CN115877104A - 一种ups逆变器卡件的故障诊断系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种UPS逆变器卡件的故障诊断系统和方法，包括：卡件烤机装置、采控模块、故障诊断模块、状态数据处理模块以及烤机监测模块；采控模块分别与卡件烤机装置、状态数据处理模块以及烤机监测模块连接，状态数据处理模块分别与故障诊断模块和烤机监测模块连接；采控模块根据测试指令和测试信息发送测试信号；卡件烤机装置根据所接收的测试指令和测试信号对待测逆变器卡件进行故障诊断测试；烤机监测模块根据实时诊断数据和历史烤机状态数据进行数据处理；状态数据处理模块存储及处理数据；故障诊断模块获取实时诊断数据进行故障诊断。本发明可对逆变器卡进行故障诊断，避免因逆变器卡件故障导致供电系统故障，提升供电系统的安全性和可靠性。

Description

一种UPS逆变器卡件的故障诊断系统和方法

技术领域

本发明涉及逆变器卡件的技术领域，更具体地说，涉及一种UPS逆变器卡件的故障诊断系统和方法。

背景技术

逆变器卡件作为整个逆变器运行的核心控制卡，在核电站系统中不可或缺，其作用是保证核电站系统的性能参数维持正常，保证电源转换之后输出定、低波形畸变率、高电压稳定度、效率、输入功率因数、输入谐波电流含量以及逆变与旁路转换时间正常等参数，是负载和合理利用市电的能力的重要保障。

故障诊断是指相关系统在维持工作环境的前提下，查明致使系统某种功能异常的原因或性质，差别该故障发生的部位或部件。故障诊断技术能及时、正确地诊断各种异常状态，及时地消除故障甚至预测是否将出现故障，使维修人员更为了解系统运行状态，使系统运行的安全性、可靠性和有效性得到提高，从而把故障带来的损失降到最低水平。运用检测监视、故障分析和性能评估等手段获得诊断对象的运行数据和信息，从而合理地使用达到获得更大经济效益的目的。

在核电领域，逆变器有差不可替代的作用，被广泛应用于核电站系统中，其在供电系统中的安全性、可靠性和经济性是核电厂赖以生存和发展的基础。而逆变器正常工作的核心依赖于逆变器控制卡的好坏，因此，需要对逆变器控制卡进行故障诊断，以及时发现逆变器卡件是否发生故障。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种UPS逆变器卡件的故障诊断系统和方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种UPS逆变器卡件的故障诊断系统，包括：卡件烤机装置、采控模块、故障诊断模块、状态数据处理模块以及烤机监测模块；

所述采控模块分别与所述卡件烤机装置、所述状态数据处理模块以及所述烤机监测模块连接，所述状态数据处理模块分别与所述故障诊断模块和所述烤机监测模块连接；

所述采控模块用于接收测试指令和测试信息，并根据所述测试指令和所述测试信息发送测试信号至所述卡件烤机装置，以及采集所述卡件烤机装置输出的实时诊断数据；

所述卡件烤机装置用于接入待测逆变器卡件，并根据所接收的测试指令和测试信号对所述待测逆变器卡件进行故障诊断测试，以及对所述待测逆变器卡件的实时诊断数据进行采集并发送给所述采控模块；

所述烤机监测模块用于获取所述采控模块采集的实时诊断数据并从所述状态数据处理模块中获取历史烤机状态数据，以及根据所述实时诊断数据和所述历史烤机状态数据进行数据处理后输出烤机监测数据；

所述状态数据处理模块用于存储所述卡件烤机装置输出的实时诊断数据、历史输入输出状态数据、所述烤机监测数据、故障诊断分析的中间数据以及故障诊断分析的结果数据；

所述故障诊断模块用于通过所述状态数据处理模块获取所述实时诊断数据，并结合诊断分析案例库中与所述待测逆变器卡件对应的分析案例对所述待测逆变器卡件进行故障诊断，并将故障诊断分析的中间数据和故障诊断分析的结果数据发送给所述状态数据处理模块。

在本发明所述的UPS逆变器卡件的故障诊断系统中，所述故障诊断系统还包括：与所述采控模块连接的仿真分析模块；

所述仿真分析模块用于对逆变器卡件的正常状态和故障状态进行仿真，获得正常状态仿真分析案例以及故障状态仿真分析案例，并将所述正常状态仿真分析案例和所述故障状态仿真分析案例发送至所述诊断分析案例库。

在本发明所述的UPS逆变器卡件的故障诊断系统中，所述仿真分析模块对所述逆变器卡件的仿真包括：在线仿真和离线仿真；

所述在线仿真包括：在所述逆变器卡件的历史正常运行模式或者任一种故障模式下，通过所述采控模块、所述状态数据处理模块和所述烤机监测模块实时采集所述卡件烤机装置的输入输出信号，并对所述逆变器卡件的当前状态进行实时在线建模，根据所构建的仿真模型进行仿真，并获得对应的正常状态仿真分析案例或者故障状态仿真分析案例；

所述离线仿真包括：在所述逆变器卡件的历史正常运行模式或者任一种故障模式下，通过所述状态数据处理模块获取所述逆变器卡件的历史数据，并基于所述历史数据对所述逆变器卡件的进行离线建模，根据所构建的仿真模型进行仿真，并获得对应的正常状态仿真分析案例或者故障状态仿真分析案例。

在本发明所述的UPS逆变器卡件的故障诊断系统中，所述仿真模型包括：标准仿真模型和故障仿真模型；

所述标准仿真模型为可实现与所述逆变器卡件正常工作时相同的功能的仿真模型；

所述故障仿真模型为无法实现所述逆变器卡件正常工作时的功能的仿真模型。

在本发明所述的UPS逆变器卡件的故障诊断系统中，还包括：数据库模块；

所述数据库模块用于存储所述诊断分析案例库；所述诊断分析案例库用于存储所述故障诊断分析模块生成的故障诊断分析案例、所述仿真分析模块仿真得到的正常状态仿真分析案例、所述故障状态仿真分析案例，以及在所述故障诊断模块进行故障诊断过程中向所述故障诊断模块提供故障诊断数据、在所述仿真分析模块进行仿真分析时向所述仿真分析模块提供仿真分析数据。

在本发明所述的UPS逆变器卡件的故障诊断系统中，还包括：与客户端进行通信的前置机；

所述前置机用于接收存储测试用例，并对所述测试用例进行解析后，生成所述测试指令和所述测试信息，并将所述测试指令和所述测试信息下发给所述采控模块，以及将故障诊断分析的中间数据、故障诊断分析的结果数据以及测试数据发送给客户端。

在本发明所述的UPS逆变器卡件的故障诊断系统中，还包括：供电模块；

所述供电模块用于给所述卡件烤机装置和所述采控模块提供供电信号，以及向所述卡件烤机装置和/或所述采控模块提供用于测试所述待测逆变器卡件的测试数据。

本发明还提供一种UPS逆变器卡件的故障诊断方法，包括以下步骤：

将待测逆变器卡件接入卡件烤机装置中；

采控模块接收测试指令和测试信息，并根据所述测试指令和所述测试信息发送测试信号至所述卡件烤机装置；

所述卡件烤机装置中的待测逆变器卡件根据所述测试信号进行故障诊断测试；

所述采控模块采集所述卡件烤机装置输出的实时诊断数据；

故障诊断分析模块根据所述实时诊断数据对所述待测逆变卡件进行故障诊断。

在本发明所述的UPS逆变器卡件的故障诊断方法中，所述将待测逆变器卡件接入卡件烤机装置中之前包括：

对系统电源进行检查；

获取系统电源数据；

根据所述系统电源数据判断所述系统电源是否合格；

若合格，则将所述待测逆变器卡件接入所述卡件烤机装置中；

若不合格，则确定系统电源的故障原因，并根据所述故障原因进行故障排查；

在故障排查后，将所述待测逆变器卡件接入所述卡件烤机装置中。

在本发明所述的UPS逆变器卡件的故障诊断方法中，所述采控模块接收测试指令和测试信息，并根据所述测试指令和所述测试信息发送测试信号至所述卡件烤机装置之前包括：

获取所述待测逆变器卡件的卡件信息；

根据所述卡件信息确定与所述待测逆变器卡件对应的硬件信号；

根据所述硬件信号向所述待测逆变器卡件提供硬件信号；

判断所提供的硬件信号是否正确；

若正确，向所述采控模块下发测试指令和测试信息；

若不正确，重新向所述待测逆变器卡件提供硬件信号。

在本发明所述的UPS逆变器卡件的故障诊断方法中，所述方法还包括：

前置机接收客户端下发的测试用例；

所述前置机对所述测试用例进行解析后，生成所述测试指令和所述测试信息；

所述前置机将所述测试指令和所述测试信息发送给所述采控模块。

在本发明所述的UPS逆变器卡件的故障诊断方法中，所述故障诊断分析模块根据所述实时诊断数据对所述待测逆变卡件进行故障诊断包括：

状态数据处理模块接收所述采控模块发送的所述实时诊断数据并存储；

所述故障诊断分析模块从所述状态数据处理模块中提取所述实时诊断数据；

所述故障诊断分析模块根据所述实时诊断数据，并结合诊断分析案例库中与所述待测逆变器卡件对应的分析案例对所述待测逆变器卡件进行故障诊断；

所述故障诊断分析模块将故障诊断分析的中间数据和故障诊断分析的结果数据发送给所述状态数据处理模块。

在本发明所述的UPS逆变器卡件的故障诊断方法中，所述故障诊断分析模块根据所述实时诊断数据，并结合诊断分析案例库中与所述待测逆变器卡件对应的分析案例对所述待测逆变器卡件进行故障诊断包括：

所述故障诊断分析模块对所述实时诊断数据进行处理，获得输入输出典型值；

根据所述输入输出典型值对所述待测逆变器进行异常判断；

在异常判断结束后，保存试验数据；

根据所述试验数据对所述待测逆变器卡件进行故障诊断。

在本发明所述的UPS逆变器卡件的故障诊断方法中，所述根据所述输入输出典型值对所述待测逆变器进行异常判断包括：

判断所述输入输出典型值是否大于预设值；

若是，则停止试验，并记录异常原因；

若否，则判断所述输入输出典型值是否达到报警值；

若达到报警值，则判断当前状态是否可忽略；

若当前状态不可忽略，则停止试验并记录异常原因；

若当前状态可忽略，则记录所述待测逆变器卡件的测试信号并保存试验数据；

若没有达到报警值，则记录所述待测逆变器卡件的测试信号并保存试验数据。

在本发明所述的UPS逆变器卡件的故障诊断方法中，所述根据所述试验数据对所述待测逆变器卡件进行故障诊断包括：

根据所述试验数据判断所述待测逆变器卡件是否故障卡件；

若是，则从诊断分析案例库中获取与所述待测逆变器卡件对应的分析案例；

基于所述对应的分析案例确定所述待测逆变器卡件的故障原因；

生成故障诊断分析的结果数据及故障诊断实验报告。

在本发明所述的UPS逆变器卡件的故障诊断方法中，所述方法还包括：

若在所述诊断分析案例库中没有与所述待测逆变器卡件对应的分析案例，则根据所述待测逆变器卡件的当前诊断结果生成新的故障诊断分析案例；

将所述新的故障诊断分析案例存储至所述诊断分析案例库中。

实施本发明的UPS逆变器卡件的故障诊断系统和方法，具有以下有益效果：包括：卡件烤机装置、采控模块、故障诊断模块、状态数据处理模块以及烤机监测模块；采控模块分别与卡件烤机装置、状态数据处理模块以及烤机监测模块连接，状态数据处理模块分别与故障诊断模块和烤机监测模块连接；采控模块根据测试指令和测试信息发送测试信号；卡件烤机装置根据所接收的测试指令和测试信号对待测逆变器卡件进行故障诊断测试；烤机监测模块根据实时诊断数据和历史烤机状态数据进行数据处理；状态数据处理模块存储及处理数据；故障诊断模块获取实时诊断数据进行故障诊断。本发明可对逆变器卡进行故障诊断，避免因逆变器卡件故障导致供电系统故障，提升供电系统的安全性和可靠性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例提供的UPS逆变器卡件的故障诊断系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的UPS逆变器卡件的故障诊断方法的流程示意图；

图3是本发明提供的UPS逆变器卡件的故障诊断方法一具体实施例的流程示意图。

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。

参考图1，本发明提供了一种UPS逆变器卡件的故障诊断系统。该UPS逆变器卡件的故障诊断系统包括：卡件烤机装置10、采控模块20、故障诊断模块40、状态数据处理模块50以及烤机监测模块60。采控模块20分别与卡件烤机装置10、数据处理模块50以及烤机监测模块60连接，状态数据处理模块50分别与故障诊断模块40和烤机监测模块60连接。

其中，采控模块20用于接收测试指令和测试信息，并根据测试指令和测试信息发送测试信号至卡件烤机装置10，以及采集卡件烤机装置10输出的实时诊断数据。具体的，该采控模块20主要用于对卡件烤机装置10进行测试或者试验控制，并实时采集待测逆变器卡件的实时诊断数据或者实时测试数据。其中，整个故障诊断系统的诊断数据、测试数据或者试验数据等均由采控模块20进行采集获取。

卡件烤机装置10用于接入待测逆变器卡件，并根据所接收的测试指令和测试信号对待测逆变器卡件进行故障诊断测试，以及对待测逆变器卡件的实时诊断数据进行采集并发送给采控模块20。进一步地，一些实施例中，该卡件烤机装置10包括：适配器。其中，该适配器用于将待测逆变器卡件接入卡件烤机装置10中，以完成信号的注入和采集。通过设置该适配器，可以将不同的待测逆变器卡件接入卡件烤机装置10中，以实现对待测逆变器卡件进行故障诊断或者对待测逆变器卡件进行测试、试验等，同时在待测逆变器卡件进行故障诊断、测试或者试验时，实时采集待测逆变器卡件的实时诊断数据、实时测试数据或者实时试验数据等。

进一步地，本发明实施例中，卡件烤机装置10不仅可以在进行故障诊断时通过适配器接入待测逆变器卡件，也可以在进行烤机监测、仿真分析等阶段通过适配器将待测逆变器卡件接入系统中，从而实现对应阶段的信号注入、采集等。

烤机监测模块60用于获取采控模块20采集的实时诊断数据并从状态数据处理模块50中获取历史烤机状态数据，以及根据实时诊断数据和历史烤机状态数据进行数据处理后输出烤机监测数据。具体的，该烤机监测模块60可以从采控模块20中获取实时烤机数据(包括实时诊断数据、实时测试数据或者实时试验数据)，也可以从状态数据处理模块50中查询历史烤机状态数据等。通过获取实时数据和历史数据进行比对处理，可以获知待测逆变器卡件的当前状态，实现对待测逆变器卡件的状态监测，同时还将所得到烤机监测数据发送给状态数据处理模块50。

状态数据处理模块50用于存储卡件烤机装置10输出的实时诊断数据、历史输入输出状态数据、烤机监测数据、故障诊断分析的中间数据以及故障诊断分析的结果数据。具体的，该状态数据处理模块50通过采控模块20接收待测逆变器卡件的实时诊断数据并对实时诊断数据进行相应处理(如清洗数据、缺失处理等)后进行存储，而且，该状态数据处理模块50还用于存储历史的输入输出状态数据、故障诊断模块40在故障诊断分析过程的中间数据和结果数据。进一步地，该状态数据处理模块50还用于存储待测逆变器卡件的测试数据、试验数据等，以及存储仿真数据。

故障诊断模块40用于通过状态数据处理模块50获取实时诊断数据，并结合诊断分析案例库中与待测逆变器卡件对应的分析案例对待测逆变器卡件进行故障诊断，并将故障诊断分析的中间数据和故障诊断分析的结果数据发送给状态数据处理模块50。

进一步地，该UPS逆变器卡件的故障诊断系统还包括：供电模块80；该供电模块80用于给故障诊断系统供电。具体的，该供电模块80可以向卡件烤机装置10和采控模块20提供工作所需要的交流电源和直流电源。进一步地，该供电模块80还可以根据测试用例向卡件烤机装置10和/或采控模块20提供相应的测试数据。即该供电模块80可以向卡件烤机装置10和/或采控模块20提供用于测试待测逆变器卡件的测试数据。其中，测试数据可以包括但不限于用于调试的调试电压和/或调试电流，用于模拟仿真的电压和/或电流信号，用于故障诊断的测试电压和/或测试电流。例如，在对卡件烤机装置10进行调试时，可以通过该供电模块80向卡件烤机装置10提供用于调试卡件烤机装置10的调试电压和/或调试电流。或者，在进行模拟仿真时，可以通过该供电模块80向卡件烤机装置10和采控模块20提供用于模拟仿真的电压和/或电流信号。

进一步地，如图1所示，该UPS逆变器卡件的故障诊断系统还包括：与采控模块20连接的仿真分析模块30。该仿真分析模块30用于对逆变器卡件的正常状态和故障状态进行仿真，获得正常状态仿真分析案例以及故障状态仿真分析案例，并将正常状态仿真分析案例和故障状态仿真分析案例发送至诊断分析案例库。另外，本发明实施例中，该仿真分析模块30还可以根据更新指令或者修正指令对仿真模型进行更新和修正。

其中，该仿真分析模块30对逆变器卡件的仿真包括：在线仿真和离线仿真。通过在线仿真和离线仿真，可以实现对诊断分析案例库的扩充；即诊断分析案例库的扩充主要是通过仿真建模来建立实现的，而仿真建模主要包括在线仿真建模和离线仿真建模，两者相互结合共同丰富诊断分析案例库。

本发明实施例中，在线仿真包括：在逆变器卡件的历史正常运行模式或者任一种故障模式下，通过采控模块20、状态数据处理模块50和烤机监测模块60实时采集卡件烤机装置10的输入输出信号，并对逆变器卡件的当前状态进行实时在线建模，根据所构建的仿真模型进行仿真，并获得对应的正常状态仿真分析案例或者故障状态仿真分析案例。在线仿真主要在已知逆变器卡件为正常或者某种故障模式下时，通过仿真分析模块30模拟乘除组件在仪控系统中工作的实际工况，借助状态数据处理模块50、烤机监测模块60、卡件烤机装置10、采控模块20等实时采集逆变器卡件的输入输出信号，对此时的逆变器卡件的状态进行实时在线仿真，并生成相应的案例存入诊断分析案例库中。

本发明实施例中，离线仿真包括：在逆变器卡件的历史正常运行模式或者任一种故障模式下，通过状态数据处理模块50获取逆变器卡件的历史数据，并基于历史数据对逆变器卡件的进行离线建模，根据所构建的仿真模型进行仿真，并获得对应的正常状态仿真分析案例或者故障状态仿真分析案例。

具体的，离线仿真主要是依靠PSPICE仿真软件对逆变器卡件进行离线仿真。其中，通过获取逆变器卡件的工作原理、运行机理以及组件上各个元器件的参数后，根据逆变器卡件的工作原理、运行机理以及组件上各个元器件的参数搭建相应的电路模型，若在PSPICE的元器件库中无法找到对应的元器件，则采用功能一样(或者相当)的器件或者模型进行替代。其中，所搭建的电路模型包括：标准仿真模型和故障仿真模型。

具体的，本发明实施例中，标准仿真模型为可实现与逆变器卡件正常工作时相同的功能的仿真模型。标准仿真模型即该仿真模型可实现与逆变器卡件正常工作时一样的功能，得到正确的输出响应，且各个功能模块部分输出的电压电流波形与逆变器卡件正常工作时的电压电流波形相同。其中，所建立的标准仿真模型作为逆变器卡件正常状态案例存储诊断分析安全库中。

在进行标准案例仿真时，先确定待仿真的逆变器卡件类型，然后，调取该逆变器卡件的PSPICE标准仿真模型或者直接使用正常实用逆变器卡件，模拟待仿真的逆变器卡件的正常工作状态，得到该待仿真的逆变器卡件对应正常工况下的标准波形，该标准波形即为该待仿真的逆变器卡件正常工作状态的特征性描述文件，对为该待仿真的逆变器卡件正常工作状态下的相应输出特性进行了描述，该标准波形可以作为在线仿真的依据。

进一步地，在进行标准案例仿真时，还可以根据待仿真的逆变器卡件所在的系统中的控制功能，确定其输出波形为标准的交流电压波形，通过对待仿真的逆变器卡件在正常工况下的输出监测，确定共最终输出电压波形，其中，该最终输出电压波形即为逆变器在该对应控制功能中的标准波形，其可以作为故障波形的对比参考。若逆变器卡件运行状态下测得的输出波形与标准波形不同，则可初步判断逆变器卡件处于故障状态。

本发明实施例中，故障仿真模型为无法实现逆变器卡件正常工作时的功能的仿真模型。故障仿真模型即该仿真模型无法实现卡件正常工作时的功能，其故障模式主要是卡件在实际工况中所经常发生的、易发生的、能被观察测量的故障现象的表现形式，主要体现在逆变器卡件中某个元器件发生断路、短路、参数漂移等异常情况上。

而该故障仿真模型也是建立在得到标准仿真模型的基础之上，通过以对标准仿真模型中某一个元器件进行故障设置的形式来模拟逆变器卡件的相关故障工况，在保障故障仿真模型中该确定故障为唯一故障的情况下，得到在该已知故障模式下逆变器卡件上各个监测点的输入输出信号，从而建立起该已知故障模式的故障案例库，为逆变器卡件后续的故障诊断分析提供数据支撑。其中，由于PSPICE仿真软件并没有故障元器件模型，因此故障的设置通常是对仿真模型中元器件的参数进行手动修改或对元器件进行手动短路、断开等方式进行设置。

具体来说，对逆变器卡件进行故障案例仿真分析是实现故障诊断的前提，通过变化输入激励信号，得到输出响应，根据逆变器卡件外观上的可视化现象，确定标准工况下的给定，从而在故障诊断的过程中，通过施加变化的输入激励和固定的给定，依据输出响应的特征甄别故障点。

故障案例仿真的思路围绕后期故障定位的目标来展开，大体按三步层层推进：

第一步、逆变器卡件供电电源正常是保证逆变器卡件正常工作的前提，因此必须对具备供电功能的逆变器卡件进行仿真。包括直流回路、交流回路的供电，直流回路一般为逆变器卡件的数字芯片供电，交流回路一般直接为下一级系统功能供电。通过仿真确保逆变器卡件供电电源发生异常时能快速诊断。

第二步、在逆变器卡件供电电源正常时，可对逆变器卡件的功能模块进行仿真，通过仿真确保在逆变器卡件故障时，能定位到逆变器卡件的功能电路模块，包括脉冲驱动功能、电压幅值报警功能、电压频率检测功能、负载保护功能等。

第三步、在定位到具体逆变器卡件的功能故障电路时，通过以元器件为对象的仿真，确保装置能实现元器件级别的诊断，如电阻开路、电容开路、电容短路、半导体击穿、集成电路故障、变压器故障、继电器故障等。

故障案例仿真与标准案例仿真基本思想一致，区别在于其调用的仿真模型有所不同。故障案例仿真确定待仿真的逆变器卡件类型后，获取该逆变器卡件类型所有的故障模式，根据选择的故障模式，系统调用对应的故障仿真模型进行仿真，通过注入故障模式，模拟逆变器卡件故障，得到该故障案例的对应故障波形。故障案例对应的故障波形即为该故障案例的特征性描述文件，对该故障案例下的逆变器卡件相应输出特性进行了描述，为逆变器卡件故障诊断提供依据。

需要说明的是，PSPICE没有故障元件的模型库，因此，本发明实施例中，可以通过对元器件进行故障建模仿真，得到逆变器卡件的故障案例。具体的，电子元器件作为逆变器卡件的构成部分，其故障主要由元器件开路、短路、参数漂移造成，因而建立故障模型时，主要采用修改参数和元器件短路或断开的方式进行，通过设置故障参数来模拟逆变器卡件故障，用于逆变器卡件的故障诊断。此外，逆变器卡件的工作电源直接由外部提供，因此，实际仿真时可实行独立仿真方案，以逆变器卡件为对象，在确保工作电源正常供电的前提下，输入按固定步长变化的电压或电流激励源信号，模拟系统的不同运行工况，从而获取标准状态下的给定。

对于逆变器卡件故障状态仿真，可以根据不同的卡件故障模式，设置逆变器卡件中部分元器件的参数或屏蔽电路中某个元器件，测量逆变器卡件输出信号的仿真结果，可分析出元器件对逆变器卡件工作状态的影响，达到逆变器卡件故障仿真的目的，同时可以积累元器件故障状态，作为逆变器卡件故障诊断的用例。

逆变器卡件故障的起源通常是逆变器卡件内部某个元器件损坏或老化进而影响整个逆变器卡件的功能，而这类对逆变器卡件电路性能影响较大的元器件统称为敏感器件。敏感器件主要包括两部分，一部分是在以往诊断维修中发现的经常性发生故障的元器件，另一部分则是在对逆变器卡件工作原理分析中，发现对模块功能实现影响较大且故障率较大的重要元器件，在这些敏感器件处及各功能模块处设置相应的监测点，获取逆变器卡件在正常或故障模式下各敏感器件的状态，为后续的案例库生成提供有力支撑。逆变器卡件故障状态仿真是针对逆变器卡件上各种易发生的故障模式进行模拟仿真。而其易发生的故障几乎都是由逆变器卡件上的敏感器件故障所引起的。模拟逆变器卡件的各种故障模式主要通过模拟逆变器卡件上各个敏感器件的故障来进行的，利用PSPICE手动对敏感器件的参数进行修改设置，完成其故障模式的设定。

进一步地，本发明实施例中，该UPS逆变器卡件的故障诊断系统还包括：数据库模块70。

数据库模块70用于存储诊断分析案例库；诊断分析案例库用于存储故障诊断分析模块生成的故障诊断分析案例、仿真分析模块30仿真得到的正常状态仿真分析案例、故障状态仿真分析案例，以及在故障诊断模块40进行故障诊断过程中向故障诊断模块40提供故障诊断数据、在仿真分析模块30进行仿真分析时向仿真分析模块30提供仿真分析数据。

进一步地，本发明实施例中，该UPS逆变器卡件的故障诊断系统还包括：与客户端进行通信的前置机100。

前置机100用于接收存储测试用例，并对测试用例进行解析后，生成测试指令和测试信息，并将测试指令和测试信息下发给采控模块20，以及将故障诊断分析的中间数据、故障诊断分析的结果数据以及测试数据发送给客户端。其中，测试用例包括：烤机测试用例、仿真测试用例、故障诊断测试用例。其中，测试用例包括：测试参数、测试步骤、测试条件、测试流程等。前置机100通过与客户端进行通信，对测试用例进行接收的解析后，得到对应的测试指令和测试信息，并将所得到的测试指令和测试信息下发给采控模块20。进一步地，前置机100还将采控模块20所采集的测试数据、诊断数据上传给客户端。

通过设置该前置机100，可以实现控制、展示界面等功能，还可以实现设备信息、逆变器信息等管理功能。

参考图2，图2为本发明提供的UPS逆变器卡件的故障诊断方法一优选实施例的流程示意图。该UPS逆变器卡件的故障诊断方法可以通过本发明实施例公开的USP逆变器卡件的故障诊断系统实现UPS逆变器卡件的故障诊断。

具体的，如图2所示，该UPS逆变器卡件的故障诊断方法包括以下步骤：

步骤S201、将待测逆变器卡件接入卡件烤机装置10中。

进一步地，将待测逆变器卡件接入卡件烤机装置10中之前包括：对系统电源进行检查；获取系统电源数据；根据系统电源数据判断系统电源是否合格；若合格，则将待测逆变器卡件接入卡件烤机装置10中；若不合格，则确定系统电源的故障原因，并根据故障原因进行故障排查；在故障排查后，将待测逆变器卡件接入卡件烤机装置10中。

步骤S202、采控模块20接收测试指令和测试信息，并根据测试指令和测试信息发送测试信号至卡件烤机装置10。

进一步地，采控模块20接收测试指令和测试信息，并根据测试指令和测试信息发送测试信号至卡件烤机装置10之前包括：获取待测逆变器卡件的卡件信息；根据卡件信息确定与待测逆变器卡件对应的硬件信号；根据硬件信号向待测逆变器卡件提供硬件信号；判断所提供的硬件信号是否正确；若正确，向采控模块20下发测试指令和测试信息；若不正确，重新向待测逆变器卡件提供硬件信号。

进一步地，本发明实施例中，测试指令和测试信息可以通过以下步骤得到：前置机100接收客户端下发的测试用例；前置机100对测试用例进行解析后，生成测试指令和测试信息；前置机100将测试指令和测试信息发送给采控模块20。

步骤S203、卡件烤机装置10中的待测逆变器卡件根据测试信号进行故障诊断测试。

步骤S204、采控模块20采集卡件烤机装置10输出的实时诊断数据。

步骤S205、故障诊断分析模块根据实时诊断数据对待测逆变卡件进行故障诊断。

具体的，本发明实施例中，故障诊断分析模块根据实时诊断数据对待测逆变卡件进行故障诊断包括：状态数据处理模块50接收采控模块20发送的实时诊断数据并存储；故障诊断分析模块从状态数据处理模块50中提取实时诊断数据；故障诊断分析模块根据实时诊断数据，并结合诊断分析案例库中与待测逆变器卡件对应的分析案例对待测逆变器卡件进行故障诊断；故障诊断分析模块将故障诊断分析的中间数据和故障诊断分析的结果数据发送给状态数据处理模块50。

进一步地，故障诊断分析模块根据实时诊断数据，并结合诊断分析案例库中与待测逆变器卡件对应的分析案例对待测逆变器卡件进行故障诊断包括：故障诊断分析模块对实时诊断数据进行处理，获得输入输出典型值；根据输入输出典型值对待测逆变器进行异常判断；在异常判断结束后，保存试验数据；根据试验数据对待测逆变器卡件进行故障诊断。

其中，根据输入输出典型值对待测逆变器进行异常判断包括：判断输入输出典型值是否大于预设值；若是，则停止试验，并记录异常原因；若否，则判断输入输出典型值是否达到报警值；若达到报警值，则判断当前状态是否可忽略；若当前状态不可忽略，则停止试验并记录异常原因；若当前状态可忽略，则记录待测逆变器卡件的测试信号并保存试验数据；若没有达到报警值，则记录待测逆变器卡件的测试信号并保存试验数据。

本发明实施例中，根据试验数据对待测逆变器卡件进行故障诊断包括：根据试验数据判断待测逆变器卡件是否故障卡件；若是，则从诊断分析案例库中获取与待测逆变器卡件对应的分析案例；基于对应的分析案例确定待测逆变器卡件的故障原因；生成故障诊断分析的结果数据及故障诊断实验报告。

进一步地，若在诊断分析案例库中没有与待测逆变器卡件对应的分析案例，则根据待测逆变器卡件的当前诊断结果生成新的故障诊断分析案例；将新的故障诊断分析案例存储至诊断分析案例库中。

在一个具体实施例中，如图3所示，图3中的卡件即为待测逆变器件件。具体的，在对待测逆变器卡件进行故障诊断时，先进行系统电源检查，若合格直接将待测逆变器卡件通过适配器插入卡件烤机装置10中；若系统电源检查不合格，则查找不合格原因，并排除故障，在排除故障后将待测逆变器卡件通过适配器插入卡件烤机装置10中(即将卡件插入适配器板卡)。

在待测逆变器卡件插入卡件烤机装置10后，选择与待测逆变器卡件对应的硬件信号并输入，检查输入的硬件信号是否正确，若不正确重新选择硬件信号；若正确，则启动故障诊断测试用例(测试用户由前置进行解析下发给采控模块20)并开始试验(即故障诊断)，在进行试验过程中，通过采控模块20采集待测逆变器卡件的输入输出典型值，并判断输入输出典型值是否达到预设值，若输入输出典型值达到预设值，则停止试验，并记录异常原因；若输入输出典型值没有达到预设值，则判断输入输出值是否达到报警值，若输入输出值达到报警值，则判断当前的状态是否可以忽略，若可以忽略，则记录待测逆变器卡件当前的响应信号；若不可以忽略，则停止试验，并记录异常原因；若输入输出值没有达到报警值，则记录待测逆变器卡件当前的响应信号。

在完成待测逆变器卡件当前的响应信号的记录后，继续进行试验，并在试验结束后，保证试验数据。然后，根据所保存的试验数据判断待测逆变器卡件是否为故障卡件，若待测逆变器卡件为故障卡件，则从诊断分析案例库中进行故障案例调用，若在诊断分析案例库中可以查找到与待测逆变器卡件对应的故障案例，则调用该对应的故障案例，并根据所调用的故障安全找出对应的故障原因，得出试验结论，并生成故障诊断试验报告，最后取出待测逆变器卡件，恢复试验设备，完成故障诊断试验。若在诊断分析案例库中没有查找到与该待测逆变器卡件对应的故障案例，则将该待测逆变器卡件的当前数据形成新的故障案例，并存储诊断分析案例库中。

进一步地，若判断该待测逆变器卡件不是故障卡件，则进一步判断是否需要继续进行故障诊断，如果需要，则重新选择硬件信号，并根据重新选择的硬件信号重新进行试验；如果不需要，则形成试验结论，并生成相应的故障诊断试验报告后输出。

需要说明的是，本发明实施例中，进行待测逆变器卡件故障诊断时，将待测逆变器卡件实际运行时的波形曲线与无故障波形曲线进行对比，若出现偏差，则初步认定待测逆变器卡件出现故障，再通过比对诊断分析案例库中对应的故障案例中的故障波形，查找出故障位置和故障原因，得到故障诊断结论。

本发明设计了一整套集烤机、仿真、故障诊断为一体的UPS逆变器卡件的故障诊断系统，解决目前单一手段无法对逆变器卡进行完善故障诊断的现状。所实现功能主要是运用软硬件协调搭配的平台实现对逆变器核心控制卡件的硬件测试、仿真模拟和故障诊断功能，用以识别控制卡件的故障隐患，进行卡件故障检查和故障先兆判断。进一步地，该UPS逆变器卡件的故障诊断系统，不仅能模拟逆变器卡件正常工况下的运行状态，还结合真实地模拟逆变器卡件电路、敏感元器件故障状态下的运行状态，并对相关参数进行测量反馈给用户，在实现故障定位的基础上，为个体专家以及维修人员提供相关知识指导。

本发明的UPS逆变器卡件的故障诊断系统和方法可以及时、正确地诊断各种异常状态，及时地消除故障甚至预测是否将出现故障，使维修人员更为了解系统运行状态，使系统运行的安全性、可靠性和有效性得到提高，从而把故障带来的损失降到最低水平。运用检测监视、故障分析和性能评估等手段获得诊断对象的运行数据和信息，从而合理地使用达到获得更大经济效益的目的。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (16)

1.一种UPS逆变器卡件的故障诊断系统，其特征在于，包括：卡件烤机装置、采控模块、故障诊断模块、状态数据处理模块以及烤机监测模块；

所述采控模块分别与所述卡件烤机装置、所述状态数据处理模块以及所述烤机监测模块连接，所述状态数据处理模块分别与所述故障诊断模块和所述烤机监测模块连接；

所述采控模块用于接收测试指令和测试信息，并根据所述测试指令和所述测试信息发送测试信号至所述卡件烤机装置，以及采集所述卡件烤机装置输出的实时诊断数据；

所述卡件烤机装置用于接入待测逆变器卡件，并根据所接收的测试指令和测试信号对所述待测逆变器卡件进行故障诊断测试，以及对所述待测逆变器卡件的实时诊断数据进行采集并发送给所述采控模块；

所述烤机监测模块用于获取所述采控模块采集的实时诊断数据并从所述状态数据处理模块中获取历史烤机状态数据，以及根据所述实时诊断数据和所述历史烤机状态数据进行数据处理后输出烤机监测数据；

所述状态数据处理模块用于存储所述卡件烤机装置输出的实时诊断数据、历史输入输出状态数据、所述烤机监测数据、故障诊断分析的中间数据以及故障诊断分析的结果数据；

所述故障诊断模块用于通过所述状态数据处理模块获取所述实时诊断数据，并结合诊断分析案例库中与所述待测逆变器卡件对应的分析案例对所述待测逆变器卡件进行故障诊断，并将故障诊断分析的中间数据和故障诊断分析的结果数据发送给所述状态数据处理模块。

2.根据权利要求1所述的UPS逆变器卡件的故障诊断系统，其特征在于，所述故障诊断系统还包括：与所述采控模块连接的仿真分析模块；

所述仿真分析模块用于对逆变器卡件的正常状态和故障状态进行仿真，获得正常状态仿真分析案例以及故障状态仿真分析案例，并将所述正常状态仿真分析案例和所述故障状态仿真分析案例发送至所述诊断分析案例库。

3.根据权利要求2所述的UPS逆变器卡件的故障诊断系统，其特征在于，所述仿真分析模块对所述逆变器卡件的仿真包括：在线仿真和离线仿真；

所述在线仿真包括：在所述逆变器卡件的历史正常运行模式或者任一种故障模式下，通过所述采控模块、所述状态数据处理模块和所述烤机监测模块实时采集所述卡件烤机装置的输入输出信号，并对所述逆变器卡件的当前状态进行实时在线建模，根据所构建的仿真模型进行仿真，并获得对应的正常状态仿真分析案例或者故障状态仿真分析案例；

所述离线仿真包括：在所述逆变器卡件的历史正常运行模式或者任一种故障模式下，通过所述状态数据处理模块获取所述逆变器卡件的历史数据，并基于所述历史数据对所述逆变器卡件的进行离线建模，根据所构建的仿真模型进行仿真，并获得对应的正常状态仿真分析案例或者故障状态仿真分析案例。

4.根据权利要求3所述的UPS逆变器卡件的故障诊断系统，其特征在于，所述仿真模型包括：标准仿真模型和故障仿真模型；

所述标准仿真模型为可实现与所述逆变器卡件正常工作时相同的功能的仿真模型；

所述故障仿真模型为无法实现所述逆变器卡件正常工作时的功能的仿真模型。

5.根据权利要求2所述的UPS逆变器卡件的故障诊断系统，其特征在于，还包括：数据库模块；

所述数据库模块用于存储所述诊断分析案例库；所述诊断分析案例库用于存储所述故障诊断分析模块生成的故障诊断分析案例、所述仿真分析模块仿真得到的正常状态仿真分析案例、所述故障状态仿真分析案例，以及在所述故障诊断模块进行故障诊断过程中向所述故障诊断模块提供故障诊断数据、在所述仿真分析模块进行仿真分析时向所述仿真分析模块提供仿真分析数据。

6.根据权利要求1所述的UPS逆变器卡件的故障诊断系统，其特征在于，还包括：与客户端进行通信的前置机；

所述前置机用于接收存储测试用例，并对所述测试用例进行解析后，生成所述测试指令和所述测试信息，并将所述测试指令和所述测试信息下发给所述采控模块，以及将故障诊断分析的中间数据、故障诊断分析的结果数据以及测试数据发送给客户端。

7.根据权利要求1-6任一项所述的UPS逆变器卡件的故障诊断系统，其特征在于，还包括：供电模块；

所述供电模块用于给所述卡件烤机装置和所述采控模块提供供电信号，以及向所述卡件烤机装置和/或所述采控模块提供用于测试所述待测逆变器卡件的测试数据。

8.一种UPS逆变器卡件的故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

将待测逆变器卡件接入卡件烤机装置中；

采控模块接收测试指令和测试信息，并根据所述测试指令和所述测试信息发送测试信号至所述卡件烤机装置；

所述卡件烤机装置中的待测逆变器卡件根据所述测试信号进行故障诊断测试；

所述采控模块采集所述卡件烤机装置输出的实时诊断数据；

故障诊断分析模块根据所述实时诊断数据对所述待测逆变卡件进行故障诊断。

9.根据权利要求8所述的UPS逆变器卡件的故障诊断方法，其特征在于，所述将待测逆变器卡件接入卡件烤机装置中之前包括：

对系统电源进行检查；

获取系统电源数据；

根据所述系统电源数据判断所述系统电源是否合格；

若合格，则将所述待测逆变器卡件接入所述卡件烤机装置中；

若不合格，则确定系统电源的故障原因，并根据所述故障原因进行故障排查；

在故障排查后，将所述待测逆变器卡件接入所述卡件烤机装置中。

10.根据权利要求8所述的UPS逆变器卡件的故障诊断方法，其特征在于，所述采控模块接收测试指令和测试信息，并根据所述测试指令和所述测试信息发送测试信号至所述卡件烤机装置之前包括：

获取所述待测逆变器卡件的卡件信息；

根据所述卡件信息确定与所述待测逆变器卡件对应的硬件信号；

根据所述硬件信号向所述待测逆变器卡件提供硬件信号；

判断所提供的硬件信号是否正确；

若正确，向所述采控模块下发测试指令和测试信息；

若不正确，重新向所述待测逆变器卡件提供硬件信号。

11.根据权利要求8所述的UPS逆变器卡件的故障诊断方法，其特征在于，所述方法还包括：

前置机接收客户端下发的测试用例；

所述前置机对所述测试用例进行解析后，生成所述测试指令和所述测试信息；

所述前置机将所述测试指令和所述测试信息发送给所述采控模块。

12.根据权利要求8所述的UPS逆变器卡件的故障诊断方法，其特征在于，所述故障诊断分析模块根据所述实时诊断数据对所述待测逆变卡件进行故障诊断包括：

状态数据处理模块接收所述采控模块发送的所述实时诊断数据并存储；

所述故障诊断分析模块从所述状态数据处理模块中提取所述实时诊断数据；

所述故障诊断分析模块根据所述实时诊断数据，并结合诊断分析案例库中与所述待测逆变器卡件对应的分析案例对所述待测逆变器卡件进行故障诊断；

所述故障诊断分析模块将故障诊断分析的中间数据和故障诊断分析的结果数据发送给所述状态数据处理模块。

13.根据权利要求12所述的UPS逆变器卡件的故障诊断方法，其特征在于，所述故障诊断分析模块根据所述实时诊断数据，并结合诊断分析案例库中与所述待测逆变器卡件对应的分析案例对所述待测逆变器卡件进行故障诊断包括：

所述故障诊断分析模块对所述实时诊断数据进行处理，获得输入输出典型值；

根据所述输入输出典型值对所述待测逆变器进行异常判断；

在异常判断结束后，保存试验数据；

根据所述试验数据对所述待测逆变器卡件进行故障诊断。

14.根据权利要求13所述的UPS逆变器卡件的故障诊断方法，其特征在于，所述根据所述输入输出典型值对所述待测逆变器进行异常判断包括：

判断所述输入输出典型值是否大于预设值；

若是，则停止试验，并记录异常原因；

若否，则判断所述输入输出典型值是否达到报警值；

若达到报警值，则判断当前状态是否可忽略；

若当前状态不可忽略，则停止试验并记录异常原因；

若当前状态可忽略，则记录所述待测逆变器卡件的测试信号并保存试验数据；

若没有达到报警值，则记录所述待测逆变器卡件的测试信号并保存试验数据。

15.根据权利要求13所述的UPS逆变器卡件的故障诊断方法，其特征在于，所述根据所述试验数据对所述待测逆变器卡件进行故障诊断包括：

根据所述试验数据判断所述待测逆变器卡件是否故障卡件；

若是，则从诊断分析案例库中获取与所述待测逆变器卡件对应的分析案例；

基于所述对应的分析案例确定所述待测逆变器卡件的故障原因；

生成故障诊断分析的结果数据及故障诊断实验报告。

16.根据权利要求15所述的UPS逆变器卡件的故障诊断方法，其特征在于，所述方法还包括：

若在所述诊断分析案例库中没有与所述待测逆变器卡件对应的分析案例，则根据所述待测逆变器卡件的当前诊断结果生成新的故障诊断分析案例；

将所述新的故障诊断分析案例存储至所述诊断分析案例库中。

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