CN102981112A - 一种故障检测方法、装置及电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种故障检测方法、装置及电路，涉及电子电路设计技术领域；其中，所述一种故障检测电路包括：桥壁平衡电路，隔离及信号调理电路和故障检测装置；所述桥壁平衡电路，用于控制所述隔离及信号调理电路；所述隔离及信号调理电路，用于根据所述桥壁平衡电路的控制，输出故障检测信号；所述故障检测信号包括：第一检测信号和第二检测信号；所述故障检测装置，用于根据所述第一检测信号和所述第二检测信号进行故障判断，并进行相应的故障处理。采用本发明不但可以降低绝缘异常检测和强电入侵检测电路的复杂度，减少需要占用线路板的面积，同时还可以降低生产成本。

Description

一种故障检测方法、装置及电路

技术领域

本发明涉及电子电路设计技术领域，尤其涉及一种故障检测方法、装置及电路。

背景技术

随着科学技术的不断发展，高压直流远供系统应用的场景越来越多，不局限于原有变电站和发电厂，还有通信部门、计算机房、医院、矿井、室内分布以及铁路等诸多行业。然而，强电入侵和绝缘异常是高压直流电源系统影响使用的重要指标。因此，高压直流远供系统中不仅仅涉及到绝缘检测，还涉及强电搭接的检测。其中，所述强电入侵是指有交流信号感应或直接搭接到直流输出的正负极上，使系统输出叠加交流信号，对设备和人身造成危害。绝缘异常是指高压直流输出系统的正负极对地绝缘下降，对人身造成危害。现有检测高压直流远供系统的绝缘异常的检测以及强电入侵的检测通常采用分别检测方法实现。例如：绝缘异常检测是通过非平衡电桥和漏电流变送器检测，强电入侵的检测通过电容的通交流隔直流特性，分离出交流信号成分，再进行分别采集检测。

在实现上述的故障检测的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有技术中绝缘异常检测和强电入侵检测电路较为复杂，需要占用线路板的面积较大，且实现成本较高。

发明内容

本发明的实施例提供一种故障检测方法、装置及电路。为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种故障检测电路，包括：桥壁平衡电路，隔离及信号调理电路和故障检测装置；

所述桥壁平衡电路，用于控制所述隔离及信号调理电路；

所述隔离及信号调理电路，用于根据所述桥壁平衡电路的控制，输出故障检测信号；所述故障检测信号包括：第一检测信号和第二检测信号；

所述故障检测装置，用于根据所述第一检测信号和所述第二检测信号进行故障判断，并进行相应的故障处理。

一种故障检测方法，包括：

获取检测信号；所述检测信号包括：第一检测信号和/或第二检测信号；

根据所述检测信号，判断故障类型；所述故障类型包括：强电入侵故障和绝缘异常故障；

如果判读故障类型为所述强电入侵故障，则设置强电入侵故障保护；

如果判读故障类型为所述绝缘异常故障，则设置绝缘异常故障保护。

一种故障检测装置，

信号获取单元，用于获取检测信号；所述检测信号包括：第一检测信号和/或第二检测信号；

故障类型判断单元，用于根据所述检测信号，判断故障类型；所述故障类型包括：强电入侵故障和绝缘异常故障；

设置单元，用于如果判读故障类型为所述强电入侵故障，则设置强电入侵故障保护；和/或，如果判读故障类型为所述绝缘异常故障，则设置绝缘异常故障保护。

本发明实施例提供的一种故障检测方法、装置及电路，所述故障检测电路通过所述桥壁平衡电路，用于控制所述隔离及信号调理电路；所述隔离及信号调理电路，用于根据所述桥壁平衡电路的控制，输出故障检测信号；所述故障检测信号包括：第一检测信号和第二检测信号；所述故障检测装置，用于根据所述第一检测信号和所述第二检测信号进行故障判断，并进行相应的故障处理。通过该故障检测电路、方法及装置不但降低了高压直流远供系统中绝缘异常检测和强电入侵检测电路的复杂度，还减少了占用线路板的面积，且降低了实现成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种故障检测电路结构图；

图2为本发明实施例提供的一种故障检测电路图；

图3为本发明实施例提供的另一种故障检测电路图；

图4为本发明实施例提供的一种故障检测方法流程图；

图5为本发明实施例提供的通过故障检测电路实现故障检测的方法流程图；

图6为本发明实施例提供的一种故障检测装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例提供的一种故障检测方法、装置及电路，进行详细描述。

如图1所示，为本发明实施例提供的一种故障检测电路结构图；所述故障检测电路包括：桥壁平衡电路101，隔离及信号调理电路102和故障检测装置103；

所述桥壁平衡电路101，用于控制所述隔离及信号调理电路；

所述隔离及信号调理电路102，用于根据所述桥壁平衡电路的控制，输出故障检测信号；所述故障检测信号包括：第一检测信号和第二检测信号；

所述故障检测装置103，用于根据所述第一检测信号和所述第二检测信号进行故障判断，并进行相应的故障处理。

如图2所示，为本发明实施例提供的一种故障检测电路图；所述故障检测电路包括：所述故障检测电路包括：桥壁平衡电路，隔离及信号调理电路和故障检测装置；

所述桥壁平衡电路包括：第一电阻R1和第二电阻R2；所述桥壁平衡电路是单桥壁平衡电阻R1和R2组成。

所述第一电阻R1一端与高压直流远供系统的直流输出一端相连，另一端与所述第二电阻R2相连；

所述第二电阻R2另一端与所述高压直流远供系统的直流输出另一端相连。

所述隔离及信号调理电路包括：第一光耦U1、第二光耦U2、第三电阻R 3、第四电阻R4和第五电阻R5；所述隔离及信号调理电路，实现隔离和信号调理。

所述第一光耦U1第一输入端、所述第二光耦U2第二输入端、所述第四电阻R4的一端相连，并与所述第一电阻R1和所述第二电阻R2的连接端相连；

所述第一光耦U1第二输入端、所述第二光耦U2第一输入端、所述第四电阻R4的另一端相连，并接地；

所述第一光耦U1第四输出端与所述第三电阻R3一端相连；所述第三电阻R3另一端与电源VCC相连；所述第一光耦U1第四输出端输出第一检测信号即检测信号1；所述第一光耦U1第三输出端接地；

所述第二光耦U2第四输出端与所述第五电阻R5一端相连；所述第五电阻R5另一端与电源VCC相连；所述第二光耦U2第四输出端输出第二检测信号即检测信号2；所述第二光耦U2第三输出端接地。

需要注意的是，如图3所示，所述故障检测电路还包括：信号处理电路；所述信号处理电路，用于处理所述第一检测信号和第二检测信号；所述信号处理电路包括：第一施密特反相器和第二施密特反相器；所述两个施密特反相器起到信号整形的作用。

所述第一施密特反相器的输入端与所述第一光耦第四输出端相连，所述第一施密特反相器的输出端输出第一检测信号；

所述第二施密特反相器的输入端与所述第二光耦第四输出端相连，所述第二施密特反相器的输出端输出第二检测信号。

基于以上实施例所述故障检测电路的绝缘监测原理如下：

当高压直流系统的输出的正负极所接的桥壁平衡时，桥壁节点对大地无输出，两个光耦都不导通，施密特反相器输出为低，当R1和R2组成的桥壁失衡时，桥壁节点对大地产生压差，两个光耦的其中一个导通，通过故障检测装置(例如：CPU)检测到其中一个检测信号发生变化，如果第二光耦U2的信号发生变化，检测到检测信号2正对地绝缘异常，如果第一光耦U1的信号发生变化，CPU检测到负对地绝缘异常；而强电搭接是交流的U、V、W的某一个火线搭接或感应到直流系统输出的正负极上，这样交流电压和直流系统输出的正负极电压信号叠加，通过桥壁耦合到两个光耦器件上，根据高压直流系统输出电压的不同，其中有一个光耦或两个光耦同时输出方波，通过施密特触发器整形处理，送给CPU检测单元，定时检测上面电路两个信号输出的电平变化来确定是强电搭接还是绝缘异常；这样既能分辨出是正负极对地发生绝缘异常的监察又可以检测强电搭接，其具体的故障检测方法如下实施例所述。

如图4所示，为本发明实施例提供的一种故障检测方法流程图；

401：获取检测信号；所述检测信号包括：第一检测信号和/或第二检测信号；

402：根据所述检测信号，判断故障类型；所述故障类型包括：强电入侵故障和绝缘异常故障；所述根据所述检测信号，判断故障类型的步骤，包括：

根据所述检测信号的脉冲数是否超出阈值，确定是否出现强电入侵故障；

根据所述第一检测信号或所述第二检测信号是否为低电平，确定是否出现绝缘异常故障。

403：如果判读故障类型为所述强电入侵故障，则设置强电入侵故障保护；

404：如果判读故障类型为所述绝缘异常故障，则设置绝缘异常故障保护。

需要注意的是，所述根据所述检测信号，判断故障类型的步骤之前，还包括：

根据所述检测信号，判断是否发生故障；该步骤包括：根据所述第一检测信号和所述第二检测信号是否都为高电平，确定是否出现故障。

如果发生故障，则设置故障保护；

如果未发生故障，则清除故障保护。

如图5所示，为本发明实施例提供的通过故障检测电路实现故障检测的方法流程；设区分故障类型的脉冲阈值为10；所述故障检测电路的故障检测装置用于检测强电搭接及绝缘监察；该故障检测装置中预设一个定时器、一个寄存器单元和一个故障标记位；所述故障检测电路的故障检测方法的具体实现流程如下：

S1：启动故障检测电路的故障检测装置；

S2：判断脉冲定时器的时间是否到；如果时间未到，则执行步骤S3；如果时间到，则执行步骤S8；

S3：判断检测信号1、检测信号2是否同时为高电平；如果同时为高电平，则继续执行步骤S4；如果不同时为高电平，则继续执行步骤S6；

S4：判断计数标志是否为0：如果计数标志为0，则执行步骤S5；如果计数标志不为0，则继续执行步骤S6；

S5：计数加1，并置计数标志为1；

S6：判断计数器值是否大于1；如果不大于1，则执行步骤S10；如果大于1，则执行步骤S7；

S7：置故障标志；

S8：判断脉冲数是否大于10；如果大于10，则执行步骤S9；如果不大于10，则执行步骤S11；

S9：置强电入侵故障；

S10：清故障标识；

S11：判断检测信号1、检测信号2是否同时为低电平；如果是，则执行步骤S12；如果否，执行步骤S14；

S12：清强电入侵标志；

S13：置绝缘异常标志；

S14：判断一个计数器不小于1且另一个计数器等于0：如果是，则执行步骤S13；

S15：结束检测。

需要说明的是，当所述故障检测装置的两个检测信号接口(即用于检测第一检测信号和第二检测信号)的电平不论哪一个发生变化，则预置故障标志位，通知高压直流系统执行保护动作，在程序循环的一个周期内就能产生保护动作，保证指标要求的保护时间，然后判断定时器时间片内记录的脉冲个数，如果定时器时间片内的脉冲数和交流型号的频率数相符即为强电搭接，否则为绝缘异常。

如图6所示，为本发明实施例提供的一种故障检测装置结构示意图；所述故障检测装置包括：

信号获取单元601，用于获取检测信号；所述检测信号包括：第一检测信号和/或第二检测信号；

故障类型判断单元602，用于根据所述检测信号，判断故障类型；所述故障类型包括：强电入侵故障和绝缘异常故障；

设置单元603，用于如果判读故障类型为所述强电入侵故障，则设置强电入侵故障保护；和/或，如果判读故障类型为所述绝缘异常故障，则设置绝缘异常故障保护。

需要注意的是，该装置还包括：

故障判断单元，用于根据所述检测信号，判断是否发生故障；

所述设置单元，用于如果发生故障，则设置故障保护；和/或，如果未发生故障，则清除故障保护。

本发明实施例提供的一种故障检测方法、装置及电路，所述故障检测电路通过所述桥壁平衡电路，用于控制所述隔离及信号调理电路；所述隔离及信号调理电路，用于根据所述桥壁平衡电路的控制，输出故障检测信号；所述故障检测信号包括：第一检测信号和第二检测信号；所述故障检测装置，用于根据所述第一检测信号和所述第二检测信号进行故障判断，并进行相应的故障处理。通过该故障检测电路、方法及装置不但降低了高压直流远供系统中绝缘异常检测和强电入侵检测电路的复杂度，还减少了占用线路板的面积，且降低了实现成本。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，包括如下步骤：(方法的步骤)，所述的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种故障检测电路，其特征在于，所述故障检测电路包括：桥壁平衡电路，隔离及信号调理电路和故障检测装置；

所述桥壁平衡电路，用于控制所述隔离及信号调理电路；

所述隔离及信号调理电路，用于根据所述桥壁平衡电路的控制，输出故障检测信号；所述故障检测信号包括：第一检测信号和第二检测信号；

所述故障检测装置，用于根据所述第一检测信号和所述第二检测信号进行故障判断，并进行相应的故障处理。

2.根据权利要求1所述的故障检测电路，其特征在于，所述桥壁平衡电路包括：第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻一端与高压直流远供系统的直流输出一端相连，另一端与所述第二电阻相连；

所述第二电阻另一端与所述高压直流远供系统的直流输出另一端相连。

3.根据权利要求1或2所述的故障检测电路，其特征在于，所述隔离及信号调理电路包括：第一光耦、第二光耦、第三电阻、第四电阻和第五电阻；

所述第一光耦第一输入端、所述第二光耦第二输入端、所述第四电阻的一端相连，并与所述第一电阻和所述第二电阻的连接端相连；

所述第一光耦第二输入端、所述第二光耦第一输入端、所述第四电阻的另一端相连，并接地；

所述第一光耦第四输出端与所述第三电阻一端相连；所述第三电阻另一端与电源相连；所述第一光耦第四输出端输出第一检测信号；所述第一光耦第三输出端接地；

所述第二光耦第四输出端与所述第五电阻一端相连；所述第五电阻另一端与电源相连；所述第二光耦第四输出端输出第二检测信号；所述第二光耦第三输出端接地。

4.根据权利要求3所述的故障检测电路，其特征在于，所述故障检测电路还包括：信号处理电路；所述信号处理电路，用于处理所述第一检测信号和第二检测信号；所述信号处理电路包括：第一施密特反相器和第二施密特反相器；

所述第一施密特反相器的输入端与所述第一光耦第四输出端相连，所述第一施密特反相器的输出端输出第一检测信号；

所述第二施密特反相器的输入端与所述第二光耦第四输出端相连，所述第二施密特反相器的输出端输出第二检测信号。

5.一种故障检测方法，其特征在于，包括：

获取检测信号；所述检测信号包括：第一检测信号和/或第二检测信号；

根据所述检测信号，判断故障类型；所述故障类型包括：强电入侵故障和绝缘异常故障；

如果判读故障类型为所述强电入侵故障，则设置强电入侵故障保护；

如果判读故障类型为所述绝缘异常故障，则设置绝缘异常故障保护。

6.根据权利要求5所述的故障检测方法，其特征在于，所述根据所述检测信号，判断故障类型的步骤之前，还包括：

根据所述检测信号，判断是否发生故障；

如果发生故障，则设置故障保护；

如果未发生故障，则清除故障保护。

7.根据权利要求5或6所述的故障检测方法，其特征在于，所述根据所述检测信号，判断是否发生故障的步骤，包括：

根据所述第一检测信号和所述第二检测信号是否都为高电平，确定是否出现故障。

8.根据权利要求7所述的故障检测方法，其特征在于，所述根据所述检测信号，判断故障类型的步骤，包括：

根据所述检测信号的脉冲数是否超出阈值，确定是否出现强电入侵故障；

根据所述第一检测信号或所述第二检测信号是否为低电平，确定是否出现绝缘异常故障。

9.一种故障检测装置，其特征在于，包括：

信号获取单元，用于获取检测信号；所述检测信号包括：第一检测信号和/或第二检测信号；

故障类型判断单元，用于根据所述检测信号，判断故障类型；所述故障类型包括：强电入侵故障和绝缘异常故障；

设置单元，用于如果判读故障类型为所述强电入侵故障，则设置强电入侵故障保护；和/或，如果判读故障类型为所述绝缘异常故障，则设置绝缘异常故障保护。

10.根据权利要求9所述的故障检测装置，其特征在于，该装置还包括：

故障判断单元，用于根据所述检测信号，判断是否发生故障；

所述设置单元，用于如果发生故障，则设置故障保护；和/或，如果未发生故障，则清除故障保护。

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