CN112858898B - 继电器故障检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及电梯技术领域，公开了一种继电器故障检测方法，应用于电梯四象限变频器系统，电梯四象限变频器系统包括：依次电连接的电网、整流器、逆变器以及电机，还包括三相继电器，所述三相继电器连接在所述电网的三相端与所述整流器的三相交流端之间；所述继电器故障检测方法包括：控制所述整流器空载运行、所述逆变器不运行；向所述整流器提供预设大小的无功电流，并在经过预设时长后获取所述三相继电器内的三相瞬时电流的大小；根据所述三相瞬时电流的大小计算所述三相瞬时电流的不均衡度，并根据所述不均衡度判断所述三相继电器是否发生故障。本发明提供的继电器故障检测方法能够在不提高成本的前提下，检测继电器是否出现故障。

Description

继电器故障检测方法
技术领域
本发明实施例涉及电梯技术领域，特别涉及一种继电器故障检测方法。
背景技术
随着四象限变频器变频器在电梯应用中的推广，需要四象限变频器具有更高的可靠性。四象限变频器相对于两象限变频器，前端增加了可控整流器，以及交流侧充电电路，因此其可靠性直接影响电梯四象限变频器系统的稳定性。交流侧充电电路中的三相旁路继电器，是系统中易发生故障的部件，当交流侧充电电路中的旁路继电器出现故障时，需在轿厢启动前检测出该故障。
然而，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：为降低电梯四象限变频器系统的成本，交流侧旁路继电器一般选择无状态反馈继电器，因此无法通过继电器状态反馈信号获取故障信息。也就是说，如果旁路继电器故障，前端四象限整流器空载情况下可能正常运行，导致无法检测出继电器故障。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种继电器故障检测方法，其能够在不提高成本的前提下，检测继电器是否出现故障。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种继电器故障检测方法，应用于电梯四象限变频器系统，所述电梯四象限变频器系统包括：依次电连接的电网、整流器、逆变器以及电机，还包括三相继电器，所述三相继电器连接在所述电网的三相端与所述整流器的三相交流端之间；所述继电器故障检测方法包括：
控制所述整流器空载运行、所述逆变器不运行；向所述整流器提供预设大小的无功电流，并在经过预设时长后获取所述三相继电器内的三相瞬时电流的大小；根据所述三相瞬时电流的大小计算所述三相瞬时电流的不均衡度，并根据所述不均衡度判断所述三相继电器是否发生故障。
本发明实施例相对于现有技术而言，通过控制整流器空载运行、逆变器不运行，使得继电器故障检测在电梯四象限变频器系统启动之前，从而能够避免更严重的系统故障发生(如系统停机、系统关人)；通过向整流器提供预设大小的无功电流，并在经过预设时长后获取三相继电器内的三相瞬时电流的大小，以确保能够准确得到整流器的空载运行时三相继电器内的三相瞬时电流大小；根据三相瞬时电流的大小即可计算三相瞬时电流的不均衡度，由于在三相继电器未发生故障时的标准不均衡度为已知量，因此可以通过计算得到的不均衡度与标准不均衡度的差异判断三相继电器是否发生故障，整个检测过程无需额外的硬件配件，从而实现了在不提高成本的前提下，检测继电器是否出现故障。
另外，所述三相瞬时电流包括第一相电流、第二相电流以及第三相电流；所述在经过预设时长后获取所述三相继电器内的三相瞬时电流的大小之后，还包括：分别根据所述第一相电流、所述第二相电流以及所述第三相电流的大小计算所述第一相电流的第一有效值、所述第二相电流的第二有效值以及所述第三相电流的第三有效值；所述根据所述三相瞬时电流的大小计算所述三相瞬时电流的不均衡度，包括：根据所述第一有效值、所述第二有效值以及所述第三有效值中的最大值和最小值计算所述不均衡度。
另外，根据以下公式计算所述不均衡度：η＝(ImaxRms-IminRms)/ImaxRms；其中，η为所述不均衡度，ImaxRms为所述第一有效值、所述第二有效值以及所述第三有效值中的最大值，IminRms为所述第一有效值、所述第二有效值以及所述第三有效值中的最小值。
另外，在判定所述三相继电器发生故障后，还包括：根据所述第一有效值、所述第二有效值以及所述第三有效值获取所述三相继电器中发生故障的一相。
另外，所述根据所述第一有效值、所述第二有效值以及所述第三有效值获取所述三相继电器中发生故障的一相，包括：分别获取所述第一相电流的第一标准值、所述第二相电流的第二标准值以及所述第三相电流的第三标准值；判断所述第一有效值是否与所述第一标准值存在差异，若是，将所述第一有效值对应的第一相作为所述三相继电器中发生故障的一相；判断所述第二有效值是否与所述第二标准值存在差异，若是，将所述第二有效值对应的第二相作为所述三相继电器中发生故障的一相；判断所述第三有效值是否与所述第三标准值存在差异，若是，将所述第三有效值对应的第三相作为所述三相继电器中发生故障的一相。
另外，所述根据所述不均衡度判断所述三相继电器是否发生故障，包括：判断所述不均衡度是否大于或等于预设阈值，在判定所述不均衡度大于或等于预设阈值时，判定所述三相继电器发生故障；在判定所述不均衡度小于预设阈值时，判定所述三相继电器没有发生故障。
另外，所述预设阈值的大小为10％。
另外，所述无功电流预设值的大小为额定电流的25％。
另外，所述预设时长为200毫秒。
另外，在判定所述三相继电器发生故障后，还包括：向所述四象限变频器系统发送报警信息，以使所述四象限变频器系统停止运行。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本发明第一实施例的电梯四象限变频器系统的结构示意图；
图2是本发明第一实施例的继电器故障检测方法的流程图；
图3是本发明第二实施例的继电器故障检测方法的流程图；
图4是本发明第三实施例的继电器故障检测方法的流程图；
图5是图1所示的整流器桥臂侧与电网之间的等效电路图；
图6是本发明第四实施例的继电器故障检测装置的结构示意图。
具体实施例
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施例涉及一种继电器故障检测方法，应用于电梯四象限变频器系统，如图1所示，电梯四象限变频器系统包括：依次电连接的电网、整流器、逆变器以及电机，还包括三相继电器，三相继电器连接在电网的三相端与整流器的三相交流端之间。所述继电器故障检测方法的流程如图2所示，包括：
S101：控制整流器空载运行、逆变器不运行。
具体地说，本实施例中的整流器为将交流电转换成直流电的装置；本实施例中的逆变器是将直流电能(电池、蓄电瓶)转变成定频定压或调频调压交流电的转换器。
需要说明的是，通过电梯四象限变频器系统给出的启动命令，即可实现整流器的空载运行、以及逆变器的不运行。
S102：向整流器提供预设大小的无功电流，并在经过预设时长后获取三相继电器内的三相瞬时电流的大小。
具体地说，本实施例中无功电流的大小优选为5安培，为四象限变频器额定电流的25％，预设时长优选为200毫秒。可以理解的是，本实施例并不对预设大小和预设时长的大小作具体限定，可以根据实际需求设置。
S103：根据三相瞬时电流的大小计算三相瞬时电流的不均衡度，并根据不均衡度判断三相继电器是否发生故障。
具体地说，本实施例中根据所述不均衡度判断所述三相继电器是否发生故障，包括：判断所述不均衡度是否大于或等于预设阈值，在判定所述不均衡度大于或等于预设阈值时，判定所述三相继电器发生故障；在判定所述不均衡度小于预设阈值时，判定所述三相继电器没有发生故障。
与现有技术相比，本发明实施例通过控制整流器空载运行、逆变器不运行，使得继电器故障检测在电梯四象限变频器系统启动之前，从而能够避免更严重的系统故障发生(如系统停机、系统关人)；通过向整流器提供预设大小的无功电流，并在经过预设时长后获取三相继电器内的三相瞬时电流的大小，以确保能够准确得到整流器的空载运行时三相继电器内的三相瞬时电流大小；根据三相瞬时电流的大小即可计算三相瞬时电流的不均衡度，由于在三相继电器未发生故障时的标准不均衡度为已知量，因此可以通过计算得到的不均衡度与标准不均衡度的差异判断三相继电器是否发生故障，整个检测过程无需额外的硬件配件，从而实现了在不提高成本的前提下，检测继电器是否出现故障。
本发明的第二实施例涉及一种继电器故障检测方法，本实施例是在第一实施例的基础上做的进一步改进，具体改进之处在于：本实施例中，还会判断三相继电器中的哪一相出现故障，从而提高继电器故障检测方法的可靠性。
本实施例的具体流程如图3所示，包括以下步骤：
S201：控制整流器空载运行、逆变器不运行。
S202：向整流器提供预设大小的无功电流，并在经过预设时长后获取三相继电器内的第一相电流、第二相电流以及第三相电流的大小。
本实施例的步骤S201至步骤S202与第一实施例的步骤S101至步骤S102类似，为了避免重复，此处不再赘述。
S203：分别根据第一相电流、第二相电流以及第三相电流的大小计算第一相电流的第一有效值、第二相电流的第二有效值以及第三相电流的第三有效值。
具体的说，通过电流霍尔传感器，可以检测出第一相电流、第二相电流以及第三相电流，即可计算得到第一有效值、第二相电流的第二有效值以及第三相电流的第三有效值。
S204：根据第一有效值、第二有效值以及第三有效值中的最大值和最小值计算不均衡度。
具体的说，，根据以下公式计算所述不均衡度：η＝(ImaxRms-IminRms)/ImaxRms；其中，η为所述不均衡度，ImaxRms为所述第一有效值、所述第二有效值以及所述第三有效值中的最大值，IminRms为所述第一有效值、所述第二有效值以及所述第三有效值中的最小值。
S205：根据不均衡度判断三相继电器是否发生故障，若三相继电器发生故障，执行步骤S206；若三相继电器未发生故障，结束流程。
S206：根据第一有效值、第二有效值以及第三有效值获取三相继电器中发生故障的一相。
具体的说，本实施例中根据所述第一有效值、所述第二有效值以及所述第三有效值获取所述三相继电器中发生故障的一相，包括：分别获取所述第一相电流的第一标准值、所述第二相电流的第二标准值以及所述第三相电流的第三标准值；判断所述第一有效值是否与所述第一标准值存在差异，若是，将所述第一有效值对应的第一相作为所述三相继电器中发生故障的一相；判断所述第二有效值是否与所述第二标准值存在差异，若是，将所述第二有效值对应的第二相作为所述三相继电器中发生故障的一相；判断所述第三有效值是否与所述第三标准值存在差异，若是，将所述第三有效值对应的第三相作为所述三相继电器中发生故障的一相。
可以理解的是，若三相继电器正常工作，则三相瞬时电流的有效值应与三相瞬时电流的标准值大致相同，若三相瞬时电流中某一相的有效值与其对应的标准值差异较大，则该相即为三相继电器中发生故障的一相。
与现有技术相比，本发明实施例通过控制整流器空载运行、逆变器不运行，使得继电器故障检测在电梯四象限变频器系统启动之前，从而能够避免更严重的系统故障发生(如系统停机、系统关人)；通过向整流器提供预设大小的无功电流，并在经过预设时长后获取三相继电器内的三相瞬时电流的大小，以确保能够准确得到整流器的空载运行时三相继电器内的三相瞬时电流大小；根据三相瞬时电流的大小即可计算三相瞬时电流的不均衡度，由于在三相继电器未发生故障时的标准不均衡度为已知量，因此可以通过计算得到的不均衡度与标准不均衡度的差异判断三相继电器是否发生故障，整个检测过程无需额外的硬件配件，从而实现了在不提高成本的前提下，检测继电器是否出现故障。
本发明的第三实施例涉及一种继电器故障检测方法，本实施例是在第一实施例的基础上做的进一步改进，具体改进之处在于：本实施例中，在判定所述三相继电器发生故障后，还包括：向所述四象限变频器系统发送报警信息，以使所述四象限变频器系统停止运行。通过此种方式，能够进一步提高继电器故障检测方法的可靠性。
本实施例的具体流程如图4所示，包括：
S301：控制整流器空载运行、逆变器不运行。
S302：向整流器提供预设大小的无功电流，并在经过预设时长后获取三相继电器内的三相瞬时电流的大小。
S303：根据三相瞬时电流的大小计算三相瞬时电流的不均衡度。
S304：根据不均衡度判断三相继电器是否发生故障，若三相继电器发生故障，执行步骤S305；若三相继电器未发生故障，结束流程。
S305：向四象限变频器系统发送报警信息。
为了便于理解，下面结合图5对本实施例如何检测继电器是否发生故障进行具体的说明：
图5为图1所示的整流器桥臂侧与电网之间的等效电路图，其中Ri为整流器与电网间某相的等效阻抗，Ug为电网电压，Ui为整流器桥臂输出电压，Ur为等效阻抗压降。继电器故障的具体检测原理为：当某相充电电阻因继电器故障无法旁路时，则该相等效阻抗Ri与其他两相差距较大，但每相的桥臂输出电压接近，因此有继电器故障回路的电流将很小。继电器故障的具体检测方法如下：
(1)系统给出整流器启动命令，整流器空载运行，此时逆变器不运行。
(2)整流器给定固定无功指令IrefRms，持续运行时间T，通过电流霍尔传感器，检测出三相瞬时电流Ia、Ib、Ic，并计算三相电流有效值IaRms、IbRms、IcRms，得出三者最大值ImaxRms和最小值IminRms，根据不均衡度计算公式η＝(ImaxRms-IminRms)/ImaxRms，得出三相电流不均衡度η。
(3)通过不均衡度的判断，当η大于阈值Thr时，则判定为继电器故障，同时将故障信号传递给系统，系统停机。
(4)如果判断继电器故障，则通过三相电流有效值与给定值(给定值即为继电器正常工作时的三相电流的标准值)的差异，可准确判断出哪相出现异常。
(5)如果继电器判定正常，则系统启动。(系统即为电梯四象限变频器系统)。
与现有技术相比，本发明实施例通过控制整流器空载运行、逆变器不运行，使得继电器故障检测在电梯四象限变频器系统启动之前，从而能够避免更严重的系统故障发生(如系统停机、系统关人)；通过向整流器提供预设大小的无功电流，并在经过预设时长后获取三相继电器内的三相瞬时电流的大小，以确保能够准确得到整流器的空载运行时三相继电器内的三相瞬时电流大小；根据三相瞬时电流的大小即可计算三相瞬时电流的不均衡度，由于在三相继电器未发生故障时的标准不均衡度为已知量，因此可以通过计算得到的不均衡度与标准不均衡度的差异判断三相继电器是否发生故障，整个检测过程无需额外的硬件配件，从而实现了在不提高成本的前提下，检测继电器是否出现故障。
上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
本发明第四实施方式涉及一种继电器故障检测装置，如图6所示，包括：
至少一个处理器401；以及，与至少一个处理器401通信连接的存储器402；其中，存储器402存储有可被至少一个处理器401执行的指令，指令被至少一个处理器401执行，以使至少一个处理器401能够执行上述继电器故障检测方法。
其中，存储器402和处理器401采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器401和存储器402的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器401处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器401。
处理器401负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器402可以被用于存储处理器401在执行操作时所使用的数据。
本发明第五实施方式涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例。
即，本领域技术人员可以理解，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，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施例是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种继电器故障检测方法，其特征在于，应用于电梯四象限变频器系统，所述电梯四象限变频器系统包括：依次电连接的电网、整流器、逆变器以及电机，还包括三相继电器，所述三相继电器连接在所述电网的三相端与所述整流器的三相交流端之间；所述继电器故障检测方法包括：
控制所述整流器空载运行、所述逆变器不运行；
向所述整流器提供预设大小的无功电流，并在经过预设时长后获取所述三相继电器内的三相瞬时电流的大小；
根据所述三相瞬时电流的大小计算所述三相瞬时电流的不均衡度，并根据所述不均衡度判断所述三相继电器是否发生故障；
其中，所述三相瞬时电流包括第一相电流、第二相电流以及第三相电流；所述在经过预设时长后获取所述三相继电器内的三相瞬时电流的大小之后，还包括：
分别根据所述第一相电流、所述第二相电流以及所述第三相电流的大小计算所述第一相电流的第一有效值、所述第二相电流的第二有效值以及所述第三相电流的第三有效值；
所述根据所述三相瞬时电流的大小计算所述三相瞬时电流的不均衡度，包括：
根据所述第一有效值、所述第二有效值以及所述第三有效值中的最大值和最小值计算所述不均衡度；
所述不均衡度根据以下公式计算得到：
η＝(ImaxRms-IminRms)/ImaxRms；
其中，η为所述不均衡度，ImaxRms为所述第一有效值、所述第二有效值以及所述第三有效值中的最大值，IminRms为所述第一有效值、所述第二有效值以及所述第三有效值中的最小值。
2.根据权利要求1所述的继电器故障检测方法，其特征在于，在判定所述三相继电器发生故障后，还包括：
根据所述第一有效值、所述第二有效值以及所述第三有效值获取所述三相继电器中发生故障的一相。
3.根据权利要求2所述的继电器故障检测方法，其特征在于，所述根据所述第一有效值、所述第二有效值以及所述第三有效值获取所述三相继电器中发生故障的一相，包括：
分别获取所述第一相电流的第一标准值、所述第二相电流的第二标准值以及所述第三相电流的第三标准值；
判断所述第一有效值是否与所述第一标准值存在差异，若是，将所述第一有效值对应的第一相作为所述三相继电器中发生故障的一相；
判断所述第二有效值是否与所述第二标准值存在差异，若是，将所述第二有效值对应的第二相作为所述三相继电器中发生故障的一相；
判断所述第三有效值是否与所述第三标准值存在差异，若是，将所述第三有效值对应的第三相作为所述三相继电器中发生故障的一相。
4.根据权利要求1所述的继电器故障检测方法，其特征在于，所述根据所述不均衡度判断所述三相继电器是否发生故障，包括：
判断所述不均衡度是否大于或等于预设阈值，在判定所述不均衡度大于或等于预设阈值时，判定所述三相继电器发生故障；
在判定所述不均衡度小于预设阈值时，判定所述三相继电器没有发生故障。
5.根据权利要求4所述的继电器故障检测方法，其特征在于，所述预设阈值的大小为额定电流的10％。
6.根据权利要求1所述的继电器故障检测方法，其特征在于，所述无功电流预设值的大小为额定电流的25％。
7.根据权利要求1所述的继电器故障检测方法，其特征在于，所述预设时长为200毫秒。
8.根据权利要求1至7任一项所述的继电器故障检测方法，其特征在于，在判定所述三相继电器发生故障后，还包括：
向所述四象限变频器系统发送报警信息，以使所述四象限变频器系统停止运行。
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