CN114239443A - 一种电气仿真及电气故障诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电气故障诊断技术领域，尤其涉及一种电气仿真及电气故障诊断方法，包括如下步骤：图纸建模：在CAD平台将电气原理图纸进行标准化建模处理；电路仿真：将图纸建模完成后导出的数据读取到电路仿真引擎中，然后根据电气原理计算电路逻辑关系并输出结果；矢量化电子图纸：将电路仿真引擎计算后的结果实时呈现在电路图上；故障诊断：根据仿真引擎计算的电路逻辑关系并结合用户提供的其他已知条件，逆向查找推导可能存在的故障点。本发明可根据用户输入的故障现象，反推会导致该故障发生的可能性；为产品的检修培训及故障处置提供强有力的技术支撑，甚至不用再人工阅读图纸和电路逻辑。

Description

一种电气仿真及电气故障诊断方法

技术领域

本发明涉及电气故障诊断技术领域，尤其涉及一种电气仿真及电气故障诊断方法。

背景技术

目前，电路仿真软件更多应用于产品设计阶段，作为厂家对于产品设计校验的验证工具。

但是最终用户使用该产品时，对于故障的判断仍然以人工为主。对电路故障的快速判断、准确处理、数字化精准检修一直是检修人员追求的目标。但控制电路是一个体量庞大且各系统又相互关联相互影响的错综复杂的集成体系，仅凭人工方法很难在短时间内将某一故障元器件可能导致的所有相关联的显性或隐性安全隐患全部不遗漏的排查出来，同时也很难将某一故障现象发生时涉及的所有可能的故障原因全部罗列出来指导排查工作。为此，我们提出一种电气仿真及电气故障诊断方法。

发明内容

本发明提出了一种电气仿真及电气故障诊断方法，以解决背景技术存在的技术问题。

本发明提供如下技术方案：一种电气仿真及电气故障诊断方法，包括如下步骤：

S1、图纸建模：在CAD平台将电气原理图纸进行标准化建模处理；

S2、电路仿真：将图纸建模完成后导出的数据读取到电路仿真引擎中，然后根据电气原理计算电路逻辑关系并输出结果；

S3、矢量化电子图纸：将电路仿真引擎计算后的结果实时呈现在电路图上；

S4、故障诊断：根据仿真引擎计算的电路逻辑关系并结合用户提供的其他已知条件，逆向查找推导可能存在的故障点。

优选的，所述步骤S1中建模处理时，任何电气元件都用插件图元库中的标准元器件模型进行替换并检查元件之间连接关系。

优选的，所述步骤S1中图纸建模的具体流程如下：

S11、将电路图纸处理成仅包含直线和块两种类型的图元，将块从插件元件库中选择元件模型进行替换，并且保证直线与直线、直线与块之间的连接；

S12、执行插件中提供的相关命令进行线、块连接关系的预设；

S13、导出电路仿真引擎需要的逻辑关系数据文件；导出电子图纸需要的图元数据文件。

优选的，所述步骤S2中电路仿真的具体流程为：

将图纸建模完成后导出的文件通过仿真软件提供的导入模块或者手动放置到指定位置；导入完成后，由仿真软件内置电路仿真引擎将解析逻辑关系数据文件中的所有元件的类型、连接关系、参数；然后电路仿真引擎使用广度、深度搜索算法根据元件连接关系从高压点开始寻找电路通路到低压点或断路为止，再依据程序内置的元器件工作原理，计算相关元器件元件状态，计算完成后将状态变化的元器件数据发送至电子图纸中进行呈现。

优选的，所述步骤S3中矢量化电子图纸的具体流程如下：

将图纸建模完成后导出的图元数据文件，在仿真程序内生成无状态电子图纸，每段线、每个块都设有一个唯一的id，根据id将仿真计算引擎返回的数据对应到图纸上每个元件，将其状态及颜色变更呈现，在图纸上选择任意元件对其进行操作，计算引擎收到操作指令，将重新发起通路的查找与计算，最终将变化返回到电子图纸呈现。

优选的，所述步骤S4中故障诊断的具体流程如下：

任意选择或输入发生故障的部件，选择性勾选已知的正常工作的部件，然后用户在电路图上进行故障发生前的操作，操作过程中仿真计算引擎实时计算并临时存储得电关系的树形数据结构对象，对故障现象发生的前电路状态进行还原；还原完成后，基于存储的得电关系数据对象，故障诊断引擎从故障现象部件所处节点位置开始往上递归查找，直至根节点或者正常状态部件的节点后则跳出或停止，最终推导过程中的部件均是可能的故障点。

本发明提供了一种电气仿真及电气故障诊断方法，由计算机根据电气路原理来阅读图纸中各电气路元器件的逻辑关系并自动计算，并将计算结果以可视化电子图纸呈现于仿真软件中，同时也可根据用户输入的故障现象，反推会导致该故障发生的可能性；为产品的检修培训及故障处置提供强有力的技术支撑，甚至不用再人工阅读图纸和电路逻辑。

附图说明

图1为本发明实施例电路图一；

图2为本发明实施例得电关系表一；

图3为本发明实施例电路图二；

图4为本发明实施例得电关系表二；

图5为本发明实施例电路图三；

图6为本发明实施例得电关系表三；

图7为本发明实施例电路图四；

图8为本发明实施例得电关系表四。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种技术方案：一种电气仿真及电气故障诊断方法，包括如下步骤：

S1、在CAD中安装图纸建模插件。

S1.1、将电路图纸处理成仅包含直线和块两种类型的图元，将块从插件元件库中选择元件模型进行替换，并且保证直线与直线、直线与块之间的连接。

S1.2、执行插件中提供的相关命令进行线、块连接关系的预设。

S1.3、导出电路仿真引擎需要的逻辑关系数据文件；导出电子图纸需要的图元数据文件。

S2、将S1.3中导出的文件通过仿真软件提供的导入模块或者手动放置到指定位置。导入完成后，由仿真软件内置电路仿真引擎将解析逻辑关系数据文件中的所有元件的类型、连接关系、参数等。然后引擎使用广度、深度搜索算法根据元件连接关系从高压点(如蓄电池、外接电源等)开始寻找电路通路到低压点或断路为止，再依据程序内置的元器件工作原理(如继电器线圈有电流通路，则对应触点动作)，计算相关元器件元件状态。计算完成后将状态变化的元器件数据发送至电子图纸中进行呈现。

S3、按S1.3中导出的图元数据文件，在仿真程序内生成无状态电子图纸。每段线、每个块都有一个唯一的id，根据id将仿真计算引擎返回的数据对应到图纸上每个元件，将其状态(开闭状态等)及颜色变更呈现(有电为红色、无电为白色)。在图纸上选择任意元件对其进行操作，如选择空开，右键选择断开/闭合操作，计算引擎收到操作指令，将重新发起通路的查找与计算，最终将变化返回到电子图纸呈现。同时也可图纸上可右键选择任意元件维护元件的中文名称、别名，以便在故障诊断时快速匹配。

S4、在故障诊断模块，用户可任意选择或输入发生故障的部件(如某空调压缩机、M1等所有电路中存在的部件)，可选择性勾选已知的正常工作的部件(任何在电路图上存在的部件)，然后用户在电路图上进行故障发生前的操作，操作过程中仿真计算引擎实时计算并临时存储得电关系的树形数据结构对象，对故障现象发生的前电路状态进行还原；还原完成后，基于存储的得电关系数据对象，故障诊断引擎从故障现象部件所处节点位置开始往上递归查找，直至根节点或者正常状态部件的节点后则跳出或停止，最终推导过程中的部件均是可能的故障点；系统按照先观察再测量的原则(如推送能够直观查看状态的部件，再推送只能通过测量电压排查的部件)，并以二分查找法进行推送给用户，辅助用户快速排查、定位故障点。

本方法支持大批量图纸关联仿真及诊断，下面以实施例进行说明。

现已知用户在分别闭合K0、K1、K2后，HL1灯亮，HL2灯未亮。

第一步：还原电路(包括步骤S1-S3)

由电路仿真引擎及电子图纸还原电路逻辑及呈现还原结果。

如图1所示，初始图纸显示结果(红色表示有电压，白色表色无电压，蓝色表色零电压，绿色表示有电流)。

系统从BAT蓄电池正极开始寻找路径直至断路(K0)为止。高压路径仅有一条：BAT+>L1；

系统从BAT蓄电池负极开始寻找路径找到所有零电压等压点，低压点集合为：[L5]；得电关系如图2所示。

如图3所示，闭合K0后图纸状态为：K0左右两端连线为L1、L2，其中L1有电，L2无电。从L1开始寻找路径，直至断路(K1、K2)为止，路径更新为：

(1)BAT+>L1>K0>L2

得电关系更新为如图4所示。

如图5所示，闭合K1后图纸状态为：K1左右两端连线为L2、L3，其中L2有电，L3无电。从L2开始寻找路径，直至蓄电池负极，路径更新为：

(1)BAT+>L1>K0>L2>K1>L3>HL1>L5>BAT-

得电关系更新如图6所示。

如图7所示，闭合K2后图纸状态为：K2左右两端连线为L2、L4，其中L2有电，L4无电。从L2开始寻找路径，直至蓄电池负极，路径更新为：

(1)BAT+>L1>K0>L2>K1>L3>HL1>L5>BAT-

(2)BAT+>L1>K0>L2>K2>L4>HL2>L5>BAT-

得电关系更新为如图8所示。

第二步：故障诊断：

基于第一步存储的得电关系，由故障诊断引擎及进行故障诊断分析。

(1)已知HL2灯未亮，根据其得电关系表，递归推导其得电上级为：L4、K2、L2、K0、L1、BAT+，其得电上级均存在故障的可能性。

(2)已知HL1灯亮，根据其得电关系表，递归推导其得电上级为：L3、K1、L2、K0、L1、BAT+，其得电上级均应为正常无故障。

(3)从(1)结果中剔除(2)结果，剩余结果K2、L4存在故障可能性，并推送该结果告知用户从而进行下一步实物排查。

本发明中，由计算机根据电气路原理来阅读图纸中各电气路元器件的逻辑关系并自动计算，并将计算结果以可视化电子图纸呈现于仿真软件中，同时也可根据用户输入的故障现象，反推会导致该故障发生的可能性；为产品的检修培训及故障处置提供强有力的技术支撑，甚至不用再人工阅读图纸和电路逻辑。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电气仿真及电气故障诊断方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、图纸建模：在CAD平台将电气原理图纸进行标准化建模处理；

S2、电路仿真：将图纸建模完成后导出的数据读取到电路仿真引擎中，然后根据电气原理计算电路逻辑关系并输出结果；

S3、矢量化电子图纸：将电路仿真引擎计算后的结果实时呈现在电路图上；

S4、故障诊断：根据仿真引擎计算的电路逻辑关系并结合用户提供的其他已知条件，逆向查找推导可能存在的故障点。

2.根据权利要求1所述的一种电气仿真及电气故障诊断方法，其特征在于：所述步骤S1中建模处理时，任何电气元件都用插件图元库中的标准元器件模型进行替换并检查元件之间连接关系。

3.根据权利要求1所述的一种电气仿真及电气故障诊断方法，其特征在于：所述步骤S1中图纸建模的具体流程如下：

S11、将电路图纸处理成仅包含直线和块两种类型的图元，将块从插件元件库中选择元件模型进行替换，并且保证直线与直线、直线与块之间的连接；

S12、执行插件中提供的相关命令进行线、块连接关系的预设；

S13、导出电路仿真引擎需要的逻辑关系数据文件；导出电子图纸需要的图元数据文件。

4.根据权利要求1所述的一种电气仿真及电气故障诊断方法，其特征在于：所述步骤S2中电路仿真的具体流程为：

将图纸建模完成后导出的文件通过仿真软件提供的导入模块或者手动放置到指定位置；导入完成后，由仿真软件内置电路仿真引擎将解析逻辑关系数据文件中的所有元件的类型、连接关系、参数；然后电路仿真引擎使用广度、深度搜索算法根据元件连接关系从高压点开始寻找电路通路到低压点或断路为止，再依据程序内置的元器件工作原理，计算相关元器件元件状态，计算完成后将状态变化的元器件数据发送至电子图纸中进行呈现。

5.根据权利要求1所述的一种电气仿真及电气故障诊断方法，其特征在于：所述步骤S3中矢量化电子图纸的具体流程如下：

将图纸建模完成后导出的图元数据文件，在仿真程序内生成无状态电子图纸，每段线、每个块都设有一个唯一的id，根据id将仿真计算引擎返回的数据对应到图纸上每个元件，将其状态及颜色变更呈现，在图纸上选择任意元件对其进行操作，计算引擎收到操作指令，将重新发起通路的查找与计算，最终将变化返回到电子图纸呈现。

6.根据权利要求1所述的一种电气仿真及电气故障诊断方法，其特征在于：所述步骤S4中故障诊断的具体流程如下：

任意选择或输入发生故障的部件，选择性勾选已知的正常工作的部件，然后用户在电路图上进行故障发生前的操作，操作过程中仿真计算引擎实时计算并临时存储得电关系的树形数据结构对象，对故障现象发生的前电路状态进行还原；还原完成后，基于存储的得电关系数据对象，故障诊断引擎从故障现象部件所处节点位置开始往上递归查找，直至根节点或者正常状态部件的节点后则跳出或停止，最终推导过程中的部件均是可能的故障点。

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