CN115808643B - 一种具有实时数据获取的电气柜功能测试台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电气工程技术领域，尤其涉及一种具有实时数据获取的电气柜功能测试台，包括：信号处理单元，其包括若干信号转换模块；接触单元，其与所述信号处理单元相连接，包括与电气柜的电能分配***各输出支路分别连接的若干接触器；万用表，用于实时获取电气柜外壳的漏电电压；绝缘温度传感器，用于实时获取电气柜外壳的温度；警报单元，其与所述上位机相连接，用于发起电气柜区域检修提示；所述上位机，用于根据各所述信号转换模块获取的响应信号强度与所述参照数字信号的信号强度的对比结果判定电气柜交互功能存在故障的区域。本发明在电气柜的不同区域设置有多个信号转换模块，能够快速锁定电气柜的故障区域。

Description

一种具有实时数据获取的电气柜功能测试台

技术领域

本发明涉及电气工程技术领域领域，尤其涉及一种具有实时数据获取的电气柜功能测试台。

背景技术

在可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)控制柜是一种通过PLC实现电机、开关等控制的电气柜。PLC控制柜内布置有PLC、断路器、电源、电能分配装置等组件，通过各组件的相互配合实现电机、开关等的控制。目前在对PLC控制柜进行测试时，通过人工方式对PLC控制柜进行测试。然而，由于PLC控制柜内包括多种组件，各组件的连接关系以及逻辑控制关系较复杂，通过人工方式对PLC控制柜进行测试需要耗费较长时间，且在对电气柜进行测试时PLC控制柜必须停止工作。

中国专利CN102253300B提供了一种数控机床电气柜检测仪，包括电源电路，该电源电路包括一交直流转换模块从而将交流市电转换为直流电，该交直流转换模块的输入端通过电源开关(QF1) 与交流市电连接，而该交直流转换模块中

的高电平输出端口与一直流测头连接；还包括一输入测试多芯插座 (CF31)，以及一输出测试多芯插座 (CF33)；能够根据发光二极管的显示状态和编号，快捷的判断数控机床电气柜内 PLC输入信号 / 输出控制线路的状态，但是，仍未解决在对电气柜进行测试时需要使电气柜停止工作的问题。

发明内容

为此，本发明提供一种具有实时数据获取的电气柜功能测试台，能够解决在对电气柜进行测试时需要使电气柜停止工作的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种具有实时数据获取的电气柜功能测试台，包括：

信号处理单元，其包括用于将电流信号实时转换为数字信号的若干信号转换模块，以及与电气柜的电能分配***各输出支路分别连接以对电能分配***各输出支路的输出电流信号进行实时整合的输出电流整合模块；

接触单元，其与所述信号处理单元相连接，包括与电气柜的电能分配***各输出支路分别连接的若干接触器，各接触器用于控制电能分配***各输出支路与信号处理单元之间的通断；

万用表，其与电气柜外壳连接，用于实时获取电气柜外壳的漏电电压并传输至上位机；

绝缘温度传感器，其与电气柜外壳连接，用于实时获取电气柜外壳的温度并传输至所述上位机；

所述上位机包括：

与所述信号处理单元相连接的故障识别模块，其根据连接于电气柜输入端的第一信号转换模块获取的参照数字信号的信号强度与连接于所述输出电流整合模块的第二信号转换模块获取的第一响应信号的信号强度的对比结果判定电气柜的交互功能是否存在故障；

与所述故障识别模块相连接的故障区域判定模块，其根据各所述信号转换模块获取的响应信号强度与所述参照数字信号的信号强度的对比结果判定电气柜交互功能存在故障的区域；

与所述故障识别模块相连接的信号时序记录模块，其获取所述参照数字信号的时间序列形成参照时序信号以及获取所述第一响应信号的时间序列形成第一响应时序信号；

与所述信号时序记录模块相连接用于根据电气柜的断路器开断电路的延误时长获取电气柜的断路器灵敏度的断路器监测模块；

与所述万用表相连接用于根据万用表的显示电压判定电气柜外壳是否发生漏电的电气柜外壳监测模块。

进一步地，所述第一信号转换模块将电气柜输入端的总输入电流信号实时转换为参照数字信号发送至所述故障识别模块，所述输出电流信号整合模块对电气柜的电能分配***各输出支路的输出电流信号进行实时整合生成第一待检测电流信号，所述第二信号转换模块将第一待检测电流信号转换为第一响应信号发送至故障识别模块，故障识别模块根据参照数字信号的信号强度D0与第一响应信号的信号强度D1的对比结果判定电气柜的交互功能是否存在故障，其中，

若D1＜（1-η1）×D0，所述故障识别模块判定电气柜的交互功能存在故障；

若D1≥（1-η1）×D0，所述故障识别模块判定电气柜的交互功能不存在故障；

其中，η1为电能设计损耗率第一标准值。

进一步地，所述电器柜功能测试台还包括与所述上位机相连接的警报单元，所述警报单元用于发起电气柜区域检修提示，所述故障识别模块判定电气柜的交互功能存在故障时，与电气柜的电能分配***输入电路相连接的第一接触器接通，与所述第一接触器相连接的第三信号转换模块将电气柜的电能分配***的输入电路电流信号转换为第二响应信号，所述故障区域判定模块根据参照数字信号的信号强度D0与第二响应信号的信号强度D2的对比结果判定电气柜交互功能存在故障的区域，其中，

若D2＜（1-η2）×D0，所述故障区域判定模块判定电气柜交互功能存在故障的区域为电气柜的电能分配***输入电路，所述警报单元发起电能分配***输入电路检修提示；

若D2≥（1-η2）×D0，所述故障区域判定模块判定电气柜交互功能存在故障的区域为电气柜的电能分配***输出电路；

其中，η2为电能设计损耗率第二标准值，且η2＜η1。

进一步地，所述故障区域判定模块判定电气柜交互功能存在故障的区域为电气柜的电能分配***输出电路时，故障区域判定模块根据第一响应信号的信号强度D1获取电气柜的电能分配***输出电路的故障区域，其中，

若D1＜α×D0，所述故障区域判定模块获取电气柜的电能分配***输出电路的故障区域为总输出端，所述警报单元发起电能分配***输出电路总输出端电路检修提示；

若D1≥α×D0，所述故障区域判定模块获取电气柜的电能分配***输出电路的故障区域为各输出支路；

其中，α为电气柜的电能分配***输出电路总输出端的电能获取调整系数。

进一步地，所述故障区域判定模块获取电气柜的电能分配***输出电路的故障区域为所述各输出支路时，与各输出支路相连接的各接触器分别接通，与所述各接触器分别连接的第四信号转换模块分别将第一输出支路，第二输出支路，…，第n输出支路的电流信号转换为第三响应信号，第四响应信号，…，第n+2响应信号传输至故障区域判定模块，n为电气柜的电能分配***输出电路的输出支路数量，故障区域判定模块根据第i响应信号的信号强度di判定第i-2输出支路是否存在故障，i=3，4，…，n+2，其中，

若di＜（1-η2）×ai×D1，所述故障区域判定模块判定第i-2输出支路存在故障，所述警报单元发起第i-2输出支路检修提示；

若di≥（1-η2）×ai×D1，所述故障区域判定模块判定第i-2输出支路不存在故障；

其中，ai为电气柜的电能分配***对第i-2输出支路的电能分配比例。

进一步地，所述故障识别模块判定电气柜的交互功能不存在故障时，所述电气柜外壳监测模块根据所述万用表的显示电压U判定电气柜外壳是否发生漏电，其中，

若U≥U0，所述电气柜外壳监测模块判定电气柜外壳发生漏电，所述警报单元发起电气柜漏电警报；

若U＜U0，所述电气柜外壳监测模块判定电气柜外壳未发生漏电；

其中，U0为所述电气柜外壳监测模块预设的电气柜漏电电压最大阈值。

进一步地，所述电气柜外壳监测模块判定电气柜外壳发生漏电时，所述绝缘温度传感器开始运行，电气柜外壳监测模块根据绝缘温度传感器获取的电气柜外壳温度Tw及所述万用表的显示电压U判定所述警报单元是否发起火灾预警提示，其中，

若U0≤U＜2×U0且Tw＜T0，所述电气柜外壳监测模块判定所述警报单元不发起火灾预警提示；

若U0≤U＜2×U0且Tw≥T0，所述电气柜外壳监测模块判定所述警报单元发起一级火灾预警提示；

若U≥2×U0且Tw＜T0，所述电气柜外壳监测模块判定所述警报单元发起一级火灾预警提示；

若U≥2×U0且Tw≥T0，所述电气柜外壳监测模块判定所述警报单元发起二级火灾预警提示；

其中，T0为所述电气柜外壳监测模块预设的电气柜温度最高阈值。

进一步地，所述电气柜外壳监测模块判定电气柜外壳未发生漏电时，所述信号时序记录模块获取参照数字信号的时间序列形成参照时序信号，获取所述第一响应信号的时间序列形成第一响应时序信号，信号时序记录模块预设参照时序信号强度最低阈值为Dmin，预设参照时序信号强度最高阈值为Dmax，当参照时序信号在时间轴上某一时间点tc的信号强度Du小于Dmin或大于Dmax时，所述故障识别模块根据第一响应时序信号在时间点tc至时间点tc+△t的时段中任一时间点的信号强度Dc判定电气柜的断路器是否存在故障，其中，

若Dc=0，所述故障识别模块判定电气柜的断路器不存在故障；

若Dc≠0，所述故障识别模块判定电气柜的断路器存在故障，所述警报单元发起断路器检修提示；

其中，△t为电气柜的断路器开断电路的允许延误时长。

进一步地，所述故障识别模块判定电气柜的断路器不存在故障时，所述断路器监测模块设定电气柜的断路器开断电路的延误时长△t’为所述时间点tc至电气柜的断路器开断电路的时间点之间的时长，断路器监测模块根据电气柜的断路器开断电路的延误时长△t’及参照时序信号在时间轴上所述时间点tc的信号强度Du获取电气柜的断路器灵敏度，其中，

若Du＜Dmin，所述断路器监测模块获取电气柜的断路器第一灵敏度V1=β1×（△t/△t’）×（Dmin-Du）/Dmin；

若Du＞Dmax，所述断路器监测模块获取电气柜的断路器第二灵敏度V2=β2×（△t/△t’）×（Du-Dmax）/Dmax；

其中，β1为所述断路器监测模块预设的电气柜的断路器灵敏度第一放大系数，β2为断路器监测模块预设的电气柜的断路器灵敏度第二放大系数，设定β1≤0.8×β2。

进一步地，所述断路器监测模块根据电气柜的断路器灵敏度实时获取电气柜的断路器剩余使用次数M，其中，

若V’≥V0，所述断路器监测模块获取电气柜的断路器剩余使用次数M=[M0-ln（M0×V0/V’）]；

若V’＜V0，所述断路器监测模块获取电气柜的断路器剩余使用次数M=[M0- M0×（|V’-V0|/V’）^0.5] ；

其中，设定V’=0.5×（V1+V2），上式中，若参照时序信号在时间轴上始终不存在某一时间点的信号强度Du小于Dmin或大于Dmax，设定V1=V2=∞，若参照时序信号在时间轴上始终不存在某一时间点的信号强度Du小于Dmin而存在某一时间点的信号强度Du大于Dmax，设定V1=0.5 ×V0，若参照时序信号在时间轴上始终不存在某一时间点的信号强度Du大于Dmax而存在某一时间点的信号强度Du小于Dmin，设定V2=0.5×V0，M0为电气柜的断路器的设计使用次数，V0为所述断路器监测模块预设的电气柜的断路器的灵敏度标准值，[M0-ln（M0×V0/V’）]表示对M0-ln（M0×V0/V’）进行取整，[M0-M0×（|V’-V0|/V’）^0.5]表示对M0-M0×（|V’-V0|/V’）^0.5 进行取整。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明设置信号转换单元，能将电气柜各区域回路的电流信号实时转换为数字信号传输给上位机，以使电气柜的运行情况可视化，实现对电气柜的实时测试，本发明设置在电气柜的不同区域连接有多个信号转换模块，能够在电气柜运行异常时快速锁定故障区域，能够将检修范围缩小进而提高对故障回路的检修速率；本发明设置万用表，能够在不用断电的情况下实时检测电气柜外壳的漏电情况，本发明设置绝缘温度传感器，能够不受电气柜外壳漏电的影响实时获取电气柜外壳的温度，进而避免在电气柜外壳漏电时因电气柜外壳温度过高引发火灾。

尤其，本发明在判定电气柜的交互功能存在故障时，通过对电气柜的电能分配***输入电路的第二响应信号的信号强度以判定电气柜的交互功能的故障区域，当第二响应信号的信号强度大于等于调整后的参照数字信号的信号强度时，能够判定电气柜的电能分配***输入电路不存在故障，进而可以判定电气柜的电能分配***输出电路存在故障，实现第一次缩小故障区域。

尤其，本发明在锁定电气柜交互功能存在故障的区域为电气柜的电能分配***输出电路时，通过第一响应信号的信号强度进一步获取输出电路的故障区域，当第一响应信号的信号强度小于预设值时，能够判定电气柜的电能分配***输出电路总输出端发生故障，当第一响应信号的信号强度大于预设值时，能够判定电气柜的电能分配***输出电路某一输出支路或某几个输出支路发生故障，进一步缩小了电气柜故障区域的锁定范围。

尤其，本发明在判定电气柜的电能分配***输出电路的故障区域为所述各输出支路时，通过分别获取各输出支路的响应信号强度对各输出支路进行排查，进一步缩小了故障区域的锁定范围，大幅度减小了电气柜回路检查的数量，降低了电气柜的检修难度。

尤其，当漏电电压较大且电气柜外壳温度较高时，电气柜容易发生火灾，本发明通过设置电气柜温度最高阈值对火灾发生的可能性进行预判，当电气柜外壳发生漏电时，通过电气柜外壳的实时温度与电气柜温度最高阈值的比较结果，以及漏电电压的大小对警报单元的火灾预警提示进行分级，能够使检修人员对当前电气柜的风险程度有合理的判断。

尤其，断路器用于当对电气柜的供电电压出现过压或欠压时，对电气柜内的电路进行及时开断和闭合对电气柜进行保护作用，本发明实时获取对电气柜的供应电压发生短时欠压或短时过压的相邻时间段内断电器的开断情况，判定断电器是否出现故障，使电气柜的安全性检测更加严格，避免电气柜内各回路因供应电能的电动势突变而发生损坏。

尤其，本发明根据断路器开断电路的延误时长引入断路器灵敏度这一参量，由于短时过压的危险要高于短时欠压的危险，因此本发明设置电气柜的断路器灵敏度第一放大系数小于电气柜的断路器灵敏度第二放大系数，能够使对电气柜电路安全检测更加合理，使电气柜的安全测试结果更加具有参考意义。

附图说明

图1为发明实施例具有实时数据获取的电气柜功能测试台***示意图；

图2为发明实施例具有实时数据获取的电气柜功能测试台信号处理单元架构示意图；

图3为发明实施例具有实时数据获取的电气柜功能测试台上位机架构示意图；

图4为发明实施例具有实时数据获取的电气柜功能测试台结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，其为本发明实施例具有实时数据获取的电气柜功能测试台***示意图，所述电气柜功能测试台包括：

信号处理单元，其包括用于将电流信号实时转换为数字信号的若干信号转换模块，以及与电气柜的电能分配***各输出支路分别连接以对电能分配***各输出支路的输出电流信号进行实时整合的输出电流整合模块；

接触单元，其与所述信号处理单元相连接，包括与电气柜的电能分配***各输出支路分别连接的若干接触器，各接触器用于控制电能分配***各输出支路与信号处理单元之间的通断；

万用表，其与电气柜外壳连接，用于实时获取电气柜外壳的漏电电压并传输至上位机；

绝缘温度传感器，其与电气柜外壳连接，用于实时获取电气柜外壳的温度并传输至所述上位机；

警报单元，其与所述上位机相连接，用于发起电气柜区域检修提示；

所述上位机包括：

与所述信号处理单元相连接的故障识别模块，其根据连接于电气柜输入端的第一信号转换模块获取的参照数字信号的信号强度与连接于所述输出电流整合模块的第二信号转换模块获取的第一响应信号的信号强度的对比结果判定电气柜的交互功能是否存在故障；

与所述故障识别模块相连接的故障区域判定模块，其根据各所述信号转换模块获取的响应信号强度与所述参照数字信号的信号强度的对比结果判定电气柜交互功能存在故障的区域；

与所述故障识别模块相连接的信号时序记录模块，其获取所述参照数字信号的时间序列形成参照时序信号以及获取所述第一响应信号的时间序列形成第一响应时序信号；

与所述信号时序记录模块相连接用于根据电气柜的断路器开断电路的延误时长获取电气柜的断路器灵敏度的断路器监测模块；

与所述万用表相连接用于根据万用表的显示电压判定电气柜外壳是否发生漏电的电气柜外壳监测模块。

请参阅图2所示，其为本发明实施例具有实时数据获取的电气柜功能测试台信号处理单元架构示意图，所述信号处理单元包括与电气柜输入端相连接的第一信号转换模块，与电气柜各输出支路相连接的输出电流信号整合模块，与所述输出电流信号整合模块相连接的第二信号转换模块，与电气柜的电能分配***的输入电路相连接的第三信号转换模块，以及通过若干接触器与电气柜的电能分配***输出电路的各输出支路分别连接的第四信号转换模块。

请参阅图3所示，其为本发明实施例具有实时数据获取的电气柜功能测试台上位机架构示意图，所述上位机包括与所述信号处理单元相连接的故障识别模块，与所述故障识别模块相连接的故障区域判定模块，与所述万用表相连接用于根据万用表的显示电压判定电气柜外壳是否发生漏电的电气柜外壳监测模块，与所述电气柜外壳监测模块和故障识别模块分别连接的信号时序记录模块，以及与所述信号时序记录模块相连接的断路器监测模块，其中，所述故障识别模块用于根据第一信号转换模块获取的参照数字信号的信号强度与第一响应信号的信号强度的对比结果判定电气柜的交互功能是否存在故障，所述故障区域判定模块用于根据各所述信号转换模块获取的响应信号强度与所述参照数字信号的信号强度的对比结果判定电气柜交互功能存在故障的区域，所述电气柜外壳监测模块用于根据万用表的显示电压判定电气柜外壳是否发生漏电，所述信号时序记录模块用于将参照数字信号的时间序列转换为参照时序信号，将第一响应信号的所述时间序列转换为第一响应时序信号，当参照时序信号在时间轴上某一时间点的信号强度小于参照时序信号强度最低阈值或大于参照时序信号强度最高阈值时，故障识别模块根据第一响应时序信号在与参照时序信号相同的时间轴上以所述时间点为时间起点的预设时段内任一时间点的信号强度判定电气柜的断路器是否存在故障，所述断路器监测模块用于根据电气柜的断路器开断电路的延误时长获取电气柜的断路器灵敏度。

请参阅图4所示，其为本发明实施例具有实时数据获取的电气柜功能测试台示意图，所述电气柜功能测试台包括信号处理单元，所述信号处理单元包括与电气柜输入端204相连接的第一信号转换模块101，所述第一信号转换模块用于将电气柜输入端的总输入电流信号实时转换为参照数字信号，还包括与电气柜各输出支路相连接的输出电流信号整合模块105以及与所述输出电流信号整合模块相连接的第二信号转换模块102，所述输出电流信号整合模块用于将电气柜各输出支路的输出电流信号实时整合，所述第二信号转换模块用于将输出电流信号整合模块整合得到的电流信号转换为数字信号形成第一响应信号，信号处理单元还包括与电气柜的电能分配***202的输入电路205相连接的第三信号转换模块103，所述第三信号转换模块用于将电气柜的电能分配***的输入电路电流信号转换为数字信号形成第二响应信号，信号处理单元还包括通过若干接触器与电气柜的电能分配***输出电路的各输出支路207分别连接、用于将各输出支路的电流信号分别转换为数字信号以形成各输出支路的响应信号的第四信号转换模块104，其中，电气柜的电能分配***的各输出支路与电气柜的电能分配***的总输出端206相连接。

请继续参阅图4所示，电气柜功能测试台还包括接触单元，所述接触单元包括分别与第三信号转换模块的第一接触器，与第四信号转换模块相连接用于控制电气柜的电能分配***各输出支路与信号处理单元之间的通断的若干接触器106；电气柜功能测试台还包括与电气柜外壳203相连接用于检测电气柜外壳漏电情况的万用表107，与电气柜外壳203相连接用于实时获取电气柜外壳温度的绝缘温度传感器108，以及与所述第一信号转换模块、所述第二信号转换模块、所述第三信号转换模块、所述第四信号转换模块、所述万用表以及所述绝缘温度传感器分别连接的上位机109，其中，故障识别模块根据第一响应时序信号在与参照时序信号相同的时间轴上以所述时间点为时间起点的预设时段内任一时间点的信号强度判定电气柜的断路器201是否存在故障；电气柜功能测试台还包括与上位机相连接的警报单元110，用于发起电气柜区域检修提示以及火灾预警提示。

具体而言，本发明设置信号转换单元，能将电气柜各区域回路的电流信号实时转换为数字信号传输给上位机，以使电气柜的运行情况可视化，实现对电气柜的实时测试，本发明设置在电气柜的不同区域连接有多个信号转换模块，能够在电气柜运行异常时快速锁定故障区域，能够将检修范围缩小进而提高对故障回路的检修速率；本发明设置万用表，能够在不用断电的情况下实时检测电气柜外壳的漏电情况，本发明设置绝缘温度传感器，能够不受电气柜外壳漏电的影响实时获取电气柜外壳的温度，进而避免在电气柜外壳漏电时因电气柜外壳温度过高引发火灾。

所述第一信号转换模块将电气柜输入端的总输入电流信号实时转换为参照数字信号发送至所述故障识别模块，所述输出电流信号整合模块对电气柜的电能分配***各输出支路的输出电流信号进行实时整合生成第一待检测电流信号，所述第二信号转换模块将第一待检测电流信号转换为第一响应信号发送至故障识别模块，故障识别模块根据参照数字信号的信号强度D0与第一响应信号的信号强度D1的对比结果判定电气柜的交互功能是否存在故障，其中，

若D1＜（1-η1）×D0，所述故障识别模块判定电气柜的交互功能存在故障；

若D1≥（1-η1）×D0，所述故障识别模块判定电气柜的交互功能不存在故障；

其中，η1为电能设计损耗率第一标准值。

具体而言，本实施例不对电能设计损耗率第一标准值进行限定，本发明实施例优选电能设计损耗率第一标准值η1=0.15。

所述故障识别模块判定电气柜的交互功能存在故障时，与电气柜的电能分配***输入电路相连接的第一接触器接通，与所述第一接触器相连接的第三信号转换模块将电气柜的电能分配***的输入电路电流信号转换为第二响应信号，所述故障区域判定模块根据参照数字信号的信号强度D0与第二响应信号的信号强度D2的对比结果判定电气柜交互功能存在故障的区域，其中，

若D2＜（1-η2）×D0，所述故障区域判定模块判定电气柜交互功能存在故障的区域为电气柜的电能分配***输入电路，所述警报单元发起输入电路检修提示；

若D2≥（1-η2）×D0，所述故障区域判定模块判定电气柜交互功能存在故障的区域为电气柜的电能分配***输出电路；

其中，η2为电能设计损耗率第二标准值，且η2＜η1。

具体而言，本实施例不对电能设计损耗率第二标准值进行限定，本实施例优选电能设计损耗率第二标准值η2=0.1；本实施中电气柜的电能分配***输入电路为自电气柜输入端至电气柜分配***输入点的电路。

具体而言，本发明在判定电气柜的交互功能存在故障时，通过对电气柜的电能分配***输入电路的第二响应信号的信号强度以判定电气柜的交互功能的故障区域，当第二响应信号的信号强度大于等于调整后的参照数字信号的信号强度时，能够判定电气柜的电能分配***输入电路不存在故障，进而可以判定电气柜的电能分配***输出电路存在故障，实现第一次缩小故障区域。

所述故障区域判定模块判定电气柜交互功能存在故障的区域为电气柜的电能分配***输出电路时，故障区域判定模块根据第一响应信号的信号强度D1获取电气柜的电能分配***输出电路的故障区域，其中，

若D1＜α×D0，所述故障区域判定模块获取电气柜的电能分配***输出电路的故障区域为总输出端，所述警报单元发起输出电路总输出端电路检修提示；

若D1≥α×D0，所述故障区域判定模块获取电气柜的电能分配***输出电路的故障区域为各输出支路；

其中，α为电气柜的电能分配***输出电路总输出端的电能获取调整系数。

具体而言，本实施例不对电气柜的电能分配***输出电路总输出端的电能获取调整系数进行限定，本实施例优选α=0.9。

具体而言，本发明在锁定电气柜交互功能存在故障的区域为电气柜的电能分配***输出电路时，通过第一响应信号的信号强度进一步获取输出电路的故障区域，当第一响应信号的信号强度小于预设值时，能够判定电气柜的电能分配***输出电路总输出端发生故障，当第一响应信号的信号强度大于预设值时，能够判定电气柜的电能分配***输出电路某一输出支路或某几个输出支路发生故障，进一步缩小了电气柜故障区域的锁定范围。

所述故障区域判定模块获取电气柜的电能分配***输出电路的故障区域为所述各输出支路时，与各输出支路相连接的各接触器分别接通，与所述各接触器分别连接的第四信号转换模块分别将第一输出支路，第二输出支路，…，第n输出支路的电流信号转换为第三响应信号，第四响应信号，…，第n+2响应信号传输至故障区域判定模块，n为电气柜的电能分配***输出电路的输出支路数量，故障区域判定模块根据第i响应信号的信号强度di判定第i-2输出支路是否存在故障，i=3，4，…，n+2，其中，

若di＜（1-η2）×ai×D1，所述故障区域判定模块判定第i-2输出支路存在故障，所述警报单元发起第i-2输出支路检修提示；

若di≥（1-η2）×ai×D1，所述故障区域判定模块判定第i-2输出支路不存在故障；

其中，ai为电气柜的电能分配***对第i-2输出支路的电能分配比例。

具体而言，本发明在判定电气柜的电能分配***输出电路的故障区域为所述各输出支路时，通过分别获取各输出支路的响应信号强度对各输出支路进行排查，进一步缩小了故障区域的锁定范围，大幅度减小了电气柜回路检查的数量，降低了电气柜的检修难度。

所述故障识别模块判定电气柜的交互功能不存在故障时，所述电气柜外壳监测模块获取所述万用表的显示电压U，电气柜外壳监测模块根据万用表的显示电压U判定电气柜外壳是否发生漏电，其中，

若U≥U0，所述电气柜外壳监测模块判定电气柜外壳发生漏电，所述警报单元发起电气柜漏电警报；

若U＜U0，所述电气柜外壳监测模块判定电气柜外壳未发生漏电；

其中，U0为所述电气柜外壳监测模块预设的电气柜漏电电压最大阈值。

具体而言，本实施例不对电气柜漏电电压最大阈值进行限定，本实施例优选U0=30V。

所述电气柜外壳监测模块判定电气柜判定电气柜外壳发生漏电时，与电气柜外壳的相连接的绝缘温度传感器开始运行，所述绝缘温度传感器将获取稳定的电气柜外壳温度Tw后将电气柜外壳温度Tw传输至电气柜外壳监测模块，电气柜外壳监测模块根据电气柜外壳温度Tw及所述万用表的显示电压U判定所述警报单元是否发起火灾预警提示，其中，

若U0≤U＜2×U0且Tw＜T0，所述电气柜外壳监测模块判定所述警报单元不发起火灾预警提示；

若U0≤U＜2×U0且Tw≥T0，所述电气柜外壳监测模块判定所述警报单元发起一级火灾预警提示；

若U≥2×U0且Tw＜T0，所述电气柜外壳监测模块判定所述警报单元发起一级火灾预警提示；

若U≥2×U0且Tw≥T0，所述电气柜外壳监测模块判定所述警报单元发起二级火灾预警提示；

其中，T0为所述电气柜外壳监测模块预设的电气柜温度最高阈值。

具体而言，本实施例不对电气柜温度最高阈值进行限定，本实施例优选T0=45℃。

具体而言，当漏电电压较大且电气柜外壳温度较高时，电气柜容易发生火灾，本发明通过设置电气柜温度最高阈值对火灾发生的可能性进行预判，当电气柜外壳发生漏电时，通过电气柜外壳的实时温度与电气柜温度最高阈值的比较结果，以及漏电电压的大小对警报单元的火灾预警提示进行分级，能够使检修人员对当前电气柜的风险程度有合理的判断。

所述电气柜外壳监测模块判定电气柜外壳未发生漏电时，所述信号时序记录模块获取参照数字信号的时间序列形成参照时序信号，获取所述第一响应信号的时间序列形成第一响应时序信号，信号时序记录模块预设参照时序信号强度最低阈值为Dmin，预设参照时序信号强度最高阈值为Dmax，当参照时序信号在时间轴上某一时间点tc的信号强度Du小于Dmin或大于Dmax时，所述故障识别模块根据第一响应时序信号在时间点tc至时间点tc+△t的时段中任一时间点的信号强度Dc判定电气柜的断路器是否存在故障，其中，

若Dc=0，所述故障识别模块判定电气柜的断路器不存在故障；

若Dc≠0，所述故障识别模块判定电气柜的断路器存在故障，所述警报单元发起断路器检修提示；

其中，△t为电气柜的断路器开断电路的允许延误时长。

具体而言，断路器用于当对电气柜的供电电压出现过压或欠压时，对电气柜内的电路进行及时开断和闭合对电气柜进行保护作用，本发明实时获取对电气柜的供应电压发生短时欠压或短时过压的相邻时间段内断电器的开断情况，判定断电器是否出现故障，使电气柜的安全性检测更加严格，避免电气柜内各回路因供应电能的电动势突变而发生损坏。

所述故障识别模块判定电气柜的断路器不存在故障时，所述断路器监测模块设定电气柜的断路器开断电路的延误时长△t’为所述时间点tc至电气柜的断路器开断电路的时间点之间的时长，断路器监测模块根据电气柜的断路器开断电路的延误时长△t’及参照时序信号在时间轴上所述时间点tc的信号强度Du获取电气柜的断路器灵敏度，其中，

若Du＜Dmin，所述断路器监测模块获取电气柜的断路器第一灵敏度V1=β1×（△t/△t’）×（Dmin-Du）/Dmin；

若Du＞Dmax，所述断路器监测模块获取电气柜的断路器第二灵敏度V2=β2×（△t/△t’）×（Du-Dmax）/Dmax；

其中，β1为所述断路器监测模块预设的电气柜的断路器灵敏度第一放大系数，β2为断路器监测模块预设的电气柜的断路器灵敏度第二放大系数，设定β1≤0.8×β2。

具体而言，本实施例不对电气柜的断路器灵敏度第一放大系数及电气柜的断路器灵敏度第二放大系数进行限定，本实施例优选β1=10，β2=6。

具体而言，本发明根据断路器开断电路的延误时长引入断路器灵敏度这一参量，由于短时过压的危险要高于短时欠压的危险，因此本发明设置电气柜的断路器灵敏度第一放大系数小于电气柜的断路器灵敏度第二放大系数，能够使对电气柜电路安全检测更加合理，使电气柜的安全测试结果更加具有参考意义。

所述断路器监测模块根据电气柜的断路器灵敏度实时获取电气柜的断路器剩余使用次数M，其中，

若V’≥V0，所述断路器监测模块获取电气柜的断路器剩余使用次数M=[M0-ln（M0×V0/V’）]；

若V’＜V0，所述断路器监测模块获取电气柜的断路器剩余使用次数M=[M0- M0×（|V’-V0|/V’）^0.5]；

其中，设定V’=0.5×（V1+V2），上式中，若参照时序信号在时间轴上始终不存在某一时间点的信号强度Du小于Dmin或大于Dmax，设定V1=V2=∞，若参照时序信号在时间轴上始终不存在某一时间点的信号强度Du小于Dmin而存在某一时间点的信号强度Du大于Dmax，设定V1=0.5 ×V0，若参照时序信号在时间轴上始终不存在某一时间点的信号强度Du大于Dmax而存在某一时间点的信号强度Du小于Dmin，设定V2=0.5×V0，M0为电气柜的断路器的设计使用次数，V0为所述断路器监测模块预设的电气柜的断路器的灵敏度标准值，[M0-ln（M0×V0/V’）]表示对M0-ln（M0×V0/V’）进行取整，[M0-M0×（|V’-V0|/V’）^0.5]表示对M0-M0×（|V’-V0|/V’）^0.5进行取整。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有实时数据获取的电气柜功能测试台，其特征在于，包括，

信号处理单元，其包括用于将电流信号实时转换为数字信号的若干信号转换模块，以及与电气柜的电能分配***各输出支路分别连接以对电能分配***各输出支路的输出电流信号进行实时整合的输出电流整合模块；

接触单元，其与所述信号处理单元相连接，包括与电气柜的电能分配***各输出支路分别连接的若干接触器，各接触器用于控制电能分配***各输出支路与信号处理单元之间的通断；

万用表，其与电气柜外壳连接，用于实时获取电气柜外壳的漏电电压并传输至上位机；

绝缘温度传感器，其与电气柜外壳连接，用于实时获取电气柜外壳的温度并传输至所述上位机；

所述上位机包括：

与所述信号处理单元相连接的故障识别模块，其根据连接于电气柜输入端的第一信号转换模块获取的参照数字信号的信号强度与连接于所述输出电流整合模块的第二信号转换模块获取的第一响应信号的信号强度的对比结果判定电气柜的交互功能是否存在故障；

与所述故障识别模块相连接的故障区域判定模块，其根据各所述信号转换模块获取的响应信号强度与所述参照数字信号的信号强度的对比结果判定电气柜交互功能存在故障的区域，其中，所述故障区域判定模块获取电气柜的电能分配***输出电路的故障区域为所述各输出支路时，与各输出支路相连接的各接触器分别接通，与所述各接触器分别连接的第四信号转换模块分别将第一输出支路，第二输出支路，…，第n输出支路的电流信号转换为第三响应信号，第四响应信号，…，第n+2响应信号传输至故障区域判定模块，n为电气柜的电能分配***输出电路的输出支路数量，故障区域判定模块根据第i响应信号的信号强度di判定第i-2输出支路是否存在故障，i=3，4，…，n+2，若di＜（1-η2）×ai×D1，故障区域判定模块判定第i-2输出支路存在故障，警报单元发起第i-2输出支路检修提示，若di≥（1-η2）×ai×D1，所述故障区域判定模块判定第i-2输出支路不存在故障，其中，ai为电气柜的电能分配***对第i-2输出支路的电能分配比例，η2为电能设计损耗率第二标准值，D1为第一响应信号的信号强度；

与所述故障识别模块相连接的信号时序记录模块，其获取所述参照数字信号的时间序列形成参照时序信号以及获取所述第一响应信号的时间序列形成第一响应时序信号；

与所述信号时序记录模块相连接用于根据电气柜的断路器开断电路的延误时长获取电气柜的断路器灵敏度的断路器监测模块；

与所述万用表相连接用于根据万用表的显示电压判定电气柜外壳是否发生漏电的电气柜外壳监测模块。

2.根据权利要求1所述的具有实时数据获取的电气柜功能测试台，其特征在于，所述第一信号转换模块将电气柜输入端的总输入电流信号实时转换为参照数字信号发送至所述故障识别模块，所述输出电流信号整合模块对电气柜的电能分配***各输出支路的输出电流信号进行实时整合生成第一待检测电流信号，所述第二信号转换模块将第一待检测电流信号转换为第一响应信号发送至故障识别模块，故障识别模块根据参照数字信号的信号强度D0与第一响应信号的信号强度D1的对比结果判定电气柜的交互功能是否存在故障，其中，

若D1＜（1-η1）×D0，所述故障识别模块判定电气柜的交互功能存在故障；

若D1≥（1-η1）×D0，所述故障识别模块判定电气柜的交互功能不存在故障；

其中，η1为电能设计损耗率第一标准值。

3.根据权利要求2所述的具有实时数据获取的电气柜功能测试台，其特征在于，所述电器柜功能测试台还包括与所述上位机相连接的警报单元，所述警报单元用于发起电气柜区域检修提示，所述故障识别模块判定电气柜的交互功能存在故障时，与电气柜的电能分配***输入电路相连接的第一接触器接通，与所述第一接触器相连接的第三信号转换模块将电气柜的电能分配***的输入电路电流信号转换为第二响应信号，所述故障区域判定模块根据参照数字信号的信号强度D0与第二响应信号的信号强度D2的对比结果判定电气柜交互功能存在故障的区域，其中，

若D2＜（1-η2）×D0，所述故障区域判定模块判定电气柜交互功能存在故障的区域为电气柜的电能分配***输入电路，所述警报单元发起电能分配***输入电路检修提示；

若D2≥（1-η2）×D0，所述故障区域判定模块判定电气柜交互功能存在故障的区域为电气柜的电能分配***输出电路；

其中，η2＜η1。

4.根据权利要求3所述的具有实时数据获取的电气柜功能测试台，其特征在于，所述故障区域判定模块判定电气柜交互功能存在故障的区域为电气柜的电能分配***输出电路时，故障区域判定模块根据第一响应信号的信号强度D1获取电气柜的电能分配***输出电路的故障区域，其中，

若D1＜α×D0，所述故障区域判定模块获取电气柜的电能分配***输出电路的故障区域为总输出端，所述警报单元发起电能分配***输出电路总输出端电路检修提示；

若D1≥α×D0，所述故障区域判定模块获取电气柜的电能分配***输出电路的故障区域为各输出支路；

其中，α为电气柜的电能分配***输出电路总输出端的电能获取调整系数。

5.根据权利要求4所述的具有实时数据获取的电气柜功能测试台，其特征在于，所述故障识别模块判定电气柜的交互功能不存在故障时，所述电气柜外壳监测模块根据所述万用表的显示电压U判定电气柜外壳是否发生漏电，其中，

若U≥U0，所述电气柜外壳监测模块判定电气柜外壳发生漏电，所述警报单元发起电气柜漏电警报；

若U＜U0，所述电气柜外壳监测模块判定电气柜外壳未发生漏电；

其中，U0为所述电气柜外壳监测模块预设的电气柜漏电电压最大阈值。

6.根据权利要求5所述的具有实时数据获取的电气柜功能测试台，其特征在于，所述电气柜外壳监测模块判定电气柜外壳发生漏电时，所述绝缘温度传感器开始运行，电气柜外壳监测模块根据绝缘温度传感器获取的电气柜外壳温度Tw及所述万用表的显示电压U判定所述警报单元是否发起火灾预警提示，其中，

若U0≤U＜2×U0且Tw＜T0，所述电气柜外壳监测模块判定所述警报单元不发起火灾预警提示；

若U0≤U＜2×U0且Tw≥T0，所述电气柜外壳监测模块判定所述警报单元发起一级火灾预警提示；

若U≥2×U0且Tw＜T0，所述电气柜外壳监测模块判定所述警报单元发起一级火灾预警提示；

若U≥2×U0且Tw≥T0，所述电气柜外壳监测模块判定所述警报单元发起二级火灾预警提示；

其中，T0为所述电气柜外壳监测模块预设的电气柜温度最高阈值。

7.根据权利要求6所述的具有实时数据获取的电气柜功能测试台，其特征在于，所述电气柜外壳监测模块判定电气柜外壳未发生漏电时，所述信号时序记录模块获取参照数字信号的时间序列形成参照时序信号，获取所述第一响应信号的时间序列形成第一响应时序信号，信号时序记录模块预设参照时序信号强度最低阈值为Dmin，预设参照时序信号强度最高阈值为Dmax，当参照时序信号在时间轴上某一时间点tc的信号强度Du小于Dmin或大于Dmax时，所述故障识别模块根据第一响应时序信号在时间点tc至时间点tc+△t的时段中任一时间点的信号强度Dc判定电气柜的断路器是否存在故障，其中，

若Dc=0，所述故障识别模块判定电气柜的断路器不存在故障；

若Dc≠0，所述故障识别模块判定电气柜的断路器存在故障，所述警报单元发起断路器检修提示；

其中，△t为电气柜的断路器开断电路的允许延误时长。

8.根据权利要求7所述的具有实时数据获取的电气柜功能测试台，其特征在于，所述故障识别模块判定电气柜的断路器不存在故障时，所述断路器监测模块设定电气柜的断路器开断电路的延误时长△t’为所述时间点tc至电气柜的断路器开断电路的时间点之间的时长，断路器监测模块根据电气柜的断路器开断电路的延误时长△t’及参照时序信号在时间轴上所述时间点tc的信号强度Du获取电气柜的断路器灵敏度，其中，

若Du＜Dmin，所述断路器监测模块获取电气柜的断路器第一灵敏度V1=β1×（△t/△t’）×（Dmin-Du）/Dmin；

若Du＞Dmax，所述断路器监测模块获取电气柜的断路器第二灵敏度V2=β2×（△t/△t’）×（Du-Dmax）/Dmax；

其中，β1为所述断路器监测模块预设的电气柜的断路器灵敏度第一放大系数，β2为断路器监测模块预设的电气柜的断路器灵敏度第二放大系数，设定β1≤0.8×β2。

9.根据权利要求8所述的具有实时数据获取的电气柜功能测试台，其特征在于，所述断路器监测模块根据电气柜的断路器灵敏度实时获取电气柜的断路器剩余使用次数M，其中，

若V’≥V0，所述断路器监测模块获取电气柜的断路器剩余使用次数M=[M0-ln（M0×V0/V’）]；

若V’＜V0，所述断路器监测模块获取电气柜的断路器剩余使用次数M=[M0-M0×（|V’-V0|/V’）^0.5]；

其中，设定V’=0.5×（V1+V2），上式中，若参照时序信号在时间轴上始终不存在某一时间点的信号强度Du小于Dmin或大于Dmax，设定V1=V2=∞，若参照时序信号在时间轴上始终不存在某一时间点的信号强度Du小于Dmin而存在某一时间点的信号强度Du大于Dmax，设定V1=0.5×V0，若参照时序信号在时间轴上始终不存在某一时间点的信号强度Du大于Dmax而存在某一时间点的信号强度Du小于Dmin，设定V2=0.5×V0，M0为电气柜的断路器的设计使用次数，V0为所述断路器监测模块预设的电气柜的断路器的灵敏度标准值，[M0-ln（M0×V0/V’）]表示对M0-ln（M0×V0/V’）进行取整，[M0-M0×（|V’-V0|/V’）^0.5]表示对M0-M0×（|V’-V0|/V’）^0.5进行取整。

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