典型故障深層次原因分析電能表

典型故障深層次原因分析(電能表)典型故障深層次原因分析(電能表)典型故障深層次原因分析(電能表)八．提供以下典型故障的深層次的故障原因分析，提出技術(shù)和管理上的防范措施（一）概述公司是電能計量儀表行業(yè)最具技術(shù)影響力和發(fā)展?jié)摿局?，公司擁有技術(shù)創(chuàng)新、先進(jìn)制造和質(zhì)量管理等核心優(yōu)勢。電能計量產(chǎn)品是可靠性技術(shù)、測量技術(shù)及數(shù)據(jù)處理等高新技術(shù)和經(jīng)驗技術(shù)相結(jié)合的高技術(shù)產(chǎn)品。公司擁有：經(jīng)驗豐富團(tuán)隊：公司主要研發(fā)人員丁敏華、楊光、劉崢嶸、姜干才、高宜華、張喜春、吳永嵐、王蕾、陳偉等在電能計量儀表研發(fā)、生產(chǎn)上具有近二十年的技術(shù)和生產(chǎn)工藝經(jīng)歷。自主研發(fā)和關(guān)鍵核心技術(shù)：優(yōu)秀的專業(yè)技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊和技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊，穩(wěn)定可靠的技術(shù)平臺，典型可靠設(shè)計方法，保證了產(chǎn)品的持續(xù)穩(wěn)定可靠。測試體系及方法建設(shè)：公司重視測試體系和方法建設(shè)，測試方法和規(guī)程按國際、國家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。根據(jù)產(chǎn)品的特性，建立了完整完善的研發(fā)測試體系，確保產(chǎn)品設(shè)完成之后滿足各項標(biāo)準(zhǔn)以及客戶需求。測試體系包括項目組自測、部門測試組驗收測試、小批測試、中批量測試和產(chǎn)品性能極限測試，并在完全批產(chǎn)之后進(jìn)行產(chǎn)品性能的定期抽檢，確保產(chǎn)品整個制造周期內(nèi)性能的一致。先進(jìn)制造和質(zhì)量管理：公司通過多年實踐經(jīng)驗積累，形成了以信息化、自動化為核心的先進(jìn)制造體系。擁有自主研發(fā)的先進(jìn)的MES生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)，成熟的工藝流程、先進(jìn)的生產(chǎn)和檢測設(shè)備保障了炬華科技用電信息采集系統(tǒng)產(chǎn)品和智能電能表產(chǎn)品制造水平處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。詳見本章第（四）公司關(guān)鍵核心技術(shù)、產(chǎn)品平臺、測試體系和生產(chǎn)質(zhì)量保障建設(shè)（二）公司產(chǎn)品運行穩(wěn)定可靠，未受到過國家電網(wǎng)關(guān)于質(zhì)量和履約通報批評1.國網(wǎng)計量中心測試和連續(xù)中標(biāo)公司積極參加國網(wǎng)用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)，2009年公司參加國網(wǎng)計量中心電能表產(chǎn)品送檢，單相智能表和三相智能表全部通過測試，是少數(shù)兩款表型測試合格廠家之一。公司在2009年國網(wǎng)集中招標(biāo)中單相智能表和三相智能表，是少數(shù)兩款表型中標(biāo)廠家之一。在國家電網(wǎng)后續(xù)智能電能表和用電信息采集系統(tǒng)產(chǎn)品招標(biāo)中，連續(xù)中標(biāo)。2.產(chǎn)品運行穩(wěn)定可靠，未受到過國家電網(wǎng)質(zhì)量和履約通報批評1）公司中標(biāo)國網(wǎng)智能表產(chǎn)品自2010年交付，經(jīng)局方檢測合格后安裝運行，產(chǎn)品穩(wěn)定和可靠，現(xiàn)場未出現(xiàn)批次、批量問題和故障。2）公司中標(biāo)產(chǎn)品運行至今，未受到過國家電網(wǎng)質(zhì)量和履約通報批評。（三）典型故障的深層次的故障原因分析和提出技術(shù)和管理上的防范措施1.某供應(yīng)商供貨批次的智能電能表運行中發(fā)生計量嚴(yán)重失準(zhǔn)。故障原因分析：電能表軟件設(shè)計存在缺陷，該軟件版本程序中計量芯片校驗程序存在漏洞，智能電能表在快速停復(fù)電時，主處理器MCU未能成功將配置參數(shù)寫入計量芯片，而后續(xù)程序也未對計量芯片的配置參數(shù)進(jìn)行校驗，計量芯片運行在錯誤的配置參數(shù)下，造成電能計量失準(zhǔn)。1).電能表計量設(shè)計基本原理智能電能表設(shè)計一般采用專用高集成度計量專用芯片外加高速微處理器進(jìn)行設(shè)計。微控制器（單片機(jī)）通過高速SPI總線對計量芯片進(jìn)行讀寫控制，獲取相應(yīng)的計量數(shù)據(jù)；通過計量芯片的PULSE脈沖口獲取電能量值；通過對計量芯片的RESET管腳進(jìn)行復(fù)位，確保計量芯片始終可靠工作。2).造成計量失準(zhǔn)故障原因深層次分析造成計量失準(zhǔn)的根本原因是未對計量芯片參數(shù)監(jiān)控，一般上電后要重新配置參數(shù)，過程中監(jiān)控計量芯片參數(shù)，與存放在EEPROM的初始參數(shù)比較，一旦發(fā)現(xiàn)校驗不對，及時重置。個別廠家設(shè)計人員經(jīng)驗不足，沒有充分考慮上電過程中和運行過程中干擾，引起計量芯片參數(shù)亂和出錯，沒有程序容錯設(shè)計，本故障是典型的計量芯片增益出錯，導(dǎo)致脈沖常數(shù)與設(shè)置不同而引起計量失準(zhǔn)。=1\*GB3①.硬件設(shè)計上有缺陷，造成易被干擾硬件設(shè)計中相關(guān)接口電路匹配參數(shù)錯誤，極易導(dǎo)致外界干擾數(shù)據(jù)總線操作，造成時序錯誤，導(dǎo)致計量芯片內(nèi)部寄存器被錯誤或計量芯片死機(jī)等現(xiàn)象，計量異常。=2\*GB3②.軟件設(shè)計流程上在上電程序初始化過程中以及在程序長期運行過程中，沒有做好容錯，均可能會造成計量嚴(yán)重故障。上電初始化后沒有校核一次所有參數(shù)；正常運行過程中沒有定期校核所有參數(shù)；校核操作僅僅針對校驗和參數(shù)，未校核每一項參數(shù)；=3\*GB3③軟件設(shè)計上規(guī)范上欠缺對校表參數(shù)的容錯如果做得不夠充分，在電能表長期運行中，極易造成校表參數(shù)丟失，從而導(dǎo)致計量故障，如下表所示：錯誤的設(shè)計方法設(shè)計錯誤的深層次原因正確的設(shè)計方法參數(shù)沒有多備份對參數(shù)的讀寫極易被干擾，造成存儲的數(shù)據(jù)錯誤，導(dǎo)致參數(shù)丟失，錯誤等現(xiàn)象；參數(shù)具有3個以上的備份。在參數(shù)錯誤情況下可以比較容易的恢復(fù)到正確值。參數(shù)存儲沒有校驗和或校驗和未容錯處理參數(shù)讀取后不能判斷是否讀取成功；或存校驗和在一定概率無法判斷是否成功。如參數(shù)值為0，校驗和也為0，無法判斷校驗和是否正確。參數(shù)存儲應(yīng)跟隨校驗和，且校驗和加“5A”容錯；可以方便快速確認(rèn)數(shù)據(jù)讀取是否正確；參數(shù)多備份之間簡單復(fù)制，沒有容錯幾個備份復(fù)制后完全相同，導(dǎo)致容錯不夠充分，在特殊數(shù)值處理上會產(chǎn)生錯誤，如00或0xFF的處理。多個數(shù)據(jù)備份之間存在一定的邏輯關(guān)系，如異或處理，避免極值不容錯的出現(xiàn)；多備份參數(shù)存儲在存儲器同一頁面由于存儲器存在頁擦寫處理方式，或讀寫其他參數(shù)時超出預(yù)期讀寫地址，極易導(dǎo)致相鄰的數(shù)據(jù)被擦寫或更改，導(dǎo)致備份也失效。數(shù)據(jù)應(yīng)存儲在不同的頁面扇區(qū)中，避免被錯誤擦寫。多備份參數(shù)存儲在存儲器映像地址區(qū)當(dāng)EEPROM的IIC總線地址位被干擾后，會造成芯片中存儲空間變成映像空間，導(dǎo)致讀寫時同時更改映像地址，備份數(shù)據(jù)失效。數(shù)據(jù)存儲地址規(guī)劃時，將多備份數(shù)據(jù)在EEPROM中的存儲錯開有可能的映像空間，避免問題產(chǎn)生。3).技術(shù)和管理防范措施計量是電能表的核心功能，我公司基于二十多年的豐富設(shè)計經(jīng)驗，強(qiáng)調(diào)風(fēng)險管控前置模式，對計量相關(guān)的故障預(yù)防經(jīng)驗豐富，措施有效，從研發(fā)設(shè)計上、設(shè)計測試上、工藝控制上多管齊下防患于未然。=1\*GB3①.研發(fā)設(shè)計上a)硬件上設(shè)計中，對涉及相關(guān)計量部分電路，使用標(biāo)準(zhǔn)原理圖庫，經(jīng)過市場充分運行驗證；電路設(shè)計經(jīng)過公司內(nèi)部專家評審模式確認(rèn)；設(shè)計采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，有效運用運行經(jīng)驗；b)軟件上：對涉及相關(guān)計量的軟件有專用的共享函數(shù)庫，采用經(jīng)過運行充分驗證的計量函數(shù)，結(jié)合的規(guī)范數(shù)據(jù)接口，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶幚砹鞒毯蜆?gòu)架，確保計量程序無任何隱患。=2\*GB3②.設(shè)計測試上a)硬件上提高標(biāo)準(zhǔn)等級進(jìn)行測試，小批測試，中批抽樣測試；b)軟件上采用大量的標(biāo)準(zhǔn)測試用例，自動化測試軟件進(jìn)行大規(guī)模數(shù)據(jù)加載測試；模擬計量加速測試；對于非標(biāo)部分，多輪次測試；c)可靠性測試：模擬現(xiàn)場大負(fù)載、程控上下電試驗、快速上下電、慢上慢下電實驗；及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計和生產(chǎn)上產(chǎn)品缺陷。 模擬現(xiàn)場測試裝置成熟產(chǎn)品長期監(jiān)控，定期抽檢進(jìn)行全性能試驗；載波、RS485通訊幀測試電能表也容易在載波、RS485通訊幀測試時，由于現(xiàn)場干擾引起數(shù)據(jù)幀紛亂或限長度，導(dǎo)致程序堆出錯，程序飛走和用電數(shù)據(jù)出錯。公司模擬通訊時非常態(tài)幀測試，保證程序可靠和穩(wěn)定運行。=3\*GB3③工藝質(zhì)量管控上a)關(guān)鍵節(jié)點軟件自動監(jiān)控，系統(tǒng)及時預(yù)警，及時發(fā)現(xiàn)異常；b)生產(chǎn)中的所有數(shù)據(jù)通過信息采集，系統(tǒng)自動分析監(jiān)控；c）校表參數(shù)及預(yù)置參數(shù)經(jīng)過多重比對，避免錯誤設(shè)定；d）常溫和高溫老化，系統(tǒng)自動實時監(jiān)控比對，確保批量質(zhì)量；2.某供應(yīng)商供貨批次的本地費控智能電能表由于軟件程序設(shè)計缺陷，在頻繁斷電時會出現(xiàn)金額負(fù)跳變現(xiàn)象。故障原因分析：電能表在掉電時使用電解電容的儲能為ESAM供電，使用時鐘電池為MCU供電。當(dāng)電能表檢測到掉電時，MCU發(fā)起指令對ESAM執(zhí)行扣費操作，當(dāng)ESAM扣費成功后，而電解電容儲能恰于此時耗盡，ESAM未能將扣費結(jié)果返回MCU，MCU誤認(rèn)為ESAM扣費未成功。在電能表再次上電時，由于電能表軟件程序設(shè)計存在缺陷，未讀取ESAM的剩余金額進(jìn)行判斷，MCU再次發(fā)送ESAM扣費指令，導(dǎo)致對ESAM中金額重復(fù)扣費，造成ESAM中的剩余金額低于EEPROM的剩余金額。1).電能表與ESAM設(shè)計基本原理現(xiàn)有智能電能表CPU與ESAM之間一般采用7816接口總線連接，以實現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)傳輸?；驹韴D如下：電源檢測基本原理圖現(xiàn)有電能表電源檢測一般分為兩種：1)采用電源檢測芯片，當(dāng)表計上電工作電源VDD降低到某個閥值時,電源檢測芯片輸出管腳置低（低電平），當(dāng)表計上電工作電源VDD高于某個閥值時，電源檢測芯片輸出管腳置高（高電平）。此時，表計CPU通過判斷引腳電平，為低電平時，表計為掉電狀態(tài)，高電平時，表計為上電狀態(tài)。2)將變壓器整流后的電壓，通過電阻分壓后，得到檢測電壓,該電壓隨著外部市電電壓變化而變化，表計可設(shè)置某個閥值，并定時采樣檢測電壓，當(dāng)檢測電壓低于該閥值時，表計為掉電狀態(tài)，當(dāng)檢測電壓高于該閥值時，表計為上電狀態(tài)。一般更好合理采用后一種方式，以便更及時檢測到掉電狀態(tài)，CPU及時處理相關(guān)掉電程序，保證掉電處理任務(wù)完成。2).造成故障原因深層次分析造成故障的根本原因是程序設(shè)計和硬件設(shè)計配合，未充分考慮下電過程CPU供電和ESAM供電的協(xié)調(diào)，程序流程上不夠完善，沒有程序容錯設(shè)計，本故障是典型的上下電程序缺陷和測試、試驗不到位引起。=1\*GB3①.硬件設(shè)計上：系統(tǒng)電源設(shè)計余量不足，未能保證系統(tǒng)掉電過程所需電能；兩個電路不是同一個電源，導(dǎo)致CPU處理時序失效，CPU又未能容錯造成；=2\*GB3②.軟件設(shè)計上：A、軟件設(shè)計流程上進(jìn)行保證，下圖給出一個錯誤的流程，解釋錯誤原因。下圖給出一個正確流程圖，解釋預(yù)防的內(nèi)容；3).技術(shù)和管理防范措施安全認(rèn)證功能是電能表數(shù)據(jù)安全的核心功能，我公司基于二十多年的豐富設(shè)計經(jīng)驗，強(qiáng)調(diào)風(fēng)險管控前置模式，對計量相關(guān)的故障預(yù)防經(jīng)驗豐富，措施有效，從研發(fā)設(shè)計上、設(shè)計測試上、工藝控制上多管齊下防患于未然。=1\*GB3①.研發(fā)設(shè)計上a)硬件上設(shè)計中，對涉及相關(guān)計量部分電路，使用標(biāo)準(zhǔn)原理圖庫，經(jīng)過市場充分運行驗證；電路設(shè)計經(jīng)過公司內(nèi)部專家評審模式確認(rèn)；設(shè)計采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，有效運用運行經(jīng)驗；b)軟件上：對涉及相關(guān)計量的軟件有專用的共享函數(shù)庫，采用經(jīng)過運行充分驗證的計量函數(shù)，結(jié)合的規(guī)范數(shù)據(jù)接口，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶幚砹鞒毯蜆?gòu)架，確保計量程序無任何隱患。=2\*GB3②.設(shè)計測試上a)硬件上提高標(biāo)準(zhǔn)等級進(jìn)行測試，小批測試，中批抽樣測試；b)軟件上采用大量的標(biāo)準(zhǔn)測試用例，自動化測試軟件進(jìn)行大規(guī)模數(shù)據(jù)加載測試；模擬計量加速測試；對于非標(biāo)部分，多輪次測試；c)可靠性測試：模擬現(xiàn)場大負(fù)載、程控上下電試驗、快速上下電、慢上慢下電實驗；及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計和生產(chǎn)上產(chǎn)品缺陷。 模擬現(xiàn)場測試裝置d)載波、RS485通訊幀測試電能表也容易在載波、RS485通訊幀測試時，由于現(xiàn)場干擾引起數(shù)據(jù)幀紛亂或限長度，導(dǎo)致程序堆出錯，程序飛走和用電數(shù)據(jù)出錯。公司模擬通訊時非常態(tài)幀測試，保證程序可靠和穩(wěn)定運行。e)快速插拔CPU卡測試對帶CPU卡產(chǎn)品，由于不同插拔卡速度差異，影響CPU、ESM和CPU卡通訊可靠和數(shù)據(jù)可靠。公司制定了CPU卡的測試流程，嚴(yán)格進(jìn)行常規(guī)測試和快速插拔等非常規(guī)測試，保證CPU卡、ESM和EEPROM數(shù)據(jù)，保障電能表可靠運行。f)

成熟產(chǎn)品長期監(jiān)控，定期抽檢進(jìn)行全性能試驗；3）=3\*GB3③工藝質(zhì)量管控上a)關(guān)鍵節(jié)點軟件自動監(jiān)控，系統(tǒng)及時預(yù)警，及時發(fā)現(xiàn)異常；b)生產(chǎn)中的所有數(shù)據(jù)通過信息采集，系統(tǒng)自動分析監(jiān)控；c）校表參數(shù)及預(yù)置參數(shù)經(jīng)過多重比對，避免錯誤設(shè)定；d）常溫和高溫老化，系統(tǒng)自動實時監(jiān)控比對，確保批量質(zhì)量；3.某供應(yīng)商供貨產(chǎn)品在運行中發(fā)生計量嚴(yán)重失準(zhǔn)。經(jīng)分析原因在于生產(chǎn)工藝流程中手工分板操作存在缺陷，造成電能表計量芯片的基準(zhǔn)源去耦電容C4出現(xiàn)損壞，導(dǎo)致電能表運行過程中計量芯片的采樣數(shù)據(jù)放大，引起電能表計量失準(zhǔn)。1).電能計量基準(zhǔn)源電路原理及引起計量失準(zhǔn)的基本原因電能表計量基準(zhǔn)源是計量芯片內(nèi)部分壓后產(chǎn)生，外接電容濾波，一般接一個出C40.1uF貼片電容和一個10u或22u的電解電容或鉭電容。個別廠家為節(jié)省成本，也有只設(shè)計一個0.1uF貼片。正確基準(zhǔn)源電路不完善基準(zhǔn)源電路正常時，Vref可由下列公式計算得到：=1\*GB3①.C4電容在是斷非斷情況下，容易造成變成電阻，電容C4變成電阻時，Vref可由其中：R1,R2為計量芯片內(nèi)部基準(zhǔn)電源部分被等效的電阻；R4為電容C4處于是斷非斷狀態(tài)，變成電阻時的阻值大?。籚CC為計量芯片的電源電壓；=2\*GB3②.C4電容斷裂，相當(dāng)于開路此種情況如果有C5電容存在，將不影響計量。如果個別廠家為節(jié)省成本省了C5，此基準(zhǔn)源容易受外部干擾，也將導(dǎo)致計量失準(zhǔn)。2).造成計量失準(zhǔn)故障原因深層次分析造成C4電容損傷的根本原因是采用手工分板，設(shè)計時電容方向不對，造成電容變電阻，引起基準(zhǔn)源不對，造成計量失準(zhǔn)，本故障是典型的設(shè)計和生產(chǎn)工藝欠缺。=1\*GB3①.貼片電容位置影響C4電容平行于分板方向布置，且處于線路板中心部位，遠(yuǎn)離邊沿。線路板中心位置，受各個方向的應(yīng)力形變較大，易造成電容裂開，開路。錯誤=2\*GB3②.用手工分板造成電容損傷拼版線路板人工分板時，由于操作員對掰板用力的控制把握不準(zhǔn)，PCB板受剪切力形變，同時傳導(dǎo)至電容C4（0805），剪切力會造成電容裂開，開路。手工分板圖片=3\*GB3③.回流焊、波峰焊對貼片電容的影響貼片電容由陶瓷和金屬的結(jié)合體。由于陶瓷體部分和金屬部分熱傳導(dǎo)性差異較大，受到急冷和急熱的情況下，陶瓷體容易產(chǎn)生宏觀裂紋。=4\*GB3④.高溫老化欠缺所致線路板、整表經(jīng)過24小時60℃高溫通電老化，電容C4（0805），處于線路板中心布置，受應(yīng)力變化較大。通過高溫通電老化篩選，能消除加工應(yīng)力，揮發(fā)殘余溶劑等物質(zhì)，使?jié)摲墓收稀⑷毕萏崆俺霈F(xiàn)，盡最大可能把產(chǎn)品的早期失效消滅在正常使用之前。3).技術(shù)、工藝上的防范措施：=1\*GB3①.設(shè)計早期預(yù)防a）遵循《線路板設(shè)計規(guī)范》對線路板進(jìn)行嚴(yán)格評審。根據(jù)設(shè)計規(guī)范逐條排查，設(shè)計的工藝性。把可能出現(xiàn)的問題扼殺于萌芽狀態(tài)。加強(qiáng)對新品的試流，在小批試流中，做到早期發(fā)現(xiàn)，及時修正。b）加強(qiáng)對產(chǎn)品的超工作環(huán)境狀態(tài)的型式試驗、高低溫循環(huán)濕熱試驗。對線路板、器件（電容）受熱脹冷縮引起的變形，以及應(yīng)力傳導(dǎo)的破壞性進(jìn)行預(yù)估和修正。c）按照《線路板設(shè)計規(guī)范》把貼片電容C4轉(zhuǎn)90度布置與V槽的；對于分板槽較長的線路板，可采用局部郵票孔聯(lián)接方式，減少分板時的應(yīng)力。正確=2\*GB3②.采用分板機(jī)裁板工藝a）采用機(jī)械分板機(jī)設(shè)備。裁切板線路板時，PCB板受力較均勻，同時傳導(dǎo)至器件的剪切力較小，不易造成電容裂開，開路。b）人工掰板由于操作員掰板時用力大小較難把握，PCB板受剪切力形變較大，同時傳導(dǎo)至電容C4（0805）的應(yīng)力，會造成電容裂開、開路。分板機(jī)裁板圖片=3\*GB3③.控制生產(chǎn)過程中溫度對電容的影響回流焊、波峰焊對電容的影響。貼片電容由陶瓷和金屬的結(jié)合體。由于陶瓷體部分和金屬部分熱傳導(dǎo)性差異較大，受到急冷和急熱的情況下，陶瓷體容易產(chǎn)生宏觀裂紋。金屬內(nèi)電極部分的熱傳導(dǎo)性很好，熱膨脹系數(shù)較大，在受熱的情況下，金屬部分和陶瓷部分存在一定程度膨脹不一致的情況，從而出現(xiàn)內(nèi)部應(yīng)力，容易造成瓷體微裂紋。大尺寸貼片電容，更為明顯。所以在回流焊、波峰焊時要控制好溫度曲線：預(yù)熱時間要充分，確保電容器預(yù)熱充分，預(yù)熱溫度要平穩(wěn)增加，焊接后的冷卻方法應(yīng)盡可能是自然冷卻，避免溫度突變。推薦爐溫溫度曲線=4\*GB3④.高溫老化線路板、整表經(jīng)過24小時60℃高溫通電老化，把器件（電容）如材質(zhì)組織不穩(wěn)定、表面污染、焊接空洞、芯片和外殼熱阻匹配等不良加速暴露出來。一般產(chǎn)品缺陷，需要在元器件工作于額定功率和正常工作溫度條件下，運行1000個小時左右方能全部被激活（暴露）。顯然這樣很麻煩、很費時，所以我們需要采取加速試驗的辦法來檢測，即采用對元器件施加熱應(yīng)力，消除加工應(yīng)力，揮發(fā)殘余溶劑等物質(zhì)，使?jié)摲墓收?、缺陷提前出現(xiàn)，盡快使產(chǎn)品通過失效浴盆特性初期階段，進(jìn)入高可靠的穩(wěn)定期。電子元器件的失效浴盆曲線圖模塊老化整機(jī)老化4.某供應(yīng)商供貨產(chǎn)品在運行中發(fā)生計量嚴(yán)重失準(zhǔn)。經(jīng)分析原因在于生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)質(zhì)量控制不嚴(yán)，電路板清洗質(zhì)量未嚴(yán)格把關(guān)，部分元器件受到灰塵污染，故障電能表安裝期間適逢梅雨季節(jié)，計量芯片基準(zhǔn)電源的去耦電容C4管腳由于污染，在受潮后對地形成旁路導(dǎo)通，導(dǎo)致計量芯片基準(zhǔn)源電壓值向下嚴(yán)重偏移，造成采樣值放大、電能計量失準(zhǔn)。1).電能計量基準(zhǔn)源電路原理及引起計量失準(zhǔn)的基本原因電能表計量基準(zhǔn)源是計量芯片內(nèi)部分壓后產(chǎn)生，外接電容濾波，一般接一個出C40.1uF貼片電容和一個10u或22u的電解電容或鉭電容。個別廠家為節(jié)省成本，也有只設(shè)計一個0.1uF貼片。正確基準(zhǔn)源電路不完善基準(zhǔn)源電路正常時，Vref可由下列公式計算得到：C4電容在受潮情況下，容易造成變成電阻，電容C4變成電阻時，Vref可由其中：R1,R2為計量芯片內(nèi)部基準(zhǔn)電源部分被等效的電阻；R4為電容C4處于是斷非斷狀態(tài)或受潮濕，變成電阻時的值大小；VCC為計量芯片的電源電壓；C4電容在受潮或受到污染時情況下，容易造成變成電阻，此時電阻一般為幾兆歐以上，此大電阻與內(nèi)部電阻并聯(lián)后，基準(zhǔn)電壓下降，誤差變正，電能表快走。2).造成受潮計量失準(zhǔn)故障原因深層次分析造成C4電容受潮的根本原因是線路板材容易受潮、清洗不到位，線路板三防漆涂覆工藝處理和流程欠缺，造成C4電容變潮變成大電阻，引起基準(zhǔn)源不對，造成計量超差，本故障是典型的生產(chǎn)工藝欠缺和管理不嚴(yán)格造成。=1\*GB3①.線路板板材，防潮存在問題：線路板選材是非常重要的，若選用劣質(zhì)材料的線路板極易受濕粘灰，導(dǎo)致C4管腳端絕緣阻抗下降，電能計量失準(zhǔn)。線路板是一種濕敏器件，若沒有按“濕敏器件工藝規(guī)程”管理（包裝、儲存、烘烤），極易造成線路板氧化、發(fā)霉。=2\*GB3②.助焊劑與線路板清洗不到位：線路板焊接時，貼片焊膏中的助焊劑，以及波峰焊時使用的助焊劑，均含少量鹵素，若爐溫過低助焊劑不能完全揮發(fā)，線路板會存在腐蝕性。焊接后線路板若不進(jìn)行清洗或清洗不干凈，殘留助焊劑和灰塵污垢，造成產(chǎn)品采樣值放大、電能計量失準(zhǔn)。=3\*GB3③.三防漆涂覆工藝流程不規(guī)范：線路板若不經(jīng)過高溫老化除去了潮氣后，噴涂三防漆，極易把潮氣以及清洗時的殘余溶劑，覆蓋在涂覆三防漆的計量芯片區(qū)域內(nèi)，造成潮氣和殘余溶劑無法揮發(fā)，使計量芯片引腳腐蝕，導(dǎo)致電能計量失準(zhǔn)。=4\*GB3④.結(jié)構(gòu)上防潮不嚴(yán)密：結(jié)構(gòu)件外殼選材是較為關(guān)鍵的。若選用一般ABS材料，外殼易變形，表蓋與底座不密合，密封防潮性能下降，造成線路板、計量芯片、電容受潮，絕緣性能下降，導(dǎo)致電能計量失準(zhǔn)。=5\*GB3⑤.整機(jī)高溫通電老化時間和檢測欠缺：裝成整機(jī)后，產(chǎn)品必須經(jīng)過24小時70℃，通電加載老化、模擬實時運行老化。進(jìn)一步揮發(fā)潮氣，考驗結(jié)構(gòu)件外殼的形變，有效控制在極端環(huán)境條件下，產(chǎn)品的工作的穩(wěn)定性，早期發(fā)現(xiàn)高溫通電狀態(tài)下的各種不良。3).技術(shù)、工藝、生產(chǎn)上的防范措施：=1\*GB3①.線路板選材及工藝管控線路板板材應(yīng)采用性能優(yōu)良的耐氧化、耐腐蝕FR-4雙面環(huán)氧，在高溫下，特別是在吸濕后受熱下，其材料的機(jī)械強(qiáng)度、尺寸、粘接性、吸水性、熱分解性、熱膨脹性等各項參數(shù)穩(wěn)定性較好，線路板表面工藝：采用有機(jī)保焊膜工藝---防氧化板（OSP），真空包裝，有效防止氧化與腐蝕。PCB板是一種濕敏器件，必須按照《濕敏器件管控規(guī)范》來管理。庫存線路板按防潮等級，分列放置在專用防潮柜內(nèi)，按使用有效期先進(jìn)先用，真空包裝，開包后根據(jù)不同的板材質(zhì)嚴(yán)格控制在空氣中爆露時間，超時須進(jìn)行烘烤，烘烤后才能上線使用或真空回包儲存。只有實行工藝管控，才能防止線路板氧化、發(fā)霉。線路板防腐工藝措施：=2\*GB3②.助焊劑選型與線路板超聲波清洗SMT印刷時焊膏中的助焊劑、波峰焊使用的助焊劑，應(yīng)采用免清洗、低固含量的產(chǎn)品，減少助焊劑殘留，對線路板的侵蝕?；亓鳡t、波峰爐的爐溫，按工藝要求定時進(jìn)行爐溫測試，確保線路板上器件的溫度與要求的爐溫曲線一致。焊接后線路板必須進(jìn)行超聲波清洗，超聲波經(jīng)粗洗、精洗和漂洗工藝過程，把超聲波作用于清洗劑，使清洗劑產(chǎn)生分子振動，產(chǎn)生大量氣泡，氣泡撞擊污物從線路板表面及器件引腳縫隙中脫落，達(dá)到清潔目的，有效的清除了助焊劑殘留和灰塵污染，使產(chǎn)品在現(xiàn)場長期工作的穩(wěn)定性。=3\*GB3③.三防漆涂覆工藝線路板若經(jīng)過高溫老化除去了潮氣后，噴涂三防漆。線路板關(guān)鍵元器件區(qū)域涂覆三防漆，作為絕緣、防潮、防鹽霧腐蝕、防霉處理。元器件關(guān)鍵區(qū)域包括：0.4mm密腳間距IC、計量區(qū)域、時鐘區(qū)域。=4\*GB3④.結(jié)構(gòu)設(shè)計、選材上防潮結(jié)構(gòu)件殼材料采用優(yōu)質(zhì)工程塑料(含增強(qiáng)玻纖聚碳酸酯）。具有耐弱酸弱堿特性及抗紫外線；外殼與底蓋的密封圈采用防腐蝕、耐用的硅膠發(fā)泡材料；采用防潮結(jié)構(gòu)設(shè)計，結(jié)構(gòu)件蓋、底間設(shè)計較深的密封溝槽，四周環(huán)繞，使結(jié)構(gòu)件蓋、結(jié)構(gòu)件底、端鈕上結(jié)構(gòu)件面通過密封圈壓合連接在一起，確保密封性。確保密封防潮。=5\*GB3⑤.模塊高溫儲存老化、整機(jī)高溫通電老化模塊線路板進(jìn)行24小時高溫儲存老化，揮發(fā)助焊劑殘留及潮氣。產(chǎn)品整機(jī)無表蓋通電老化，有效防止器件早期失效。產(chǎn)品裝成整機(jī)后，必須經(jīng)過24小時70℃的通電加載老化、模擬工作現(xiàn)場實時運行。進(jìn)一步揮發(fā)潮氣、殘余物質(zhì)，進(jìn)一步消除加工裝配時產(chǎn)生的應(yīng)力。有效控制在極端環(huán)境條件下，產(chǎn)品的工作穩(wěn)定性。把有缺陷的產(chǎn)品，消滅在正常使用之前。=6\*GB3⑥.生產(chǎn)環(huán)境（溫、濕度）控制A）生產(chǎn)過程有溫、濕度要求的生產(chǎn)場所（貼片、模塊調(diào)試、校表、檢表、出廠檢室），按工藝規(guī)定要求控制溫、濕度，做好環(huán)境控制記錄。B）貼片、波峰、焊接、清洗工位進(jìn)行大功率通風(fēng)防護(hù)，用活性碳過濾后排放。C）外觀檢查場所確保光線充足，光線符合自然光的照明要求。=7\*GB3⑦.成品儲存防潮措施成品包裝加放干躁劑，確保產(chǎn)品防潮干燥。成品倉庫保持良好通風(fēng)、干燥，適當(dāng)控制環(huán)境溫、濕度。=8\*GB3⑧.產(chǎn)品測試和周期性測試 定期對智能電能表進(jìn)行型式試驗，防潮、防腐、防霉菌、防顯熱試驗上必須進(jìn)行72小時以上高溫高濕72小時試驗和長時間鹽霧試驗，確保產(chǎn)品完好，不受潮，可靠運行，計量精確。高溫高濕72小時試驗B）長時間鹽霧試驗交變濕熱試驗箱鹽霧試驗箱C)防水雨淋試驗試驗D)沙塵試驗防水雨淋試驗箱沙塵試驗箱某供應(yīng)商供貨批次產(chǎn)品在運行中發(fā)生掉電黑屏故障。經(jīng)分析原因在于智能電能表中的熱敏電阻選型不當(dāng)，當(dāng)運行現(xiàn)場電壓升高或環(huán)境溫度升高時，流過熱敏電阻的電流將增加，熱敏電阻跳閘電流閥值將降低，一旦流過熱敏電阻的電流達(dá)到其跳閘電流閥值，熱敏電阻的阻值將急劇增加，造成智能電能表電源回路斷電，導(dǎo)致掉電黑屏故障發(fā)生。1).電能表電源設(shè)計和熱敏電阻的保護(hù)原理電能表電源設(shè)計時要考慮到抗380V或420V，一般要求達(dá)到4個小時420V不燒變，單靠變壓器設(shè)計難以承受，變壓器設(shè)計復(fù)雜，采用單獨依賴變壓方式電能表成本很高。一般采用變壓器與熱敏電阻結(jié)合方式，滿足設(shè)計要求。=1\*GB3①.采用變壓器和熱敏電阻組合抗420V過壓電能表中所使用的熱敏電阻都是采用PTC材料的熱敏電阻，在電能表中起過壓保護(hù)等作用，在電能表起電壓保護(hù)的PTC熱敏電阻在電能表電源設(shè)計中的位置一般如下圖所示：=2\*GB3②.熱敏電阻的分類及溫度曲線=3\*GB3③.PTC熱敏電阻的保護(hù)原理如下PTC熱敏電阻一般串聯(lián)在負(fù)載電路中，當(dāng)電路處于正常工作狀態(tài)時,流過PTC熱敏電阻的電流不足以使其溫升超過居里溫度而處于低阻狀態(tài)，一旦電路出現(xiàn)故障或過壓使回路中電流突增時,PTC熱敏電阻的阻值因自熱在短時間內(nèi)上升3-4個數(shù)量級呈高阻狀態(tài)將電路切斷。當(dāng)故障排除后，PTC熱敏電阻器又恢復(fù)原導(dǎo)通狀態(tài)。2).造成故障原因深層次分析由熱敏電阻在電能表所處的位置圖看出，發(fā)生此現(xiàn)象的主要原因是熱敏電阻在電壓升級和高溫的同時作用下導(dǎo)致PTC熱敏電阻的保護(hù)提前，造成系統(tǒng)掉電，追究造成故障的深層次的設(shè)計原因是由于PTC熱敏電阻的選型不當(dāng)所致、變壓器的輸出功率設(shè)計問題，還有對電能表所運行環(huán)境及其負(fù)載的變化考慮欠缺所致。=1\*GB3①.設(shè)計上選擇熱敏電阻不當(dāng)出現(xiàn)故障的主要問題是設(shè)計上熱敏電阻選型不當(dāng)造成，只考慮常溫和220V電壓下能正常工作。熱敏電阻選型未考慮下列因素：最大工作電壓PTC熱敏電阻器串聯(lián)在電路中，正常工作時僅有一小部分電壓保持在PTC熱敏電阻器上，當(dāng)PTC熱敏電阻器啟動呈高阻態(tài)時，必須承受幾乎全部的電源電壓，因此選擇PTC熱敏電阻器時，要有足夠高的最大工作電壓。不動作電流和動作電流為得到可靠的開關(guān)功能，動作電流至少要超過不動作電流的兩倍。由于環(huán)境溫度對不動作電流和動作電流的影響極大(見下圖舉例說明)，因此要把最壞的情況考慮進(jìn)去，對不動作電流來說，選應(yīng)用在允許的最高環(huán)境溫度時的值，對動作電流來說，選應(yīng)用在較低環(huán)境溫度下的值。C）在最大工作電壓時允許的最大電流需要PTC熱敏電阻器執(zhí)行保護(hù)功能時，要檢查電路中是否有產(chǎn)生超過允許的最大電流的條件，一般是指用戶存在產(chǎn)生短路可能性的情況。D）開關(guān)溫度（居里溫度）提供居里溫度75℃、85℃、105℃、120℃的的過流保護(hù)元件，一方面，不動作電流取決于居里溫度和PTC熱敏電阻器芯片的直徑；另一方面須考慮，這樣選擇的PTC熱敏電阻器會有較高的表面溫度，是否會在線路中導(dǎo)致不希望的副作用。一般情況下，居里溫度要超過最高使用環(huán)境溫度20~40℃。=2\*GB3②.測試上不完善出現(xiàn)故障的主要問題是設(shè)計測試上只考慮常溫和220V電壓下能正常工作，未考慮不同電壓、不同溫度下熱敏電阻的特性。未進(jìn)行高低溫試驗未進(jìn)行不同電壓測試未進(jìn)行電表不同功能使用下測試未組合不同電壓、不同溫度下測試3).技術(shù)、工藝上的防范措施由于熱敏電阻PTC的選型比較繁瑣和一些不確定因素，公司電能表中，選用高性能的變壓器和DC-DC穩(wěn)壓塊能滿足最大工作電壓，盡可不用熱敏電阻保護(hù)，畢竟PTC是保護(hù)器件，對計量和實際的工作沒有任何作用，反而可能會產(chǎn)生一些不確定的因素。=1\*GB3①.電源設(shè)計電路上防范堅強(qiáng)電源設(shè)計保證產(chǎn)品質(zhì)量公司在電能表電源設(shè)計時充分考慮到抗380V或420V4個小時不燒變，在滿足CPU對計量、載波、RS485通訊、顯示等要求時，盡量依靠變壓器和高效率DC-DC電源電路，避免使用熱敏電阻。確保電能表在不同電壓、不同環(huán)境溫度下正常使用。熱敏電阻選型全方位兼顧如電能表產(chǎn)品不能依靠高效變壓器和高效開關(guān)電源解決的設(shè)計方案中，采用熱敏電阻。在設(shè)計中要兼顧以上幾個參數(shù)，同時也要考慮變壓器的最大輸出功率、最小輸入電壓、最高工作溫度等情況下于變壓器進(jìn)行參數(shù)匹配，在參數(shù)匹配下，再考慮一定余量進(jìn)行選擇最合適的PTC，只有兩者匹配好，才能達(dá)到最好的效果。在變壓器材料及參數(shù)發(fā)生變化時，需要及時調(diào)整PTC的參數(shù)選取合適的PTC。=2\*GB3②.測試上確保使用穩(wěn)定可靠還針對使用PTC的電能表做高壓及高溫測試，在此情況下查看變壓器和PTC的參數(shù)變壓進(jìn)行一些參數(shù)調(diào)整，這樣使得PTC在現(xiàn)場的保護(hù)中不要起到不必要的副作用。公司十分重視對具有熱敏電阻保護(hù)的電能計量產(chǎn)品進(jìn)行嚴(yán)格測試，確保產(chǎn)品穩(wěn)定可靠。設(shè)計測試上考慮常溫和220V電壓下能正常工作，同時測試不同電壓、不同溫度、不同工作狀態(tài)下熱敏電阻的特性。A)高低溫試驗(-45℃～85℃)B)不同電壓測試(-154V～420V)未進(jìn)行電表不同功能使用下測試(帶負(fù)載、載波通訊、485通信、顯示等不同狀態(tài)下)以上A、B、C不同組合下測試環(huán)境溫、濕度。高低溫試驗不同電壓范圍測試高溫老化試驗=3\*GB3③.周期性測試定期對智能電能表進(jìn)行型式試驗，確保產(chǎn)品在不同環(huán)境溫度、不同電壓和不同功能運行下測試和模擬試驗，保證產(chǎn)品可靠運行和計量精確。6.某供應(yīng)商生產(chǎn)制造過程管控存在缺陷，部分智能電能表在潛動閥值設(shè)置時人為錄入錯誤，導(dǎo)致電能表在現(xiàn)場運行過程中發(fā)生潛動現(xiàn)象。1).電能表潛動閥值設(shè)置原理和要求=1\*GB3①.防潛動設(shè)計程序里未做潛動閥值，或潛動閥值過小，導(dǎo)致微小干擾信號被錯誤計量，發(fā)生潛動，設(shè)計中防潛門限一般默認(rèn)為啟動門限的30%-50%；=2\*GB3②.運行過程中產(chǎn)生潛動的主要原因電能表在安裝運行過程中環(huán)境因數(shù)很多，如電能表安裝電線靠近電能表殼體或環(huán)繞電能表，容易產(chǎn)生磁場，產(chǎn)生干擾，引起電能表潛動。現(xiàn)場接線如示意圖如下：2).造成電能表潛動故障原因深層次分析=1\*GB3①.設(shè)計上存在缺陷沒有防潛閾值設(shè)定，導(dǎo)致干擾信號被錯誤計量；有防潛閾值設(shè)定，但干擾產(chǎn)生的型號過大，防潛閾值未能實際起作用。過高的電磁場對表計的計量影響研究不夠透徹造成。=2\*GB3②.設(shè)計工藝不成熟表內(nèi)變壓器在表計線路板的布置與錳銅采樣位置距離太靠近，錳銅在變壓器產(chǎn)生的磁力線范圍內(nèi)。變壓器本身產(chǎn)生磁場、或受外磁場影響，對錳銅產(chǎn)生影響，導(dǎo)致錳銅阻值產(chǎn)生微少變化，導(dǎo)致潛動。=3\*GB3③.測試上不完善測試思路趨于日常正常使用，未多考慮極端影響情況。=4\*GB3④.生產(chǎn)工藝流程不嚴(yán)格電能表防潛動閥值、脈沖常數(shù)等一般采用程序固化形式，可靠保證不出錯，不采用生產(chǎn)流程過程中設(shè)置。如采用設(shè)置方式，在生產(chǎn)設(shè)置防潛動閥值后必須進(jìn)行參數(shù)比對，保證每個表設(shè)置參數(shù)正確。3).技術(shù)、工藝和管理防范措施=1\*GB3①.設(shè)計工藝上防范措施A)設(shè)計專利錳銅式樣，完全避免錳銅采樣片在電磁場下的影響B(tài))變壓器內(nèi)部繞組方向更改，在電磁場下影響做到最小。C)計量電路采樣采用特殊設(shè)計布線，將PCB所布采樣線路在電磁場下的受影響做到最小。D）變壓器在表計線路板的布置與錳銅采樣位置距離盡量遠(yuǎn)離。E）錳銅采樣線的繞緊處理。束口處也要處理，如圖3。不宜采用圖1和圖2.圖1錯誤圖2錯誤圖3正確=2\*GB3②.常規(guī)測試防范和極限測試A)常規(guī)測試防范對產(chǎn)品進(jìn)行加不同微小電流進(jìn)行潛動測試，保證產(chǎn)品潛動功能合格和符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和國家電網(wǎng)技術(shù)要求。B)極限測試1.結(jié)合產(chǎn)生影響的原理知識，自制電磁場影響環(huán)境，且用高于現(xiàn)場的環(huán)境影響條件測試表計防潛。電磁場強(qiáng)度高達(dá)120安匝。2．在不同的電磁場測試環(huán)境下，潛動試驗測試時間為24小時，且不能有一個及以上的脈沖輸出。3.表計在電磁場環(huán)境測試時，考慮表計與安裝電線各種可能的交錯方式，進(jìn)行多方位測試。4.測試時提供的表計電壓為日常實際使用的市電電壓，不能采用電能表檢驗裝置提供的電源。否則測試結(jié)果不可靠，導(dǎo)致錯誤判斷。5.試驗布置如下圖，線圈為12匝，可通過調(diào)節(jié)輸入電流控制電磁場的安匝數(shù)，通過調(diào)整表計與線圈的擺放，觀察不同位置試驗的影響。=3\*GB3③.生產(chǎn)管控措施我公司自主研發(fā)的“MES生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)”能夠管控整個生產(chǎn)過程信息。潛動閥值由工藝員根據(jù)訂單工藝要求，編入工藝方案中，并通過項目主管審核。生產(chǎn)復(fù)檢工序時，采用程控全自動誤差檢驗裝置，聯(lián)網(wǎng)“MES系統(tǒng)”通過掃描條形碼，自動調(diào)用潛動閥值等復(fù)檢方案，自動完成基本誤差、潛動、啟動等復(fù)檢工序，避免了人工錄入出錯。=4\*GB3④.產(chǎn)品全檢和周期性抽檢A）潛動檢測潛動檢驗項目是公司電能計量產(chǎn)品全部采用全檢項目之一，保證產(chǎn)品潛動全部符合設(shè)計要求和相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)周期性測試公司品質(zhì)安全管理部負(fù)責(zé)，定期進(jìn)行生產(chǎn)產(chǎn)品潛動常規(guī)和極限狀態(tài)下測試，保證產(chǎn)品潛動合格，現(xiàn)場使用不發(fā)生潛動。7.某供應(yīng)商供貨產(chǎn)品在驗收檢測過程中發(fā)生炸裂和電池故障。經(jīng)分析原因在于制造工藝問題，由于電池焊接工藝存在缺陷，在長途運輸過程中的振動造成電池焊腳斷裂，電池正、負(fù)極發(fā)生脫落，觸碰到電池周圍的220V電路后，220V電路對電池進(jìn)行反向充電或過充電，導(dǎo)致電池發(fā)生炸裂。1).電池基本構(gòu)造和電路在智能電表中，由于時鐘保存等需要，鋰電池是關(guān)鍵的原器件之一。鋰電池由于：①能量比較高②使用壽命長③額定電壓高④具備高功率承受力強(qiáng)⑤自放電率低⑥重量輕⑦高低溫適應(yīng)性強(qiáng)⑧綠色環(huán)保，無有毒有害重金屬元素和物質(zhì)等優(yōu)點在電能表中大批量使用，但畢竟由于鋰電池的工作原理，鋰電池在進(jìn)行反向充電或過充電時存在炸裂和爆炸的安全隱患，這些需要通過電池生產(chǎn)廠家和電能表生產(chǎn)設(shè)計時進(jìn)行避免。=1\*GB3①.電池的結(jié)構(gòu)圖（主要組成部分）：=2\*GB3②.電能表電池電路=3\*GB3③.3.6V鋰電池電池不能充電3.6V鋰電池電池不能充電，在電池電路上要選擇反向漏電流極小的二極管，防止反向充電造成電池爆炸；同時應(yīng)遠(yuǎn)離超過5V電源，特別是220V電源，防止電池腳碰到，引起爆炸。2).造成故障原因深層次分析:造成電池爆炸的主要原因為設(shè)計、工藝和制造上原因，設(shè)計上選擇質(zhì)量較好的電池，電池引腳質(zhì)量較差，沒有遠(yuǎn)離220V電源，工藝焊接上沒有采取雙面焊接或打膠固定電池，造成電池焊接不好，經(jīng)過振動、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)脫落造成反向充電引起。=1\*GB3①.設(shè)計上缺陷設(shè)計上電池沒有遠(yuǎn)離遠(yuǎn)離超過5V電源，特別是220V電源。電池選型上未注意電池質(zhì)量和引腳的可焊性和引腳的剛度和柔軟度，防止電池運輸中振動中脫落。=2\*GB3②.焊接工藝上未到位由于電池引腳較長，相對其他器件重量較重，不應(yīng)采用單面焊接或不打膠工藝，容易引起電池腳斷，造成故障。電池單面焊接示意圖電池焊接不到位示意圖=3\*GB3③.產(chǎn)品測試未做振動、沖擊試驗電能表廠家一般需要長途運輸，中間要經(jīng)過不同的路況，電能表受到的振動和沖擊。本故障產(chǎn)生也有廠家沒有經(jīng)過批量產(chǎn)品出廠型式試驗，未做振動和沖擊造成。3).技術(shù)和管理防范措施=1\*GB3①.設(shè)計上注意電池選型和電池位置A)3.6V電池選型在電能表設(shè)計采用優(yōu)質(zhì)廠家的高性能的防爆電池，并嚴(yán)格控制每批器件的進(jìn)貨檢驗，保證器件本身的問題降到最低，并且在生產(chǎn)上我公司在采取了以下幾個措施防范此類事件的發(fā)生。針對電池的設(shè)計和材料的選型，防止電池爆炸，電池廠家在設(shè)計和選材時特別需要注意幾點：a)為了防止電池的正負(fù)極直接碰觸而短路，電池內(nèi)會再加上一種擁有眾多細(xì)孔的隔膜紙，來防止短路。好的隔膜紙還可以在電池溫度過高時，自動關(guān)閉細(xì)孔，讓鋰離子無法穿越，防止危險發(fā)生，因此選擇好的隔膜紙很重要；b)電池針腳焊接一定要控制好焊接工藝；一次鋰電池生產(chǎn)廠家在多次試驗中對鋰電池的內(nèi)在結(jié)構(gòu)和外部排氣閥上做了適當(dāng)調(diào)整，在高功率電池正極端加上熱敏感可恢復(fù)性保險絲，并在這種安全措施比較有效降低鋰電池爆炸的幾率。因此，在電池的技術(shù)選擇上，需要選擇優(yōu)質(zhì)電池和專業(yè)的生產(chǎn)廠家顯得更加關(guān)鍵，3.6V電池選擇韓國的Tekcell和SAFT電池（價格較高），兩種電池我公司經(jīng)過10年使用未出現(xiàn)任何質(zhì)量問題，保證炬華科技產(chǎn)品質(zhì)量。B)3V電池選型三相表停電抄表電池一般選擇高能量的鋰錳柱狀電池，3V電池選擇就有防爆功能的武漢力興電池，兩節(jié)封裝，安全可靠。該電池具有泄放能量小孔，如下圖右，防止電池充電有充電或短路發(fā)熱熱時，產(chǎn)生的壓力泄放，不發(fā)生爆炸和燃燒。同時采用雙節(jié)CP-2封裝，保證安全可靠。該電池我公司經(jīng)過5年使用未出現(xiàn)任何質(zhì)量問題。C)電池表內(nèi)位置布局注意點電池電路及電池位置在整個電路板設(shè)計上遠(yuǎn)離220V高壓部分，選擇在低壓區(qū)放置，以防止萬一一腳脫落情況下，觸碰高壓部分；圖為：電池放置位置在非高壓區(qū)電池管腳周圍盡量預(yù)留一定的安全距離，在此距離內(nèi)不放置器件。如圖：=2\*GB3②.生產(chǎn)工藝嚴(yán)格把關(guān)A)雙面焊接電池在焊接時，電池管腳在PCB上的焊盤要選擇合適，并且需要在正反面兩邊都要焊接，保證焊接的可靠性和牢固性；如下圖（電池正面+電池焊腳反面）所示：電池固定電池底面和PCB之間加膠水，增加電池在PCB板上的牢固性=3\*GB3③.嚴(yán)格的振動、沖擊試驗電能表廠家一般需要長途運輸，中間要經(jīng)過不同的路況，電能表受到的振動和沖擊。電能表產(chǎn)品設(shè)計定型、批量生產(chǎn)應(yīng)抽檢，進(jìn)行6個面的振動和沖擊試驗，確保產(chǎn)品在振動、沖擊下完好，產(chǎn)品正?？煽窟\行。8.某供應(yīng)商供貨單相載波費控智能電能表在現(xiàn)場運行環(huán)境下進(jìn)行載波通信時，由于變壓器容量設(shè)計不足，可能隨機(jī)發(fā)生MCU和計量芯片掉電，造成計量芯片參數(shù)被復(fù)位，電能表呈現(xiàn)正誤差超差。1).電能表電源設(shè)計基本要求=1\*GB3①.電能表電源設(shè)計電能表電源設(shè)計因滿足計量、CPU、載波、RS485、顯示等功能模塊的供電要求，特別注意在產(chǎn)品全部功能打開時的供電需求。=2\*GB3②.掉電檢測電路現(xiàn)有電能表電源檢測一般分為兩種：1.采用電源檢測芯片，當(dāng)表計上電工作電源VDD降低到某個閥值時,電源檢測芯片輸出管腳置低（低電平），當(dāng)表計上電工作電源VDD高于某個閥值時，電源檢測芯片輸出管腳置高（高電平）。此時，表計CPU通過判斷引腳電平，為低電平時，表計為掉電狀態(tài)，高電平時，表計為上電狀態(tài)。2.將變壓器整流后的電壓，通過電阻分壓后，得到檢測電壓,該電壓隨著外部市電電壓變化而變化，表計可設(shè)置某個閥值，并定時采樣檢測電壓，當(dāng)檢測電壓低于該閥值時，表計為掉電狀態(tài)，當(dāng)檢測電壓高于該閥值時，表計為上電狀態(tài)。一般更好合理采用后一種方式，以便更及時檢測到掉電狀態(tài)，CPU及時處理相關(guān)掉電程序，保證掉電處理任務(wù)完成。=3\*GB3③.載波模塊接口設(shè)計要求單相智能表載波接口三相智能表載波接口VCC為通信模塊模擬部分電源，電壓范圍：＋12V～＋15V，輸出功率：1.5W。濾波電容放電時間常數(shù)不小于10倍工頻周期，總?cè)萘坎恍∮?200F）。VSS為通信地。VDD為通信模塊數(shù)字部分電源，電壓：5V±5%，電流：50mA。RXD為模塊給電能表發(fā)送信號引腳。TXD為電能表給模塊發(fā)送信號引腳。/SET為MAC地址設(shè)置使能；低電平時，方可設(shè)置載波模塊MAC地址。STA為模塊狀態(tài)引腳，接收時地址匹配正確輸出0.2s高電平；發(fā)送過程輸出高電平，表內(nèi)CPU判定載波發(fā)送時禁止操作繼電器。/RST為模塊復(fù)位輸入引腳（低電平有效）。EVENTOUT為電能表事件狀態(tài)輸出，當(dāng)有開表蓋、功率反向、時鐘錯誤、存儲器故障事件發(fā)生時，輸出高電平，請求查詢異常事件；查詢完畢輸出低電平。2).造成電能表故障原因深層次分析造成“單相載波費控智能電能表在現(xiàn)場運行環(huán)境下進(jìn)行載波通信時計量芯片被復(fù)位、電能表呈現(xiàn)正誤差超差”的根本原因是電能表電源設(shè)計存在問題，設(shè)計未充分考慮電能表在帶載情況下，所有功能打開時的電流需求，導(dǎo)致電能表處于工作臨界狀態(tài)，不斷復(fù)位。同時測試上存在按常規(guī)測試，未考慮極限狀態(tài)下電能表運行，是設(shè)計和測試經(jīng)驗不足的體現(xiàn)。=1\*GB3①.變壓器容量設(shè)計不夠：變壓器設(shè)計余量不足，導(dǎo)致通訊等需要較大功率時拉低電壓，造成系統(tǒng)掉電。一般采用加大變壓器輸出功率表、更改LDO電源為DC-DC電源提升電源效率，得到改善；=2\*GB3②.載波模塊接口設(shè)計未達(dá)設(shè)計要求設(shè)計中未按照國家電網(wǎng)公司的電能表相關(guān)型式規(guī)范要求對載波電源進(jìn)行設(shè)計，接口電源達(dá)不到設(shè)計指標(biāo)。VCC為通信模塊模擬部分電源：電壓范圍：＋12V～＋15V，輸出功率：1.5W。濾波電容放電時間常數(shù)不小于10倍工頻周期，總?cè)萘坎恍∮?200F）。VDD為通信模塊數(shù)字部分電源：電壓：5V±5%，電流：50mA。=3\*GB3③.設(shè)計中掉電檢測點的設(shè)計錯誤的掉電電壓監(jiān)測點選擇會導(dǎo)致CPU誤判掉電，進(jìn)入低功耗運行，從而造成計量芯片復(fù)位；錯誤的掉電電壓門限設(shè)計也會導(dǎo)致通訊等大功率運行時電壓波動下CPU誤判掉電。掉電檢測點應(yīng)選擇在CPU電源輸入的前級，并較好的與其他工作電路隔離，可以避免出現(xiàn)此類故障。=4\*GB3④.設(shè)計上未按功率需求分離電源電源設(shè)計中未將瞬時大功率輸出電路模塊與CPU系統(tǒng)電源隔離設(shè)計，導(dǎo)致大功率運行時影響CPU系統(tǒng)電源，造成系統(tǒng)誤判，形成故障；=5\*GB3⑤.測試上不完整測試是解決設(shè)計缺陷的關(guān)鍵措施之一，該原因未測試電能表在帶載工作，載波平凡通訊狀態(tài)下，不同電壓范圍（-30%～+30%）下運行狀況。3).技術(shù)、工藝和管理防范措施=1\*GB3①.電源設(shè)計上防范措施充分考慮電源設(shè)計的合理性，載波電源和CPU電源、計量電源分路，在載波通訊時不影響電能表工作和計量正常。采用高效載波和CPU、計量芯片分路供電充分考慮電源設(shè)計的合理性和余量，考慮電能表在載波通訊、負(fù)控開關(guān)動作時帶負(fù)載正常可靠運行。載波電源和CPU電源、計量電源分路，在載波通訊時不影響電能表工作和計量正常。采用高效采用高性能DC-DC開關(guān)電源，提升電源使用效率掉電電源檢測點防置與載波電源電路隔離，避免干擾掉電檢測電路防放置前端，并與載波電源隔離，避免因載波通訊時拉低電壓，造成假性掉電事件。設(shè)計上滿足載波接口技術(shù)要求設(shè)計中應(yīng)該嚴(yán)格按照國家電網(wǎng)公司的電能表相關(guān)型式規(guī)范要求對載波電源進(jìn)行設(shè)計，并預(yù)留足夠余量，同時設(shè)計中應(yīng)該考慮在各種極限情況下的電源輸出能力，如最低正常工作電壓輸入、最高工作環(huán)境溫度，最大載波通訊負(fù)荷等情況，并需要增加防止故障發(fā)生的保護(hù)電路。=2\*GB3②.產(chǎn)品測試上防范措施A)載波通訊適應(yīng)不同載波模塊常規(guī)測試產(chǎn)品設(shè)計測試除常規(guī)功能性能測試，載波表應(yīng)適應(yīng)不同功率要求的載波模塊（鼎信、東軟、曉程、瑞斯康等），確保載波通訊時電能表計量、顯示、負(fù)控功能正常。B)載波接口測試載波接口測試是非常關(guān)鍵的，必須滿足國家電網(wǎng)公司關(guān)于載波接口輸出電壓電流技術(shù)要求。VCC為通信模塊模擬部分電源：電壓范圍：＋12V～＋15V，輸出功率：1.5W。濾波電容放電時間常數(shù)不小于10倍工頻周期，總?cè)萘坎恍∮?200F）。VDD為通信模塊數(shù)字部分電源：電壓：5V±5%，電流：50mA。極限測試公司在產(chǎn)品測試上不僅完成上述常規(guī)測試和載波接口測試，還進(jìn)行電能表在不同電壓、不同工作環(huán)境、載波通訊下極限測試。a)高低溫試驗(-45℃～85℃)b)不同電壓測試(-154V～312V)未進(jìn)行電表不同功能使用下測試(帶負(fù)載、載波通訊、485通信、顯示等不同狀態(tài)下)以上A、B、C不同組合下測試=3\*GB3③.生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品檢測上防范措施公司生產(chǎn)工藝規(guī)程嚴(yán)格，生產(chǎn)過程中流程規(guī)范，對載波智能電能表在生產(chǎn)流程中檢測每個表載波接口；檢測每個表載波通訊功能，確保產(chǎn)品現(xiàn)場可靠運行。