濕(85°C、濕度85%)的電池功耗的平均值，計算出可以工作的天數(shù)；d.電池容量除以高溫(75°C)的電池功耗的平均值，計算出可以工作的天數(shù)；e.根據(jù)電能表應(yīng)用地方的當(dāng)?shù)匾荒甑囊陨纤姆N極端天氣環(huán)境的天數(shù)推算電池工作的時間。如:常溫(25°C) 200天，如果在此溫度下計算的可以工作天數(shù)為800天，則推算出此電池最多工作4年。
[0022](4).對測量所得動態(tài)功耗建立數(shù)據(jù)圖表進(jìn)行分析(如圖1)，推算出電能表上電池使用的壽命。
[0023]a.根據(jù)數(shù)據(jù)圖上的動態(tài)功耗數(shù)據(jù)，截取一段時間T內(nèi)的功耗數(shù)據(jù)，把這段時間內(nèi)所有的功耗數(shù)據(jù)累加，然后除以時間T(截取的一段時間)，計算出電表的平均功耗，從而推算出電池在電能表上的使用壽命。
[0024](5).分別通過靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗數(shù)據(jù)推算出電池在電能表上的使用壽命，兩者的功耗數(shù)據(jù)只要其中有一個未達(dá)到設(shè)計要求，就可以推斷此電池不能用在該電能表上。
[0025]本發(fā)明解決了電池在電能表上的使用壽命推算和性能評估，解決個別產(chǎn)品質(zhì)量問題，方便后期運(yùn)行維護(hù)，提供一種避免故障產(chǎn)生及基于工況模擬的智能電能表電池性能測試方法。[〇〇26] 該方法利用高精度測量儀表FLUKE 8808A 5-1/2 DIGIT MULHMETER對電能表停電狀態(tài)下的電池功耗進(jìn)行測量檢測。利用計算機(jī)軟件由高精度測量儀表FLUKE 8808A 5-1/ 2 DIGIT MULT METER控制周期性的測量電能表停電狀態(tài)下的電池功耗，通過計算機(jī)軟件分析測量數(shù)據(jù)得出電池在電能表上的使用壽命，從而篩選出使用壽命不符合要求的電池，避免了電能表在運(yùn)行現(xiàn)場出現(xiàn)電池故障的問題。
[0027]綜上所述，本發(fā)明提供的智能電能表電池測量方法具有使用簡單、數(shù)據(jù)采集多、更接近現(xiàn)場運(yùn)行情況、分析準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。使用該方法可有效避免現(xiàn)場使用時出現(xiàn)電池故障的問題，避免現(xiàn)場使用電能表出現(xiàn)電池故障維修而影響用戶用電，尤其當(dāng)前主流電能表均具有費(fèi)控、費(fèi)率計量和結(jié)算等功能，保證電能表計量可靠性預(yù)防用電糾紛尤為重要。
【主權(quán)項】
1.一種基于工況模擬的智能電能表時鐘電池性能測試方法，其特征在于:包括以下步 驟:(1)對電能表的靜態(tài)功耗進(jìn)行采集測量；(2)對電能表的動態(tài)功耗進(jìn)行采集測量；(3)對測量所得靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗數(shù)據(jù)分別建立數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)圖表，分別分析推 算出電池在電能表上的使用壽命；(4)通過靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗數(shù)據(jù)推算出的電池使用壽命，兩者的功耗數(shù)據(jù)只要其中 有一個未達(dá)到設(shè)計要求，就推斷此電池不能用在該電能表上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于工況模擬的智能電能表時鐘電池性能測試方法，其特征 在于:步驟(1)中，通過計算機(jī)與高精度測量儀表連接，分別在不同的工作環(huán)境下測量電能 表上電池功耗。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于工況模擬的智能電能表時鐘電池性能測試方法，其特征 在于:采集測量數(shù)據(jù)包括:常溫25 °C電能表上電池功耗、高溫75 °C電能表上電池功耗、低溫-25 °C電能表上電池功耗和高溫85 °C、高濕濕度85%電能表上電池功耗。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于工況模擬的智能電能表時鐘電池性能測試方法，其特征 在于:步驟(2)中，通過計算機(jī)與高精度測量儀表連接，利用外部觸發(fā)使電能表MCU工作，采 集測量電能表外部電源供電和斷電瞬間電能表電池功耗。5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的基于工況模擬的智能電能表時鐘電池性能測試方法，其特 征在于:對測量所得靜態(tài)功耗建立數(shù)據(jù)模型的方法為:a.電池容量除以常溫25°C的電池功耗的平均值，計算出可以工作的天數(shù)；b.電池容量除以低溫-25°C的電池功耗的平均值，計算出可以工作的天數(shù)；c.電池容量除以高溫85°C、高濕濕度85%的電池功耗的平均值，計算出可以工作的天 數(shù)；d.電池容量除以高溫(75°C)的電池功耗的平均值，計算出可以工作的天數(shù)；e.根據(jù)電能表應(yīng)用地方的當(dāng)?shù)匾荒甑囊陨纤姆N極端天氣環(huán)境的天數(shù)推算電池工作的 時間。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于工況模擬的智能電能表時鐘電池性能測試方法，其特征 在于:步驟(3)中，對測量所得的動態(tài)功耗建立數(shù)據(jù)圖表，根據(jù)數(shù)據(jù)圖表上的動態(tài)功耗數(shù)據(jù)， 截取一段時間T內(nèi)的功耗數(shù)據(jù)，把這段時間內(nèi)所有的功耗數(shù)據(jù)累加，然后除以時間T，計算出 電表的平均功耗，推算電池在電能表上的使用壽命。
【文檔編號】G01R31/36GK106019167SQ201610651249
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年8月10日
【發(fā)明人】徐晴, 劉建, 田正其, 周超, 祝宇楠, 龔丹, 穆小星
【申請人】國網(wǎng)江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司