CN100492033C - 车辆配电装置智能故障诊断方法 - Google Patents
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Abstract
一种车辆配电装置智能故障诊断方法，首先在计算机系统提供的图形编辑平台上建立配电盒的原理图，自动建立各电路元器件的拓扑连接关系，再依据电路的拓扑连接关系，从整个原理图的拓扑结构关系图中提取各个互不联系的拓扑结构子图，再分别搜索出各子图的搜索路径，同时建立路径关联矩阵，去除重复路径，由搜索路径组成线路搜索表，并建立线路搜索表之间的联系，通过分析查找建立的线路搜索表，生成最终的完整的配电盒故障测试的测试向量，将测试结果返回给计算机系统；最后，计算机系统根据返回的测试结果和配电盒电子图纸进行故障诊断。本发明提高了测试的自动化程度，极大的减小了工作人员的劳动强度，提高了工作效率。
Description
技术领域 本发明涉及一种配电装置的故障测试方法。
背景技术 车辆配电装置主要是指特种车辆，如坦克和装甲车等的配电装置，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，小批量、性能结构多样化，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。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。从元器件清单和内部原理图知道，这些元器件由大量线路将其互相连接，普通继电器和二极管组成了典型的继电器逻辑控制线路，极化继电器和电容组成模拟控制电路，以及保护电路等。而且从外部接口来看，一个接口到另一接口的连线中常常串入数个不同功能的电路模块和器件，各功能电路间的独立性比较小。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。
目前的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。
现有测试方法主要存在的问题是工作人员需要分析每一种型号的配电盒原理图，依据完整性测试的原则，整理出适合该型号配电盒测试的完整的测试向量，并通过搭建电路验证测试向量的正确性。然后，在测试过程中需要操作对应于某型号的配电盒的测试设备根据测试向量来测试，并观察每次的测试结果。最后，根据测试结果并按照配电盒的原理图分析、判断，确定出现故障的位置。可以说工作人员在测试过程中处于核心地位，一切关键的环节都要经过工作人员来处理，也正因为如此，极大的加大了工作人员的劳动强度。若工作人员在整理测试向量时出现人为的错误，则会影响到整个测试过程，而在整理测试向量时工作人员又极容易出现错误，因此测试系统的可靠性得不到保障。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于图形搜索的智能测试方法，首先在系统提供的图形编辑平台上建立配电盒的原理图，该电子原理图提供电路的拓扑结构。在编辑原理图的过程中，添加元器件和进行连线时，自动建立各电路元器件的拓扑连接关系，删除元器件或元器件之间连线时，自动删除或修改拓扑连接关系。接着，依据电路的拓扑连接关系，经过深度优先的遍历搜索，从整个原理图的拓扑结构关系图中提取各个互不联系的拓扑结构子图，再对一个个子图进行搜索分析，分别搜索出各子图的搜索路径，同时建立路径关联矩阵，去除重复路径，并分析并联器件。然后由搜索路径组成线路搜索表，并建立线路搜索表之间的联系。最后，通过分析查找建立的线路搜索表，生成最终的完整的配电盒故障测试的测试向量。将这些测试向量提供给测试设备来进行测试，操作计算机系统，控制适用于各型号配电盒的通用测试设备，根据提供的测试向量进行测试。测试设备将测试信号施加给配电盒，然后检测相应的返回信号，并将测试结果返回给计算机系统。最后，计算机系统根据返回的测试结果和配电盒电子图纸进行故障诊断，将故障位置在配电盒电子图纸中显示出来，可以很直观地基查看。
采用本发明的配电盒智能测试方法，使配电盒测试的可靠性大大提高，通过计算机的自动搜索，提高了测试的自动化程度，极大的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是某型号配电盒完整原理图中提取的一个子图的拓扑连接关系图。
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。
在配电盒原理图编辑平台中编辑完成某型号配电盒图纸后，首先需要将整个原理图分成几个互不联系的子图，根据不同子图分别进行搜索，使搜索的复杂度降低，因此第一步就是从整个原理图中提取子图。
1、从完整的原理图中，经过一次深度优先的遍历搜索，提取互不联系的拓扑子图，分别存储在子图的数据结构中。图2是某型号配电盒完整原理图中提取的一个子图的拓扑连接关系图，下面就以此图来说明图形搜索的实现过程。
2、根据总结的搜索规则分别从子图进行搜索，从配电盒接口引脚到另一个配电盒接口引脚的搜索过程中，将经过的路径保存到路径的数据结构中。表2显示了从图2中搜索到的路径。
表2搜索路径
| 路径序号 | 具体路径表示 |
| 1 | CZ1-5→L11→J2-1→L13→CZ3-1 |
| 2 | CZ1-5→L11→J2-1→L12→CZ3-2 |
| 3 | CZ2-3→L9→J2→L10→J1-2→L14→0 |
| 4 | CZ2-3→L7→J1→L8→CZ4-1 |
| 5 | CZ1-2→L1→R1→L2→CZ2-1 |
| 6 | CZ1-2→L1→R1→L3→J1-1→L5→CZ4-3 |
| 7 | CZ1-2→L1→R1→L3→J1-1→L6→CZ3-6 |
| 8 | CZ1-2→L1→R1→L3→L4→CZ3-4 |
| 9 | CZ2-1→L2→L3→J1-1→L5→CZ4-3 |
| 10 | CZ2-1→L2→L3→J1-1→L6→CZ3-6 |
| 11 | CZ2-1→L2→L3→L4→CZ3-4 |
| 12 | CZ3-4→L4→J1-1→L5→CZ4-3 |
| 13 | CZ3-4→L4→J1-1→L6→CZ3-6 |
3、根据第二步中保存的搜索路径，建立路径关联矩阵，将关联向量相同的路径，即重复的路径去除，并根据关联矩阵中分析并联器件。关联矩阵是表示路径与器件的关系，即路径中所经过的器件，在区分并联器件和隔离故障时都要根据关联矩阵来分析。关联矩阵中的列由子图中的器件和连线组成，即子图中的顶点；关联矩阵中的行由搜索的路径组成，每一条路径用一行来表示；矩阵中的元素用“0”和“1”表示，路径中经过的顶点用“1”表示，其它用“0”表示。并联器件分析主要分为两个步骤：①从各路径中两两比较，将起始配电盒接口引脚顶点和终止配电盒接口引脚顶点都相同的路径找到，其中必定有并联的器件；②分别将步骤①中这样的两条路径的关联向量进行“异或”操作，得到新的向量，此向量中为“1”的元素对应的元件即为并联器件。按照以上的分析可知，表2是已去除重复路径的最终搜索路径，且无并联器件。
4、根据第二步中搜索的路径和第三步中分析的并联器件，建立线路搜索表，同时建立表之间的联系。因原理图中有复杂的继电器逻辑控制电路，路径中继电器触点有着各种状态，建立线路搜索表，列举各种状态，将它们的逻辑关系表示出来，在生成测试向量时，能更加有效方便的操作。
根据分析可得出线路搜索表如下：
表3 线路搜索表1
| 序号 | J2 | J1-2k | CZ2-3 | 接地 | 信号标志 | 线路通断 |
| a | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| b | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| c | 0 | × | 1 | 0 | 0 | × |
表4 线路搜索表2
其中，继电器触点“1”表示动态，“0”表示静态；配电盒外部接口引脚“—1”表示不接任何信号，“0”表示接地，“1”表示高电平，“2”表示返回高电平，“3”表示返回低电平；继电器线圈“0”表示外部接口不能提供得电信号，“1”表示外部接口能提供得电信号；线路通断“1”表示通，“0”表示不通，“×”表示线路通断无关；信号标志“0”表示不符合配电盒外部接口引脚状态，“1”表示符合配电盒外部接口引脚状态。
表3、表4列举了继电器线圈的得电情况、继电器触点各种状态的组合、线路的通断情况、外部接口应提供的信号和返回的信号。在生成测试向量时，继电器触点各种状态下线路是否导通，继电器线圈能否得电，测试条件中外部接口要提供怎样的信号，测试结果又返回怎样的信号，以及外部接口在提供信号时是否发生冲突等等信息都能从线路搜索表中查询。另外，在建立线路搜索表时，各表之间的联系要建立，如继电器触点与线圈所在的表之间的联系，且并联器件所在的路径要建立在同一个表中。
5、查找第四步中建立的线路搜索表，生成完整的配电盒故障测试的测试向量。在查找表的过程中，碰到复杂的继电器逻辑控制电路，因根据搜索表与表之间的联系，一层一层进行查找，确保继电器的各种逻辑状态都能进行测试。生成一组测试向量后，还要确认外部接口在提供信号时是否发生冲突，若发生冲突，则要重新查找，选择不会发生冲突的满足条件的信号。最后生成的最终测试向量如表5所示。
表5 测试向量
注：V+表示电源正端、V-表示电源负端、VH->O表示高电平、VL->O表示低电平
该方法对于各种型号的配电盒和转换盒都适用，能快速、准确、方便地搜索整理出测试向量用于测试。
Claims (1)
1.车辆配电装置智能故障诊断方法，其特征在于：首先在计算机系统提供的图形编辑平台上建立配电盒的原理图，在编辑原理图的过程中，添加元器件和进行连线时，自动建立各电路元器件的拓扑连接关系，删除元器件或元器件之间连线时，自动删除或修改拓扑连接关系；再依据各电路元器件的拓扑连接关系，经过遍历搜索，从整个原理图的拓扑结构关系图中提取各个互不联系的拓扑结构子图，并对一个个子图进行搜索分析，分别搜索出各子图的搜索路径，同时建立路径关联矩阵，关联矩阵中的行由搜索的路径组成，每一条路径用一行来表示；矩阵中的元素用“0”和“1”表示，路径中经过的顶点用“1”表示，其它用“0”表示，去除重复路径，并分析并联器件，然后由搜索路径组成线路搜索表，并建立线路搜索表之间的联系，通过分析查找建立的线路搜索表，生成最终的完整的配电盒故障测试的测试向量，继电器触点“1”表示动态，“0”表示静态；配电盒外部接口引脚“—1”表示不接任何信号，“0”表示接地，“1”表示高电平，“2”表示返回高电平，“3”表示返回低电平；继电器线圈“0”表示外部接口不能提供得电信号，“1”表示外部接口能提供得电信号；线路通断“1”表示通，“0”表示不通，“×”表示线路通断无关；信号标志“0”表示不符合配电盒外部接口引脚状态，“1”表示符合配电盒外部接口引脚状态，控制适用于各型号配电盒的通用测试设备，根据提供的测试向量进行测试，测试设备将测试信号施加给配电盒，然后检测相应的返回信号，并将测试结果返回给计算机系统；最后，计算机系统根据返回的测试结果和配电盒电子图纸进行故障诊断，将故障位置在配电盒电子图纸中显示出来，直观地查看。
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| 基于编码PETRI网的电力系统故障诊断模型研究. 任惠等.中国电机工程学报，第25卷第20期. 2005 |
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| 电力系统故障诊断的研究现状与发展趋势. 郭创新等.电力系统自动化，第30卷第8期. 2006 |
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