CN109975694A - 一种继电器状态监测系统 - Google Patents

Abstract

一种继电器状态监测系统，其包括：数据采集装置，其与被测继电器连接，用于对被测继电器的电气参数和/或负载特性参数进行检测，得到继电器检测数据；基础数据模型库，其存储有继电器基准数据；数据处理装置，其与数据采集装置和基础数据模型库连接，用于根据继电器检测数据分析得到特征因子数据，并根据特征因子数据和继电器基准数据确定被测继电器的状态。本系统可以实现对继电器的实时监测，被测继电器既可以处于车载工作状态下，也可以处于非车载试验环境下。相较于现有的监测设备，本系统能够将被测继电器与其实际应用场景相结合，这样也就避免了由于脱离使用现场而对继电器进行监测所造成了监测结果不可靠的问题。

Description

一种继电器状态监测系统

技术领域

本发明涉及继电器技术领域，具体地说，涉及一种继电器状态监测系统。

背景技术

车载继电器种类繁多，对整车系统相关的多种关键功能回路实现、控制及保护来说意义重大。随着铁路与陆路公共交通车辆技术的发展与进步，对继电器等基础器件的质量和可靠性提出了更高的要求。如果仅依靠定期的检修和更换，无法及时查出故障或隐患继电器，从经济和安全的角度均需要对继电器的寿命开展监测、采集关键数据，为寿命状态以致寿命预测提供源数据。

现有的继电器状态监测技术方案大多为试验室理论研究或自制测试台，试验设备大多存在占用固定场地大或体积较大的缺陷，并且对继电器相关数据的采集和处理也并未针对实际运用工况，而且只能针对特定型号或孤立样品进行监测。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种继电器状态监测系统，所述系统包括：

数据采集装置，其与被测继电器连接，用于对所述被测继电器的电气参数和/或负载特性参数进行检测，得到继电器检测数据；

基础数据模型库，其存储有继电器基准数据；

数据处理装置，其与所述数据采集装置和基础数据模型库连接，用于根据所述继电器检测数据分析得到特征因子数据，并根据所述特征因子数据和继电器基准数据确定所述被测继电器的状态。

根据本发明的一个实施例，所述数据采集装置包括结构相同的第一数据采集模块和第二数据采集模块，所述第一数据采集模块与第二数据采集模块形成热备容错结构。

根据本发明的一个实施例，所述第一数据采集模块与第二数据采集模块连接，二者之间通过数据传输链路进行实时数据交换，从而实现数据同步。

根据本发明的一个实施例，所述数据处理装置包括结构相同的第一数据处理模块和第二数据处理模块，所述第一数据处理模块与所述第一数据采集模块连接，所述第二数据处理模块与所述第二数据采集模块连接。

根据本发明的一个实施例，所述特征因子包括以下所列项中的任一项或几项：

接触电阻、接触压降、动作次数、动作时间、释放时间、复归时间、回跳时间、工作电压、分断电流和负载特性。

根据本发明的一个实施例，所述数据处理装置配置为根据所述动作次数、工作电压、工作电流和/或负载特性确定所述被测继电器的寿命状态。

根据本发明的一个实施例，所述数据处理装置配置为基于预设关系曲线来根据所述工作电压、工作电流或负载特性确定对应的被测继电器的触点开关次数，并根据所述触点开关次数以及预设继电器可用开关次数确定所述被测继电器的寿命状态。

根据本发明的一个实施例，所述数据处理装置配置为根据所述工作电压、工作电流或负载特性确定工作电压曲线、工作电流曲线或负载特性曲线，并将所述工作电压曲线、工作电流曲线或负载特性曲线与工作电压基准曲线、工作电流基准曲线或负载特性基准曲线进行比较，并根据比较结果确定所述被测继电器的寿命状态。

根据本发明的一个实施例，所述数据处理装置还配置为根据所述被测继电器的寿命状态生成相应的告警信息并输出。

根据本发明的一个实施例，所述基础数据模型库设置在用户终端，所述用户终端通过远程数据传输网络与所述数据处理装置进行数据通信。

根据本发明的一个实施例，所述系统包括多个数据采集装置，所述多个数据采集装置分别与多个被测继电器对应连接，其能够将采集得到的对应于各个被测继电器的继电器检测数据分别传输至所述数据处理装置。

本发明所提供的继电器状态监测系统可以实现对继电器的实时监测，被测继电器既可以处于车载工作状态下，也可以处于非车载试验环境下。相较于现有的监测设备，本系统能够将被测继电器与其实际应用场景相结合，这样也就避免了由于脱离使用现场而对继电器进行监测所造成了监测结果不可靠的问题。

相较于现有的继电器监测设备，本系统的集成度更高，因此系统也就可以以电路板形式设置于较小的电气安装盒内或是设置成插件机箱行驶，这样也就有效减小了系统的占用体积，同时也方便系统的拆卸与维修。

同时，本系统在对继电器的状态进行分析时，能够结合继电器生产厂商所提供给的继电器基础数据(例如寿命曲线等)来对继电器的状态进行拟合分析，这样也就使得最终得到的分析结果更加具有参考意义。

此外，本发明所提供的继电器状态监测系统能够实现对继电器状态的自动监测，并且还能够自动分析继电器的负载特性。相较于现有继电器监测设备，其自动化程度更高。例如，该继电器状态监测系统能够通过一系列的波形数据来确定出被测继电器的负载特性(例如负载的阻性、容性和/或感性等)。如果负载的感性越强，那么断电冲击电压也就越高，对继电器寿命的影响也就越大。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是根据本发明一个实施例的继电器状态监测系统的结构示意图；

图2是根据本发明另一个实施例的继电器状态监测系统的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。

现有的继电器状态监测方法以及监测设备都存在着诸多缺陷。例如，对于现有的继电器状态监测设备来说，其只能够将分立继电器作为试验对象，试验形式单一，由于无法针对实际复杂应用场景来对继电器进行监测，这样也就造成了现有的继电器状态监测设备的监测过程脱离实际，使得最终得到的监测结果无法准确反映出继电器在实际复杂应用场景下的状态。同时，现有的继电器监测设备多为固定式，其占用体积较大且不便移动。

针对现有继电器状态监测方法以及监测设备所存在的上述缺陷，本发明提供了一种新的继电器状态监测系统，该系统能够实时地对继电器的状态进行监测。

图1示出了本实施例所提供的继电器状态监测系统的结构示意图。

如图1所示，本实施例所提供的继电器状态监测系统103与被测继电器101连接，其优选地包括：数据采集装置104、数据处理装置105以及基础数据模型库106。

需要指出的是，在本发明的不同实施例中，对被测继电器101的运行状态的监测既可以在车载状态下进行，也可以在非车载状态下进行。例如，如图1所示，被测继电器101车载状态下，其线圈端用于接收相应车载控制器所传输来的继电器控制信号，两个触点对应地与电源和通过负载102与地连接。

数据采集装置104与被测继电器101连接，其能够对被测继电器101的电气参数和/或负载参数进行检测，从而得到继电器检测数据。具体地，本实施例中，数据采集装置104优选地包括相应的电压检测电路和电流检测电路。其中，数据采集装置104利用与被测继电器101线圈连接的电压检测电路来实现对被测继电器101的线圈两端的电压的检测，这样也就能够得到该被测继电器101的工作电压。数据采集装置104还可以利用与被测继电器101的两个触点相连接的电压检测电路来实现对被测继电器101的触点两端电压的检测，这样也就能够得到该被测继电器101的接触压降(即两个触点之间的压降)。

当被测继电器101的两个触点之间流过的电信号为交流电(即与被测继电器101的触点连接的电源所提供的电能为交流电)时，数据采集装置104优选地利用连接在被测继电器101的触点两端的交流电流检测装置(例如互感器)来实现对流过被测继电器101的电流信号的检测。

而当被测继电器101的两个触点之间流过的电信号为直流电(即与被测继电器101的触点连接的电源所提供的电能为直流电)时，数据采集装置104优选地利用串联在被测继电器101的触点的导电回路中的相应检测电路来实现对流过被测继电器101的电流信号的检测。例如，数据采集装置104优选地可以利用采样电阻来实现对流过被测继电器101的直流电路进行检测，数据采集装置104可以检测得到采样电阻两端的电压，并根据已知的采样电阻的阻值来得到流过采样电阻的电流大小，从而得到流过被测继电器101的触点的电流大小。

需要指出的是，在本发明的其它实施例中，数据采集装置101还可以采用其它合理装置来实现对被测继电器101的相关电压信号和/电流信号的检测，本发明不限于此。

数据采集装置104在得到继电器检测数据后，会将上述继电器检测数据传输至与之连接的数据处理装置105。数据处理装置105与数据采集装置104和基础数据模型库106连接，其能够对数据采集装置104所传输来继电器检测数据分析得到被测继电器101的特征因子数据，并将该特征因子数据与基础数据模型库106所存储的与被测继电器101相对应的继电器基准数据进行比较，从而根据比较结果确定出被测继电器的状态。

具体地，本实施例中，数据处理装置105所得到的特征因子数据优选地包括：接触电阻、接触压降、动作次数、动作时间、释放时间、复归时间、回跳时间、工作电压、分断电流以及负载特性。

当然，在本发明的其它实施例中，数据处理装置105通过对继电器检测数据进行分析所得到的特征因子数据既可以仅包含以上所列项中的某一项或某几项，也可以包含其它未列出的合理项，本发明不限于此。

对于被测继电器101来说，当继电器两个触点之间的电连接断开(即继电器处于断开状态)时，继电器两个触点之间的电压将等于电源电压，同时由于继电器处于断开状态，那么其线圈两端的电压也会是小于继电器的工作电压的。而当继电器两个触点之间的电连接导通(即继电器处于导通状态)时，继电器两个触点之间的电压将会小于电源电压(例如等于接触压降)，同时由于继电器处于导通状态，那么其线圈两端的电压则会是大于或等于其工作电压的。

基于上述原理，本实施例中，数据处理装置105可以根据所采集到的被测继电器101的触点两端的电压来实施监测被测继电器101的工作状态。例如，对于常开继电器来说，当触点两端的电压小于预设一定电压(例如等于接触压降)时，数据处理装置105也就可以认定此时被测继电器101处于导通状态，否则数据处理装置105也就可以认定此时被测继电器101处于断开状态。

由于继电器触点的动作是由其线圈两端的电压控制的，因此当继电器未出现异常时，数据处理装置105也可以通过继电器线圈两端的电压来确定被测继电器101的通断状态。具体地，当被测继电器101的线圈两端的电压大于或等于其工作电压时，数据处理装置105也就可以认定此时被测继电器101处于导通状态；而当被测继电器101的线圈两端的电压小于其工作电压时，数据处理装置105也就可以认定此时被测继电器101处于断开状态。

本实施例中，由于被测继电器101的触点两端的电压能够直接反映出被测继电器101的通断状态，而基于继电器的工作原理同样可以根据被测继电器101的线圈两端的电压可以推断出正常状况下被测继电器101的通断状态，因此当二者之间存在矛盾时，数据处理装置105也就可以确定出此时被测继电器101存在异常。

例如，当被测继电器101的线圈两端的电压大于或等于其工作电压但触点两端的电压并未是接触压降，这样也就表示虽然被测继电器101的线圈两端被施加了能够使触点动作的电压但触点并未正常动作，因此此时也就可以确定出被测继电器101存在异常。

本实施例中，数据处理装置105还可以根据被测继电器101的触点两端的电压或是线圈两端的电压来确定被测继电器101在一监测时长内的动作次数(即触点开关次数)。数据处理装置105可以将该动作次数与继电器监测系统所存储的该被测继电器此前的动作次数(该数据可以存储在基础数据模型库106中)进行求和，这样也就可以得到该被测继电器的动作总次数。

可选地，本实施例中，数据处理装置105可以根据所得到的被测继电器101的动作总次数以及被测继电器101所对应的预设继电器可用开关次数确定被测继电器101的寿命状态。

继电器的电气寿命主要取决于触头的工作寿命。触头在执行分断操作时，由于电流的拉弧现象，会使触头表面烧损氧化，使得继电器寿命降低。电弧主要受工作电压、分断电流的影响。工作电压过高，分断时在触头两端会产生放电现象，即产生电弧；电流过大，切断时大量的电子流也会产生电弧，在大电流的情况下甚至会出现无法分断的现象。因此继电器的寿命与工作电压、工作电流有直接关系，此外，继电器的寿命也与负载特性(例如负载的阻性、容性以及感性)有关。

本实施例中，根据实际需要，数据处理装置105可以根据被测继电器101的负载特性来确定出被测继电器101的负载特性曲线，随后将上述负载特性曲线与从基础数据模型库106所读取到的被测继电器101所对应的负载特性基准曲线进行比较，从而根据比较结果来确定被测继电器101的寿命状态。

具体地，本实施例中，负载特性基准曲线能够表征负载特性与继电器寿命之间的函数关系，数据处理装置105优选地通过拟合确定出负载特性基准曲线与被测继电器101的负载特性曲线的匹配的寿命预计点，这样也就可以确定出被测继电器101的寿命状态(例如剩余寿命等)。

当然，在本发明的其它实施例中，根据实际需要，数据处理装置105还可以根据被测继电器101的工作电压或工作电流来确定工作电压曲线或工作电流曲线，并将上述工作电压曲线或工作电流曲线与从基础数据模型库106所读取到的被测继电器101所对应的工作电压基准曲线或工作电流基准曲线进行比较，进而根据比较结果来确定出被测继电器101的寿命状态。

需要指出的是，在本发明的其它实施例中，数据处理装置105还可以采用其它合理方式来根据相应的特征因子数据确定被测继电器101的寿命状态，本发明不限于此。例如，正如上述分析所指出的，继电器的寿命与其工作电压、工作电流和负载特性有关，因此，在本发明的一个实施例中，数据处理装置105还可以根据继电器的触点开关次数与工作电压、工作电流和负载特性之间的关系曲线来根据被测继电器101的工作电压、工作电流或负载特性来确定出被测继电器101的触点开关次数，进而根据该触点开关次数以及被测继电器101所对应的预设继电器可用开关次数确定被测继电器101的寿命状态。

本实施例中，根据实际需要，数据处理装置105在确定出被测继电器101的寿命状态后，还可以根据该寿命状态来生成并输出相应的告警信号。例如，当被测继电器101的寿命达到其使用寿命的70％时，数据处理装置105可以生成表示告警等级较低的第一告警信号；而当被测继电器101的寿命达到其使用寿命的90％时，数据处理装置105可以生成表示告警等级较高的第二告警信号；而当被测继电器101的寿命达到其使用寿命的100％时，数据处理装置105可以生成表示告警等级最高的第三告警信号。

当然，在本发明的其它实施例中，数据处理装置105还可以采用其它合理方式来生成并输出告警信号，本发明不限于此。

为了提高继电器状态监测系统的可靠性，在本发明的其它实施例中，继电器状态监测系统还采用设置热备容错结构。具体地，如图2所示，在该实施例中，继电器状态检测系统103中的数据采集装置104和/或数据处理装置105采用了热备容错结构。具体地，数据采集装置104包括了结构相同的第一数据采集模块104a和第二数据采集模块104b，数据处理装置105则包括了结构相同的第一数据处理模块105a和第二数据处理模块105b，第一数据采集模块104a与第一数据处理模块105a连接，第二数据采集模块104b与第二数据处理模块105b连接。其中，第一数据采集模块104a和第二数据采集模块104b均具有上述数据采集装置104的相应功能，第一数据处理模块105a和第二数据处理模块105b均具有上述数据处理模块105的相应功能。

在该实施例中，第一数据采集模块104a和第二数据采集模块104b之间通过数据链路来进行实时数据交换，从而实现数据统同步。

本实施例中，上述基础数据模型库106可以设置在用户终端，而用户终端可以通过远程数据传输网络来与数据处理装置105进行数据通信。同时，根据实际需要，数据处理装置105也可以全部或部分地集成在用户终端。此外，数据处理装置105还可以利用数据传输网络来进行数据的远程下载与上传，并且还可以进行软件版本的远程更新等。

需要指出的是，在本发明的不同实施例中，根据实际需要，该继电器状态监测系统还可以包含多个结构相同的数据采集装置，这些数据采集装置可以分别与多个不同的被测继电器对应连接，并将采集得到的对应于各个被测继电器的继电器检测数据分别传输至数据处理装置105，以由数据处理装置105来进行后续的数据处理分析，这样也就可以实现对多个继电器的同步状态监测。

从上述描述中可以看出，本发明所提供的继电器状态监测系统可以实现对继电器的实时监测，被测继电器既可以处于车载工作状态下，也可以处于非车载试验环境下。相较于现有的监测设备，本系统能够将被测继电器与其实际应用场景相结合，这样也就避免了由于脱离使用现场而对继电器进行监测所造成了监测结果不可靠的问题。

相较于现有的继电器监测设备，本系统的集成度更高，因此系统也就可以以电路板形式设置于较小的电气安装盒内或是设置成插件机箱行驶，这样也就有效减小了系统的占用体积，同时也方便系统的拆卸与维修。

同时，本系统在对继电器的状态进行分析时，能够结合继电器生产厂商所提供给的继电器基础数据(例如寿命曲线等)来对继电器的状态进行拟合分析，这样也就使得最终得到的分析结果更加具有参考意义。

此外，本发明所提供的继电器状态监测系统能够实现对继电器状态的自动监测，并且还能够自动分析继电器的负载特性。相较于现有继电器监测设备，其自动化程度更高。例如，该继电器状态监测系统能够通过一系列的波形数据来确定出被测继电器的负载特性(例如负载的阻性、容性和/或感性等)。如果负载的感性越强，那么断电冲击电压也就越高，对继电器寿命的影响也就越大。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构或处理步骤，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权利要求书来限定。

Claims (11)

1.一种继电器状态监测系统，其特征在于，所述系统包括：

数据采集装置，其与被测继电器连接，用于对所述被测继电器的电气参数和/或负载特性参数进行检测，得到继电器检测数据；

基础数据模型库，其存储有继电器基准数据；

数据处理装置，其与所述数据采集装置和基础数据模型库连接，用于根据所述继电器检测数据分析得到特征因子数据，并根据所述特征因子数据和继电器基准数据确定所述被测继电器的状态。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集装置包括结构相同的第一数据采集模块和第二数据采集模块，所述第一数据采集模块与第二数据采集模块形成热备容错结构。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一数据采集模块与第二数据采集模块连接，二者之间通过数据传输链路进行实时数据交换，从而实现数据同步。

4.如权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述数据处理装置包括结构相同的第一数据处理模块和第二数据处理模块，所述第一数据处理模块与所述第一数据采集模块连接，所述第二数据处理模块与所述第二数据采集模块连接。

5.如权利要求1～4中任一项所述的系统，其特征在于，所述特征因子包括以下所列项中的任一项或几项：

接触电阻、接触压降、动作次数、动作时间、释放时间、复归时间、回跳时间、工作电压、分断电流和负载特性。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述数据处理装置配置为根据所述动作次数、工作电压、工作电流和/或负载特性确定所述被测继电器的寿命状态。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述数据处理装置配置为基于预设关系曲线来根据所述工作电压、工作电流或负载特性确定对应的被测继电器的触点开关次数，并根据所述触点开关次数以及预设继电器可用开关次数确定所述被测继电器的寿命状态。

8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述数据处理装置配置为根据所述工作电压、工作电流或负载特性确定工作电压曲线、工作电流曲线或负载特性曲线，并将所述工作电压曲线、工作电流曲线或负载特性曲线与工作电压基准曲线、工作电流基准曲线或负载特性基准曲线进行比较，并根据比较结果确定所述被测继电器的寿命状态。

9.如权利要求6～8中任一项所述的系统，其特征在于，所述数据处理装置还配置为根据所述被测继电器的寿命状态生成相应的告警信息并输出。

10.如权利要求1～9中任一项所述的系统，其特征在于，所述基础数据模型库设置在用户终端，所述用户终端通过远程数据传输网络与所述数据处理装置进行数据通信。

11.如权利要求1～10中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统包括多个数据采集装置，所述多个数据采集装置分别与多个被测继电器对应连接，其能够将采集得到的对应于各个被测继电器的继电器检测数据分别传输至所述数据处理装置。