CN102508097B - 线路故障分段检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线路故障分段检测装置及检测方法，其中线路故障分段检测装置包括：多个检测电阻，分别并联于各自对应的检测段的待测线路；控制设备，其一端连接于待测线路的线路终点，另一端接地，所述控制设备用于采集线路终点的电压值，并将采集值和标准值进行比较，以检测出线路故障所在位置；输出设备，连接于控制设备，用于输出控制设备的检测结果，本发明的线路故障分段检测装置及检测方法结构简单，操作性强，检测结果可靠，工作效率高。

Description

线路故障分段检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及线路故障的分段检测，特别涉及一种线路故障分段检测装置及检测方法。

背景技术

机械设备内部的线路往往比较复杂，且长度较长，一旦线路发生故障，对线路进行检测以确定故障点所在将是十分繁琐和困难的工作。

实际生产中，载体根据其具体需要及线束布线特点，线路连接到目标设备，可能是一整段线路，线路较长时也可能通过接插件分为多段线路，一旦线路或者接插件发生了断路故障，单凭简单的故障现象，并不能准确判定线路故障所在位置，有时甚至导致判断错误，造成不必要的麻烦，浪费时间、人力、物力，严重降低工作效率。

为了能够提高线路检测速度，有相应的检测电路被开发出来，但使用现有的检测电路进行检测存在以下缺陷：

1、现有的检测电路比较复杂，检测电路本身也可能出现故障，使整个线路引入了新的可能出现故障的故障点。

2、实际应用中采用现有的检测电路来分段检测线路操作性不强，且成本较高。

3、多段线路故障原因查找目的性不强，没有分类故障代码显示，不利于快速解决问题，工作效率低下。

鉴于上述情况，本设计人借其多年相关领域的技术经验以及丰富的专业知识，不断研发改进，并经大量的实践验证，提出了本发明的线路故障分段检测装置及检测方法的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种线路故障分段检测装置，结构简单，故障检测效率高，成本低。

本发明的另一目的在于提供一种线路故障分段检测方法，实施方便，操作性强，故障排除简单，效率高。

为了实现上述目的，本发明提供了一种线路故障分段检测装置，其中，待测线路的线路起点和线路终点之间依次设有多个节点，将待测线路划分为多个检测段，靠近所述线路起点的节点和检测段为第一节点和第一检测段，其余节点和检测段依次排列，所述线路故障分段检测装置包括：多个检测电阻，其个数与待测线路上的所述节点个数相同，其中第一检测电阻两端分别连接于所述线路起点和第一节点，使所述第一检测电阻与第一检测段的待测线路并联；第二检测电阻两端分别连接于所述线路起点和第二节点，使所述第二检测电阻与第一检测段和第二检测段的待测线路并联；第三检测电阻两端分别连接于所述线路起点和第三节点，使所述第三检测电阻与第一检测段、第二检测段和第三检测段的待测线路并联，以此类推，最后一个检测电阻两端分别连接于所述线路起点和与所述线路终点相邻的节点；控制设备，其一端连接于所述线路终点，另一端接地，所述控制设备用于采集所述线路终点的电压值，并将采集值和标准值进行比较，以检测出线路故障所在位置；输出设备，连接于所述控制设备，所述输出设备用于输出所述控制设备的检测结果。

上述的线路故障分段检测装置，其中，待测线路上依次设有三个节点，第一节点、第二节点和第三节点，所述第一检测电阻两端分别连接于所述线路起点和第一节点，所述第二检测电阻两端分别连接于所述线路起点和第二节点，所述第三检测电阻两端分别连接于所述线路起点和第三节点。

上述的线路故障分段检测装置，其中，所述待测线路由所述三个节点划分为四个检测段，所述第一检测段的待测线路上包括一钮子开关。

上述的线路故障分段检测装置，其中，所述控制设备为可编程控制器。

上述的线路故障分段检测装置，其中，所述控制设备为三一运动控制器。

上述的线路故障分段检测装置，其中，所述输出设备为显示设备。

为了实现上述目的，本发明提供了一种线路故障分段检测方法，包括：在待测线路的线路起点和线路终点之间依次设有多个节点，将待测线路划分为多个检测段，靠近所述线路起点的节点和检测段为第一节点和第一检测段，其余节点和检测段依次排列；设置多个检测电阻，所述检测电阻的个数与待测线路上的所述节点个数相同，将第一检测电阻两端分别连接于所述线路起点和第一节点，使所述第一检测电阻与第一检测段的待测线路并联；将第二检测电阻两端分别连接于所述线路起点和第二节点，使所述第二检测电阻与第一检测段和第二检测段的待测线路并联；将第三检测电阻两端分别连接于所述线路起点和第三节点，使所述第三检测电阻与第一检测段、第二检测段和第三检测段的待测线路并联，以此类推，将最后一个检测电阻两端分别连接于所述线路起点和与所述线路终点相邻的节点；将控制设备一端连接于所述线路终点，另一端接地；将输出设备与所述控制设备相连接以输出其检测结果；根据各所述检测电阻、控制设备以及待测线路的参数来计算所述线路终点电压的多个标准值；利用所述控制设备对所述线路终点进行实际电压采集，并将实际测得的线路终点电压值与多个所述标准值相比较，进而推出断路故障所在的位置，得出检测结果；将得出的故障位置检测结果传送到所述输出设备进行输出。

上述的线路故障分段检测方法，其特征在于，计算多个所述标准值包括：设所述第一检测段存在断路故障，计算所得所述线路终点电压定义为第一标准值；设所述第二检测段存在断路故障，计算所得所述线路终点电压定义为第二标准值；设所述第三检测段存在断路故障，计算所得所述线路终点电压定义为第三标准值；以此类推，设最后一检测段存在断路故障，计算所得所述线路终点电压为最后标准值，所述最后标准值等于0；所述第一标准值最大，其余各所述标准值依次减小，所述第一标准值小于所述线路起点电压。

上述的线路故障分段检测方法，其中，所测得的所述线路终点实际电压大于所述第一标准值小于所述线路起点电压，则判定所述第一检测段的待测线路存在断路故障；所述线路终点实际电压大于所述第二标准值小于所述第一标准值，则判定所述第二检测段的待测线路存在断路故障；所述线路终点实际电压大于所述第三标准值小于所述第二标准值，则判定所述第三检测段的待测线路存在断路故障；以此类推，所述线路终点实际电压介于最后两标准值之间，则判定最后一段检测段的待测线路存在断路故障。

上述的线路故障分段检测方法，其中，所述控制设备具有门槛电压，控制所有所述检测电阻的并联电阻值，以使所述线路终点电压小于所述门槛电压。

由上述可知，本发明的线路故障分段检测装置及检测方法具有下列优点及特点：

1、本发明的线路故障分段检测装置结构简单，适应目前实际线路布线以及载体特点的需求，成本低，效率高，解决了长度较长线路的故障检测的技术难题。

2、本发明的线路故障分段检测方法实施方便快捷，故障检测排除简单，操作性强，效率高。

3、本发明的线路故障分段检测装置及检测方法适用范围广，故障显示直观，具有较强的推广价值。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围

图1为本发明线路故障分段检测装置设置于待检测线路示意图；

图2为本发明线路故障分段检测装置电路原理图；

图3为本发明线路故障分段检测方法流程图；

图4为本发明线路故障分段检测方法控制器采集值对照示意图。

主要元件标号说明：

10  待测线路

20  接插件

30  钮子开关

11  第一检测电阻

12  第二检测电阻

13  第三检测电阻

2   采集控制设备

3   输出设备

41  第一检测段

42  第二检测段

43  第三检测段

44  第四检测段

S   线路起点

P   线路终点

L₁、L₂、L₃   节点

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，但其仅为优选实施例，并不用来限制本发明的实质范围。

请参考图1及图2，其中图1为本发明线路故障分段检测装置设置于待检测线路示意图，图2为本发明线路故障分段检测装置电路原理图，待测线路10包括线路起点S和线路终点P，在线路起点S和线路终点P之间依次设有多个节点L₁至Ln，从而将待测线路10划分为多个检测段(总共n+1段)，其中，靠近线路起点S的节点为第一节点，其余节点依次排列，靠近线路起点S的检测段为第一检测段，第一节点和第二节点之间为第二检测段，其余检测段依次排列。图1和图2所示为一优选实施例，其线路上设有三个节点，仅为示意性说明。

本发明线路故障分段检测装置主要包括：多个检测电阻，检测电阻的个数与待测线路10上的节点个数相同，其中，第一检测电阻11两端分别连接于线路起点S和第一节点L₁，使第一检测电阻11与第一检测段的待测线路并联；第二检测电阻12两端分别连接于线路起点S和第二节点L₂，使第二检测电阻12与第一检测段和第二检测段的待测线路并联；同理，第三检测电阻13两端分别连接于线路起点S和第三节点L₃，使第三检测电阻13与第一检测段、第二检测段和第三检测段的待测线路并联，以此类推，最后一个检测电阻(或第n检测电阻，n为自然数)两端将分别连接于线路起点S和与线路终点P相邻的节点(或第n节点L_n)，使第n检测电阻并联于第一至第n检测段的待测线路；控制设备2，一端连接于线路终点P，另一端接地，控制设备2用于采集线路终点P的电压值，并将采集值和标准值进行比较，以检测出线路故障所在位置；输出设备3，连接于控制设备2，用于输出控制设备2的检测结果。

本实施例中以泵车线路为例，整条泵车线路为三段线路，中间设有两个接插件20将整条线路连接起来，如图1所示，整条待测线路10上设有三个节点：第一节点L₁、第二节点L₂和第三节点L₃，将整条待测线路10划分为四个检测段，靠近线路起点S的为第一检测段41，然后第二检测段42、第三检测段43、第四检测段44依次排列，其中靠近线路起点S的第一检测段上可包括一钮子开关30，相应的，检测电阻也设有三个：第一检测电阻11、第二检测电阻12和第三检测电阻13，三个检测电阻如上述方式依次并联于各自对应的待测线路的检测段，其中第一检测电阻11相当于与钮子开关30并联。

进一步优选的，检测电阻可分别内设于接插件之中，从而直接将部分的检测系统整合到待测线路中，使检测的操作性更强，结构更加简洁，有利于提高工作效率，在接插件中整合封装检测电阻是本领域技术人员能够根据本发明原理推知的，故不再详细说明。

控制设备2一端连接于线路终点P，另一端接地，控制设备2采集线路终点P的电压值，由于待测线路10上并联了多个检测电阻，当待测线路10某一检测段的电路发生断路故障时，根据电路原理，线路终点P的电压值会发生变化，且断路故障所在的检测段不同，线路终点P的电压值也不同，预先计算出在理想情况下，断路故障位于各检测段时所对应的线路终点P的电压值，也就是标准值，然后将控制设备2实际采集到的P点电压值与标准值进行比较，即可判断出断路故障所在的检测段，在此过程中，控制设备2的作用为采集线路终点P的电压值、将采集到的电压值与标准值比较、得出比较结果并判定故障所在检测段。控制设备2可采用常规的可编程控制器(PLC)，例如可使用三一集团的产品“三一运动控制器(SYMC)”，关于具体的如何比较电压值以判定断路故障所在位置，在下文介绍本发明分段检测方法时将会详细说明。

输出设备3连接于控制设备2，用于输出控制设备2的检测结果，输出设备3可选用常见的显示设备等，以直观的方式显示出P点电压值或者直接显示出故障所在的检测段，关于输出设备3的应用已为本领域的常规技术，技术人员可根据控制设备2的属性而相应的选择和设置输出设备3，技术方案多种多样，在此不再一一赘述。

下面请参考图3及图4，其中图3为本发明线路故障分段检测方法流程图，图4为本发明线路故障分段检测方法控制器采集值对照示意图，并结合图1及图2来说明本发明的线路故障分段检测方法，如图所示，仍以上述的泵车线路为例，整条待测线路设有三个节点，划分为四个检测段，本发明的线路故障分段检测方法主要包括如下步骤：

首先，将本发明的分段检测装置连接到待测线路10中，包括：在待测线路10上设三个节点，将待测线路划分为四个检测段；依照上面所述的方式将多个检测电阻与其对应的各检测段相并联，也就是说，将第一检测电阻11两端分别连接于线路起点S和第一节点L₁，使第一检测电阻11与第一检测段的待测线路并联；将第二检测电阻12两端分别连接于线路起点S和第二节点L₂，使第二检测电阻12与第一检测段和第二检测段的待测线路并联；同理，第三检测电阻13两端分别连接于线路起点S和第三节点L₃，使第三检测电阻13与第一检测段、第二检测段和第三检测段的待测线路并联；将控制设备2一端连接于线路终点P，另一端接地；将输出设备3与控制设备2相连接。

连接好检测装置和待测线路后，根据各检测电阻、控制设备2以及待测线路10的相关参数来计算各标准值，也就是在理想情况下，断路故障位于各检测段时所对应的线路终点P的电压值。设线路起点S电压为Vcc，第一、第二、第三检测电阻的阻值分别为R₁、R₂、R₃，控制设备2的内阻为R_in，若要实现线路检测，上述各值均应为定值。

那么当第一检测段41存在断路故障时，根据电路原理，线路终点P的电压值Up为：

$\mathrm{Up}=\frac{R_{\mathrm{in}}}{R1//R2//R3+R_{\mathrm{in}}}{V}_{\mathrm{cc}},$

定义该电压值为第一标准值U_p1；

当第二检测段42存在断路故障时，线路终点P的电压值Up为：

$\mathrm{Up}=\frac{R_{\mathrm{in}}}{R2//R3+R_{\mathrm{in}}}{V}_{\mathrm{cc}},$

定义该电压值为第二标准值U_p2；

当第三检测段43存在断路故障时，线路终点P的电压值Up为：

$\mathrm{Up}=\frac{R_{\mathrm{in}}}{R3+R_{\mathrm{in}}}{V}_{\mathrm{cc}},$

定义该电压值为第三标准值U_p3；

当第四检测段44存在断路故障时，线路终点P的电压值Up为：

Up＝0，

该电压值可定义为第四标准值。

很容易看出，断路故障存在的位置不同，P点的电压标准值不同，并且有0＜U_p3＜U_p2＜U_p1，各标准值应存在渐变规律。

上文中提到，第一检测段可包括一钮子开关30，那么当钮子开关30打开时，就相当于第一检测段的待测线路断路，这时P点的电压值应为上述的第一标准值。当然，开关的设置数量和设置位置并不作限定，根据电路原理均可推算各种情况相应的电压值，这对本领域技术人员来说是显而易见的，故不再赘述。

然后，可以通电，利用控制设备2对线路终点P进行实际的电压采集，并将实际测得的P点电压值与上述的各标准值相比较，进而推得断路故障所在的位置，即得出检测结果。由于待测线路10本身也具有一定的阻值，所以实际采集得到的P点电压值并不能完全等于上述的各标准值。

经推算可知，当P点实际电压值大于0小于第三标准值U_p3时，为第四检测段44存在断路故障；当P点实际电压值大于第三标准值U_p3小于第二标准值U_p2时，为第三检测段43存在断路故障；当P点实际电压值大于第二标准值U_p2小于第一标准值U_p1时，为第二检测段42存在断路故障；当P点实际电压值大于第一标准值U_p1小于Vcc时，为第一检测段41存在断路故障。

最后，经比较，将最后得出的故障位置检测结果传送到输出设备3进行输出，输出设备3可为显示设备，其直接显示检测的结果。

经过上述各步骤，完成线路的分段检测，简单快捷的确定断路故障所在位置，工作效率高。

上述仅以三节点的待测线路为例进行说明，但本领域的技术人员应可根据上述实施例轻易推得更多节点的待测线路的检测方法，在此不再赘述。

值得提出的是，一般来说，控制设备2所选用的可编程控制器PLC都会具有一门槛电压Um，必须在小于门槛电压的条件下，其才能正常工作，也就是说P点的电压值应小于门槛电压Um。请结合图2，设线路中整个并联部分的电阻为R，那么P点的电压应为：

$\mathrm{Up}=\frac{R_{\mathrm{in}}}{R+R_{\mathrm{in}}}{V}_{\mathrm{cc}}$

那么也就是说：

$\frac{R_{\mathrm{in}}}{R+R_{\mathrm{in}}}{V}_{\mathrm{cc}}<\mathrm{Um}$

进一步推算得出：

$R>\frac{R_{\mathrm{in}}{V}_{\mathrm{cc}}-\mathrm{Um}{R}_{\mathrm{in}}}{\mathrm{Um}}$

也就是说，应保证所有检测电阻的并联电阻值R满足上述条件。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种线路故障分段检测装置，其特征在于，待测线路的线路起点和线路终点之间依次设有多个节点，将待测线路划分为多个检测段，靠近所述线路起点的节点和检测段为第一节点和第一检测段，第一节点和第二节点之间为第二检测段，其余节点和检测段依次排列，所述线路故障分段检测装置包括：

多个检测电阻，其个数与待测线路上的所述节点个数相同，其中第一检测电阻两端分别连接于所述线路起点和第一节点，使所述第一检测电阻与第一检测段的待测线路并联；第二检测电阻两端分别连接于所述线路起点和第二节点，使所述第二检测电阻与第一检测段和第二检测段的待测线路并联；第三检测电阻两端分别连接于所述线路起点和第三节点，使所述第三检测电阻与第一检测段、第二检测段和第三检测段的待测线路并联，以此类推，最后一个检测电阻两端分别连接于所述线路起点和与所述线路终点相邻的节点；

控制设备，其一端连接于所述线路终点，另一端接地，所述控制设备用于采集所述线路终点的电压值，并将采集值和标准值进行比较，以检测出线路故障所在位置；

输出设备，连接于所述控制设备，所述输出设备用于输出所述控制设备的检测结果。

2.根据权利要求1所述的线路故障分段检测装置，其特征在于，待测线路上依次设有三个节点，第一节点、第二节点和第三节点，所述第一检测电阻两端分别连接于所述线路起点和第一节点，所述第二检测电阻两端分别连接于所述线路起点和第二节点，所述第三检测电阻两端分别连接于所述线路起点和第三节点。

3.根据权利要求2所述的线路故障分段检测装置，其特征在于，所述待测线路由所述三个节点划分为四个检测段，所述第一检测段的待测线路上包括一钮子开关。

4.根据权利要求1所述的线路故障分段检测装置，其特征在于，所述控制设备为可编程控制器。

5.根据权利要求4所述的线路故障分段检测装置，其特征在于，所述控制设备为三一运动控制器。

6.根据权利要求1所述的线路故障分段检测装置，其特征在于，所述输出设备为显示设备。

7.一种线路故障分段检测方法，其特征在于，所述线路故障分段检测方法包括：

在待测线路的线路起点和线路终点之间依次设有多个节点，将待测线路划分为多个检测段，靠近所述线路起点的节点和检测段为第一节点和第一检测段，其余节点和检测段依次排列；

设置多个检测电阻，所述检测电阻的个数与待测线路上的所述节点个数相同，将第一检测电阻两端分别连接于所述线路起点和第一节点，使所述第一检测电阻与第一检测段的待测线路并联；将第二检测电阻两端分别连接于所述线路起点和第二节点，使所述第二检测电阻与第一检测段和第二检测段的待测线路并联；将第三检测电阻两端分别连接于所述线路起点和第三节点，使所述第三检测电阻与第一检测段、第二检测段和第三检测段的待测线路并联，以此类推，将最后一个检测电阻两端分别连接于所述线路起点和与所述线路终点相邻的节点；将控制设备一端连接于所述线路终点，另一端接地；将输出设备与所述控制设备相连接以输出其检测结果；

根据各所述检测电阻、控制设备以及待测线路的参数来计算所述线路终点电压的多个标准值；

利用所述控制设备对所述线路终点进行实际电压采集，并将实际测得的线路终点电压值与多个所述标准值相比较，进而推出断路故障所在的位置，得出检测结果；

将得出的故障位置检测结果传送到所述输出设备进行输出。

8.根据权利要求7所述的线路故障分段检测方法，其特征在于，计算多个所述标准值包括：

设所述第一检测段存在断路故障，计算所得所述线路终点电压定义为第一标准值；

设所述第二检测段存在断路故障，计算所得所述线路终点电压定义为第二标准值；

设所述第三检测段存在断路故障，计算所得所述线路终点电压定义为第三标准值；

以此类推，设最后一检测段存在断路故障，计算所得所述线路终点电压为最后标准值，所述最后标准值等于0；

所述第一标准值最大，其余各所述标准值依次减小，所述第一标准值小于所述线路起点电压。

9.根据权利要求8所述的线路故障分段检测方法，其特征在于，所测得的所述线路终点实际电压大于所述第一标准值小于所述线路起点电压，则判定所述第一检测段的待测线路存在断路故障；

所述线路终点实际电压大于所述第二标准值小于所述第一标准值，则判定所述第二检测段的待测线路存在断路故障；

所述线路终点实际电压大于所述第三标准值小于所述第二标准值，则判定所述第三检测段的待测线路存在断路故障；

以此类推，所述线路终点实际电压介于最后两标准值之间，则判定最后一段检测段的待测线路存在断路故障。

10.根据权利要求7所述的线路故障分段检测方法，其特征在于，所述控制设备具有门槛电压，控制所有所述检测电阻的并联电阻值，以使所述线路终点电压小于所述门槛电压。

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