CN100492032C

CN100492032C - 一种基于拓扑图的配电系统故障测试方法

Info

Publication number: CN100492032C
Application number: CNB2007100350575A
Authority: CN
Inventors: 阳春华; 桂卫华; 王罡; 王雅琳; 朱红求; 唐朝晖; 李勇刚; 谢永芳
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2007-06-05
Filing date: 2007-06-05
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2027-06-05
Also published as: CN101063698A

Abstract

一种基于拓扑图的配电系统故障测试方法，分为测前故障诊断和测后故障诊断两个阶段，测前故障诊断采用故障字典法，首先建立一个动态更新的故障库，将常出现的故障输入到故障库，并根据测试结果更新诊断故障的优先级别；接着由故障注入系统从故障库中选择故障注入到目标电路中，并利用电路仿真系统进行故障仿真，生成故障测试码，组成故障字典，在测试完成后将返回的测试结果信息与故障字典比较，从中快速找出发生的故障；测后故障诊断则是根据测试后的测试结果，将没有发生的故障隔离、排除，并根据图形电路结构进行故障搜索、查找，将故障定位。本发明提高了诊断的自动化程度，减小了工作人员的劳动强度，提高了工作效率。

Description

一种基于拓扑图的配电系统故障测试方法

技术领域本发明涉及一种配电系统的故障测试方法。

背景技术车辆配电系统主要是指特种车辆，如即坦克和装甲车等的配电系统，主要包括配电盒和转换盒。坦克或装甲车火炮系统是充分发挥坦克或装甲车火力、提高战场生存力的重要手段。配电盒和转换盒型号达几十种之多，具有小批量、性能结构多样化、复杂化等特点。各种型号配电盒之间差别很大，工作环境和功能各异，需要对元器件的好坏和内部线路连接的正确性进行测试诊断。配电盒具有以下几个特点：元器件中以继电器为主，其他器件为辅；继电器逻辑控制线路繁琐复杂；功能电路多、不同功能间的电路耦合性强；内部电路需由外部接口串入其他电路模块和器件才能组成实现功能的完整电路；激励信号和可测节点都只能从外部接口操作。由这些特点可知，仅依靠打开配电盒的盖子来目测线路，难以可靠的诊断其有无问题，需要对配电盒所有器件、线路进行全面的测试诊断才能判断其好坏。

诊断方法可概括为以下几个主要步骤：

1.分析原理图，设定测试向量。测试向量包括测试条件和测试结果。测试条件是指从配电盒外部接口引入的信号，测试结果是指从配电盒外部接口检测的信号，由这些接口引入的信号和检测的信号组成一组一组的测试向量来对配电盒进行检测。因此测试的第一步就是根据原理图，整理出保证配电盒完整性的所有测试向量。

2.分析外部引脚引入信号类型，设计连接电缆。因测试过程中，需根据测试向量向配电盒引脚施加激励信号，而配电盒引脚所加的信号又各不相同，因此要根据整理的测试向量分析，设计制作出相应的连接电缆，一端连接配电盒外部接口，一端连接激励信号源。

3.按照测试向量中的测试条件，给配电盒相应引脚加上相应的信号。

4.根据测试向量中的测试结果，检测配电盒相应引脚的返回信号。

5.根据返回的信号，判断，分析，诊断出有问题的线路和器件。

6.直到完成测试向量中的所有步骤，测试结束。

由配电盒的特点和测试方法可知，现有测试方法主要存在的问题和难点如下：故障定位不明确，诊断速度慢，故障诊断不全面，自动化程度低。现有测试方法完全采用人工手动控制操作，测试过程中操作员很容易操作错误。测试的错误信息不能直观的表示出来，需测试人员对照原理图查找，诊断的速度跟操作员的熟练程度有很大的关系。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于拓扑图的配电系统故障诊断方法。

本发明的配电系统故障诊断方法分为两个阶段：测前故障诊断和测后故障诊断。测前故障诊断主要是采用故障字典法。首先需要建立一个可以动态更新的故障库，将常出现的故障输入到故障库，并可根据测试结果更新诊断故障的优先级别。接着由故障注入系统从故障库中选择故障注入到目标电路中，并利用电路仿真系统进行故障仿真，生成故障测试码，组成故障字典，在测试完成后将返回的测试结果信息与故障字典比较，即可从中快速找出发生的故障。测后故障诊断则是根据测试后的测试结果，将没有发生的故障隔离、排除，并根据图形电路结构进行故障搜索、查找，将故障定位。测后故障诊断方法首先要建立测试向量关联矩阵，用来表示测试向量与元件的关系。测试向量关联矩阵中的行由测试结果的元素组成，关联矩阵中的列由子图电路中的元件和连线顶点组成，矩阵中的元素用“0”和“1”表示，与测试相关的元件用“1”表示，其它用“0”表示。然后根据测试后的结果自动分析关联矩阵，将检测结果正确的元器件从故障中排除，将故障范围隔离至最小，并在图形编辑平台中将故障显示出来。

采用本发明的配电盒故障诊断方法，使诊断的速度、全面性、准确性大大提高，通过计算机自动查找故障，提高了诊断的自动化程度，减小了工作人员的劳动强度，提高了工作效率。

附图说明

图1为改进的测试方法关系图；

图2为故障库建立和更新过程图；

图3为故障字典的生成过程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

1、测前故障诊断

首先需要建立故障库，故障库是用来存储配电盒可能发生的故障。故障库的建立过程如图2所示。对于一个空的故障库，需要由工作人员根据配电盒的特点和以往的经验来手动添加故障元素，此时故障库内故障元素发生的概率都为初始值，而故障元素的优先级由工作人员决定。在每次测试完成后，系统将诊断结果自动保存在数据库中，经过一定批量和一定时间的测试后，即可以从数据库中提取相关的数据进行统计分析，将故障元素按照发生概率的大小设置优先级，并将故障库中的元素更新。本方法建立的动态调整的故障库，在进行不同型号配电盒测试时，可以根据优先级来选取故障类型建立故障字典，将越容易发生的故障越先诊断出来。

建立故障库后需要将故障注入到配电盒电路中。故障注入，即按照选定的故障模型，用人工的方法有意识地产生故障并施加于特定的目标电路中，以使目标电路发生错误，同时采用电路仿真功能对注入故障的电路进行仿真计算，来得到故障电路的测试结果。在故障注入后，已注入故障的电路就用相应的故障模型来替代，再利用电路仿真功能进行故障仿真，具体操作过程如图3所示。每个已注入故障的电路都要经过电路仿真系统来生成相应的故障测试码，从而来建立故障字典。

配电盒的测试过程由测试向量中的测试条件控制，测试后是否出现故障也由测试向量中的测试结果来显示，因此测试码的表示也跟测试向量息息相关。由测试向量可知，每一组测试向量中的测试结果有大于等于1个元素，而其中每一个元素所表示的测试的线路或器件都不一样。因此，出现故障时也就由这些测试结果中的元素来体现。例如，出现F₀故障时，第一组测试向量中测试结果的第二项元素与标准值不符合，则F₀故障的测试码中就包含“1.2”这个元素，小数点之前表示第几组测试向量，小数点之后表示属于改组测试向量中测试结果的第几个元素。出现F₀故障的完整的测试码则是由所有出现异常的测试向量按照上述的方法组成。表5-4表示了部分故障生成的故障测试码。

表2 部分故障字典

故障	故障测试码
故障	故障测试码	F<sub>0</sub>故障	1.2，3.1，5.4
F<sub>1</sub>故障	1.1，2.1，4.1，6.3	F<sub>0</sub>故障	1.2，3.1，5.4
F<sub>1</sub>故障	1.1，2.1，4.1，6.3	F<sub>2</sub>故障	3.2，4.1，5.2，5.3，10.2
F<sub>3</sub>故障	5.1，8.3，9.2，13.1	F<sub>2</sub>故障	3.2，4.1，5.2，5.3，10.2

由一组一组的故障测试码排列起来，即可以构造成一个故障字典。建立了故障字典之后，故障的测后分析就简单了，具体步骤如下：

①在对配电盒进行测试后，保存其测试结果，将所有的测试结果异常的测试向量组合起来，组成所有故障的测试码。

②将步骤①中的故障测试码在故障字典中搜索，若故障字典中某故障的测试码属于步骤①中所有故障的测试码的子集，则表示发生了该故障，从而来确定被测配电盒当前的状态。

如果在故障字典中找不到测试码的子集，而确实又存在测试结果异常的情况，则采用测后故障诊断来查找。

2、测后故障诊断

测后故障诊断，首先要建立测试向量关联矩阵。测试向量关联矩阵是表示测试向量与元件的关系。测试结果的每一个元素表示一个关联向量，即测试向量关联矩阵中的行由测试结果的元素组成，关联矩阵中的列由子图电路中的元件和连线顶点组成，矩阵中的元素用“0”和“1”表示，与测试相关的元件用“1”表示，其它用“0”表示。

在配电盒按照测试向量进行测试后，若检测的结果与测试结果中的标准值不符合，则该项测试所关联的元件至少有一个出现故障，即该项测试结果元素所对应的关联向量中的元件至少有一个有故障。但仅仅依靠此关联向量还不足以确定出现故障的具体元件，不能将故障准确定位。在很多情况下，配电盒中的某个元件不仅仅只在一组测试向量中测试，而是多组测试向量中都会包含该元件。因此，需要将故障隔离，让判断故障元件的范围缩小。

利用关联矩阵来隔离故障的基本规则有下述几条：

规则一：任何只包含一个元件的关联向量，不管其测试结果是否正确，都能唯一确定该元件的状态(正常或故障)。

规则二：测试结果正确的关联向量所关联的元件，可以确定为正常状态。

规则三：测试结果异常的关联向量所关联的元件中，如果有上述规则中已经确定状态的元件，则可将其排除，直到确认的故障元件数最小为止。

根据规则一可以首先将只包含一个元件的正确的测试向量确定下来。根据规则二可以将测试结果正确的关联向量所关联的元件状态确认，具体操作过程是将试结果正确的关联向量进行“或”操作，得到所有正常的元件的关联向量。再根据规则三将已确认状态的元件排除，即根据规则二得到的所有正常的元件的关联向量来实现。具体操作为将测试结果异常的关联向量中为“1”的元素与正常的元件的关联向量中相应的列的元素进行异或操作，为“0”的元素仍然为“0”，不进行任何操作。

由此操作得出的向量中，如果仅有一个为“1”的元素，则其所对应的元件为故障元件；若有大于一个为“1”的元素，则不能唯一确定哪一个元件发生故障，但已经将故障元件的范围缩小。

采用测前测后相结合的配电盒故障诊断方法，既保证了故障诊断的快速性和实用性，又保证了故障诊断的完整性。

Claims

1.一种基于拓扑图的配电系统故障测试方法，其特征在于：故障诊断方法分为测前故障诊断和测后故障诊断两个阶段，测前故障诊断采用故障字典法，首先建立一个动态更新的故障库，将常出现的故障输入到故障库，并根据测试结果更新诊断故障的优先级别；接着由故障注入系统，从故障库中选择故障注入到目标电路中，并利用电路仿真系统进行故障仿真，生成故障测试码，组成故障字典，在测试完成后将返回的测试结果信息与故障字典比较，从中快速找出发生的故障；测后故障诊断则是根据测试后的测试结果，将没有发生的故障隔离和排除，并根据图形电路结构进行故障搜索，将故障定位，测后故障诊断方法首先建立测试向量关联矩阵，用来表示测试向量与元件的关系，测试向量关联矩阵中的行由测试结果的元素组成，关联矩阵中的列由子图电路中的元件和连线顶点组成，矩阵中的元素用“0”和“1”表示，与测试相关的元件用“1”表示，其它用“0”表示，然后根据测试后的结果自动分析关联矩阵，将检测结果正确的元器件从故障中排除，将故障范围隔离至最小，并在图形编辑平台中将故障显示出来。