CN107462856A - 一种交流电检测单元失效的判断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种交流电检测单元失效的判断方法，定时Ts对一交流电检测单元输出的电压值或电流值进行采样；将每一采样值与一基准值进行比较后，将所述采样值转换为二进制位码1或0，并将所述二进制位码按位存储于一存储单元；在一判断周期内共采样A个采样值，且所述判断周期A*Ts不小于所述交流电的周期T；按位读取并统计所述存储单元中二进制位码1和0个数，分别记为B和C；将B、C分别与一阈值进行比较，或将|B‑C|与该阈值进行比较；当至少B或C中任一项小于该阈值或|B‑C|大于阈值，则判断为所述交流电检测单元失效；其中，|B‑C|为B与C之差的绝对值。本发明所提出的一种交流电检测单元失效的判断方法，有效地实现了对交流电检测单元失效的判断。
Description
技术领域
本发明涉及电气量检测领域，特别是一种交流电检测单元失效的判断方法。
背景技术
交流电输出的电压或电流呈现正负交替的交流特性，通过检测单元检测其电压或电流参数也具有家同样的交流特性，如果检测单元失效，通常表现出直流特性，即检测单元输出的电压值或电流值将保持正值或负值或0输出，即丧失正负交替的交流特性。不间断电源或逆变器在正常工作情况下，其输出为交流电，产品出厂前必须进行生产检验，检测不间断电源或逆变器是否合格，其中一个重要参数就是要检测其输出是否正常。通常的做法是采用电流检测单元或电压检测单元检测其输出的电流或电压是否具有交流特性。但是，如果在检测过程中，因为检测单元自身损坏但未被及时发现，可能导致检测结果失误，影响正确判断。霍尔传感器因其结构简单、体积小、线性输出等特点被广泛应用于电气量检测中，但是霍尔传感器的损坏又不易被发现。本发明采用一种交流电检测单元失效的判断方法，可用于检测霍尔传感器是否损坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种交流电检测单元失效的判断方法，以克服现有技术中存在的缺陷。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种交流电检测单元失效的判断方法，按照如下步骤实现：
步骤S1：定时Ts对一交流电检测单元输出的电压值或电流值进行采样；将每一采样值与一基准值进行比较后，将所述采样值转换为二进制位码1或0，并将所述二进制位码按位存储于一存储单元；在一判断周期内共采样A个采样值，且所述判断周期A*Ts不小于所述交流电的周期T；
步骤S2：按位读取并统计所述存储单元中二进制位码1和0个数，分别记为B和C；
步骤S3：将B、C分别与一阈值进行比较，或将|B-C|与该阈值进行比较；当至少B或C中任一项小于该阈值或|B-C|大于阈值，则判断为所述交流电检测单元失效；其中，|B-C|为B与C之差的绝对值。
在本发明一实施例中，在所述步骤S1中，当所述采样值大于等于所述基准值时，将所述采样值转换为二进制位码1；当所述采样值小于所述基准值时，将所述采样值转换为二进制位码0。
在本发明一实施例中，所述基准值为0。
在本发明一实施例中，在步骤S1中，所述基准值包括第一基准值和第二基准值；所述存储单元包括第一存储单元和第二存储单元；
将每一采样值与所述第一基准值比较，当该采样值大于等于所述第一基准值时，将该采样值转换为二进制位码1；当该采样值小于所述第一基准值时，将该采样值转换为二进制位码0，并将转换后的二进制位码1或0按位存储至所述第一存储单元；
将每一采样值与第二基准值比较，当该采样值大于等于所述第二基准值时，将该采样值转换为二进制位码1；当该采样值小于所述第二基准值时，将该采样值转换为二进制位码0，并将转换后的二进制位码1或0按位存储至所述第二存储单元；
在所述步骤S2中，按位读取，并分别统计所述第一存储单元和所述第二存储单元中二进制位码1和0个数，并将二进制位码1的个数分别记为B1和B2，将二进制位码0的个数分别记为C1和 C2；其中，B1为第一存储单元中二进制位码1的个数，C1为第一存储单元中二进制位码0的个数，B2为第二存储单元中二进制位码1的个数，C2为第二存储单元中二进制位码0的个数；
在所述步骤S3中，将B1、C1、B2、C2分别与阈值进行比较，或|B1-C2|与阈值进行比较；当至少B1或C2中任一项小于阈值或|B1-C2|大于阈值时，则判断为所述交流电检测单元失效；其中，|B1-C2|为B1与C2之差的绝对值。
在本发明一实施例中，所述第一基准值不大于所述交流电检测单元输出的电压有效值或电流有效值的5%，所述第二基准值不小于所述交流电电压有效值或电流有效值的-5%。
在本发明一实施例中，当(K+0.5)*T＞A*Ts≥K*T时，所述阈值为K*T/(2*Ts)-3；
当（K+1）*T＞A*Ts≥(K+0.5)*T时,所述阈值为A-K*T/(2*Ts) -3；
其中，K为正整数，且K≥1。
在本发明一实施例中，所述一个判断周期内的采样个数A=32或A=64。
在本发明一实施例中，所述定时Ts=1ms。
在本发明一实施例中，所述交流电检测单元为霍尔交流电流传感器。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明所提出的交流电检测单元失效的判断方法，定时采样获取采样值，并将采样值转换为二进制位码1或0，按位存取，一个字节包括8个位，相当于可以存储8个采样值，大大减少了存储空间的占用；进而可节约网络带宽，实现紧凑存取。
（2）在计算机领域中，存储变量根据不同的数据类型需要占用不同的字节数，数据类型通常有1个字节的Byte字节型、2个字节的Boolean布尔型或integer整数型、4个字节的long长整型、8个字节的double双精度浮点型等，本发明根据定义的数据类型占用的字节数确定获取32个采样值，对应存储为4个字节的变量，即一个判断周期仅保存为1个或2个的long长整型变量即可存储全部采样值，充分利用存储空间同时又保证足够的采样个数；而判断周期大于被检测交流电的周期，确保采样的数据有效。
（3）本发明通过统计二进制位码1或0的个数，确定判断周期中交流电输出在正值或负值的个数，根据个数确定输出是否呈现直流特性，判断方法简单有效。
（4）如果交流电输出正常，理论上1和0的个数应该是相等的，如果输出为直流，则理论上采样值应持续为正值或负值或0，但是在实际应用中，可能呈现直流特性的电流也可能存在突变、尖峰等情况导致采样结果在一系列的正值中包括负值等，本发明通过代表正值的1（或0）和代表负值的0（或1）的个数分别与阈值进行比较，根据其与阈值之间的关系确定输出是否丧失交流特性，且阈值是根据判断周期和被检测交流电的频率合理确定具有一定的容错空间，判断结果更为合理准确。
（5）本发明还提供了通过第一基准值和第二基准值将采样值划分为正值、负值和相对0值，将每一采样值分别于第一基准值和第二基准值进行比较并转换成二进制位码，采用2个32位的存储单元分别存储，从2个32位的存储单元中可读取正值、负值和相对0值的情况，可更加准确的判断采样值在正值和负值的分布情况。
附图说明
图1为本发明中实施例一的流程图。
图2为本发明中实施例二的流程图。
图3为本发明中Ts=1ms，频率在45Hz到65Hz的阈值分布图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
实施例一
本发明提供一种交流电检测单元失效的判断方法，如图1所示，按照如下步骤实现：
步骤S1：定时Ts对一交流电检测单元输出的电压值或电流值进行采样；将每一采样值与一基准值进行比较后，将采样值转换为二进制位码1或0，并将二进制位码按位存储于一存储单元；在一判断周期内共采样A个采样值，且判断周期A*Ts不小于所述交流电的周期T；
步骤S2：按位读取并统计存储单元中二进制位码1和0个数，分别记为B和C；
步骤S3：将B、C分别与一阈值进行比较，或将|B-C|与该阈值进行比较；当至少B或C中任一项小于该阈值或|B-C|大于阈值，则判断为交流电检测单元失效；其中，|B-C|为B与C之差的绝对值。
进一步的，在本实施例中，在步骤S1中，当采样值大于等于基准值时，将采样值转换为二进制位码1；当采样值小于所述基准值时，将采样值转换为二进制位码0，且该基准值为0。
进一步的，在本实施例中，
当(K+0.5)*T＞A*Ts≥K*T时，阈值为K*T/(2*Ts)-3；
当（K+1）*T＞A*Ts≥(K+0.5)*T时,阈值为A-K*T/(2*Ts) -3；
其中，K为正整数，且K≥1。
在本实施例中，阈值落在半个和一个周期的采样个数之间，如图3所示，考虑到检测过程中会存在1～2个点的误差，故减去3，以免被误判。
进一步的，在本实施例中，一个判断周期内的采样个数A=32或A=64。在本实施例中，存储单元可存储32位的数据（4个字节），选定A=32，是考虑到存储的变量是32位的，同理也可以采用64位（8个字节）
进一步的，在本实施例中，定时Ts=1ms。
进一步的，在本实施例中，交流电检测单元为霍尔交流电流传感器。
进一步的，我国交流电网的额定频率是50Hz，不间断电源和逆变器的输出频率通常分布于这个范围，具有一定的代表性。如图3以及下表1所示，为本发明中Ts=1ms，频率在45Hz到65Hz的阈值分布。
表1
实施例二
本发明提供一种交流电检测单元失效的判断方法，如图2所示，按照如下步骤实现：
步骤S1：定时Ts对一交流电检测单元输出的电压值或电流值进行采样；将每一采样值与一基准值进行比较后，将采样值转换为二进制位码1或0，并将二进制位码按位存储于一存储单元；在一判断周期内共采样A个采样值，且判断周期A*Ts不小于所述交流电的周期T；
步骤S2：按位读取并统计存储单元中二进制位码1和0个数，分别记为B和C；
步骤S3：将B、C分别与一阈值进行比较，或将|B-C|与该阈值进行比较；当至少B或C中任一项小于该阈值或|B-C|大于阈值，则判断为交流电检测单元失效；其中，|B-C|为B与C之差的绝对值。
进一步的，在本实施例中，在步骤S1中，基准值包括第一基准值和第二基准值；存储单元包括第一存储单元和第二存储单元；
将每一采样值与所述第一基准值比较，当该采样值大于等于所述第一基准值时，将该采样值转换为二进制位码1；当该采样值小于所述第一基准值时，将该采样值转换为二进制位码0，并将转换后的二进制位码1或0按位存储至所述第一存储单元；
将每一采样值与第二基准值比较，当该采样值大于等于所述第二基准值时，将该采样值转换为二进制位码1；当该采样值小于所述第二基准值时，将该采样值转换为二进制位码0，并将转换后的二进制位码1或0按位存储至所述第二存储单元；
在步骤S2中，按位读取，并分别统计所述第一存储单元和所述第二存储单元中二进制位码1和0个数，并将二进制位码1的个数分别记为B1和B2，将二进制位码0的个数分别记为C1和 C2；其中，B1为第一存储单元中二进制位码1的个数，C1为第一存储单元中二进制位码0的个数，B2为第二存储单元中二进制位码1的个数，C2为第二存储单元中二进制位码0的个数；
在步骤S3中，将B1、C1、B2、C2分别与阈值进行比较，或|B1-C2|与阈值进行比较；当至少B1或C2中任一项小于阈值或|B1-C2|大于阈值时，则判断为所述交流电检测单元失效；其中，|B1-C2|为B1与C2之差的绝对值。
进一步的，在本实施例中，所述第一基准值不大于所述交流电检测单元输出的电压有效值或电流有效值的5%，所述第二基准值不小于所述交流电电压有效值或电流有效值的-5%。
进一步的，在本实施例中，
当(K+0.5)*T＞A*Ts≥K*T时，阈值为K*T/(2*Ts)-3；
当（K+1）*T＞A*Ts≥(K+0.5)*T时,阈值为A-K*T/(2*Ts) -3；
其中，K为正整数，且K≥1。
在本实施例中，阈值落在半个和一个周期的采样个数之间，如图3所示，考虑到检测过程中会存在1～2个点的误差，故减去3，以免被误判。
进一步的，在本实施例中，一个判断周期内的采样个数A=32或A=64。在本实施例中，存储单元可存储32位的数据（4个字节），选定A=32，是考虑到存储的变量是32位的，同理也可以采用64位（8个字节）
进一步的，在本实施例中，定时Ts=1ms。
进一步的，在本实施例中，交流电检测单元为霍尔交流电流传感器。
进一步的，我国交流电网的额定频率是50Hz，不间断电源和逆变器的输出频率通常分布于这个范围，具有一定的代表性。如图3以及表1所示，为本发明中Ts=1ms，频率在45Hz到65Hz的阈值分布。
实施例三
在UPS中霍尔失效的单相检测中，传统通过判断三相逆变电流之和的有效值超出某一阈值来检测霍尔交流电流传感器失效的方法，往往局限于三相三线***，对于三相四线或单相***无效。传统方法往往只能判断出霍尔交流电流传感器失效，无法具体定位到哪一相霍尔交流电流传感器失效。
进一步的，UPS正常工作下的逆变电流无论空载还是满载均能表现出交流特性，霍尔失效情形下采样得到的逆变电流更多的表现出直流特性。基于以上的特征提取，在本实施例中，第一基准值和第二基准值分别确定为3A和-3A，将采样电流划分为正区（>3A）、负区（<-3A）和零区（在-3A到3A之间），在1ms任务中使用两个32位的变量分别记录采样电流最近32ms内在正区和负区停留的时间，通过判断采样电流在正区或负区停留的时间小于一预设阈值便可以检测出上述霍尔失效情形。
进一步的，在本实施例中，针对采样信号频率在45Hz到65Hz的霍尔失效检测方法，其中，45Hz到46.875Hz频率段的正弦信号32ms时间内运行在正区的最小时间为1个到1.5个周期之间，预设阈值A可以确定为0.5个正弦周期的时间。46.875Hz到62.5 Hz频率段的正弦信号32ms时间内运行在正区的最小时间为1.5个到2个周期之间，预设阈值A可以确定为32ms减去1个正弦周期的时间。62.5 Hz到65Hz频率段的正弦信号32ms时间内运行在正区的最小时间为2个到2.5个周期之间，预设阈值A可以确定为1个正弦周期的时间。
进一步的，考虑到检测方案在1ms任务中执行会存在1～2个点的误差，因此将阈值A点确定为8。在本实施中，模拟了两种霍尔失效情形（故障值落在正区和零区）以及故障检测和故障恢复两个过程，此外在仿真实例中选择图3中最小时间最低点对应的正弦波频率47Hz。当霍尔失效导致检测信号由交流特性变成直流特性情形时，本实施例所提出的检测方法可以快速有效地检测出来。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种交流电检测单元失效的判断方法，其特征在于，按照如下步骤实现：
步骤S1：定时Ts对一交流电检测单元输出的电压值或电流值进行采样；将每一采样值与一基准值进行比较后，将所述采样值转换为二进制位码1或0，并将所述二进制位码按位存储于一存储单元；在一判断周期内共采样A个采样值，且所述判断周期A*Ts不小于所述交流电的周期T；
步骤S2：按位读取并统计所述存储单元中二进制位码1和0个数，分别记为B和C；
步骤S3：将B、C分别与一阈值进行比较，或将|B-C|与该阈值进行比较；当至少B或C中任一项小于该阈值或|B-C|大于阈值，则判断为所述交流电检测单元失效；其中，|B-C|为B与C之差的绝对值。
2.根据权利要求1所述的一种交流电检测单元失效的判断方法，其特征在于，在所述步骤S1中，当所述采样值大于等于所述基准值时，将所述采样值转换为二进制位码1；当所述采样值小于所述基准值时，将所述采样值转换为二进制位码0。
3.根据权利要求2所述的一种交流电检测单元失效的判断方法，其特征在于，所述基准值为0。
4.根据权利要求1所述的一种交流电检测单元失效的判断方法，其特征在于，在步骤S1中，所述基准值包括第一基准值和第二基准值；所述存储单元包括第一存储单元和第二存储单元；
将每一采样值与所述第一基准值比较，当该采样值大于等于所述第一基准值时，将该采样值转换为二进制位码1；当该采样值小于所述第一基准值时，将该采样值转换为二进制位码0，并将转换后的二进制位码1或0按位存储至所述第一存储单元；
将每一采样值与第二基准值比较，当该采样值大于等于所述第二基准值时，将该采样值转换为二进制位码1；当该采样值小于所述第二基准值时，将该采样值转换为二进制位码0，并将转换后的二进制位码1或0按位存储至所述第二存储单元；
在所述步骤S2中，按位读取，并分别统计所述第一存储单元和所述第二存储单元中二进制位码1和0个数，并将二进制位码1的个数分别记为B1和B2，将二进制位码0的个数分别记为C1和 C2；其中，B1为第一存储单元中二进制位码1的个数，C1为第一存储单元中二进制位码0的个数，B2为第二存储单元中二进制位码1的个数，C2为第二存储单元中二进制位码0的个数；
在所述步骤S3中，将B1、C1、B2、C2分别与阈值进行比较，或|B1-C2|与阈值进行比较；当至少B1或C2中任一项小于阈值或|B1-C2|大于阈值时，则判断为所述交流电检测单元失效；其中，|B1-C2|为B1与C2之差的绝对值。
5.根据权利要求4所述的一种交流电检测单元失效的判断方法，其特征在于，所述第一基准值不大于所述交流电检测单元输出的电压有效值或电流有效值的5%，所述第二基准值不小于所述交流电电压有效值或电流有效值的-5%。
6.根据权利要求1或4所述的一种交流电检测单元失效的判断方法，其特征在于，
当(K+0.5)*T＞A*Ts≥K*T时，所述阈值为K*T/(2*Ts)-3；
当（K+1）*T＞A*Ts≥(K+0.5)*T时,所述阈值为A-K*T/(2*Ts) -3；
其中，K为正整数，且K≥1。
7.根据权利要求6所述的一种交流电检测单元失效的判断方法，其特征在于，所述一个判断周期内的采样个数A=32或A=64。
8.根据权利要求6所述的一种交流电检测单元失效的判断方法，其特征在于，所述定时Ts=1ms。
9.根据权利要求1所述的一种交流电检测单元失效的判断方法，其特征在于，所述交流电检测单元为霍尔交流电流传感器。
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