CN116953413B - 基于开关柜内部元器件的故障诊断*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于开关柜内部元器件的故障诊断***，包括参数实时获取单元、故障类型匹配单元和故障信息输出单元，本发明涉及元器件故障诊断技术领域，解决了不能很好地对故障范围进行缩小，同时不能根据数据来进行合理的故障原因定位的技术问题，本发明通过根据电压和电流来初步的对开关柜元器件进行分析，判断是否出现工作异常的情况，并针对不同的工作状态进行不同的分析，针对异常情况的元器件通过分析其负载和温度来对整体元器件进行合理的预警提示，同时能够根据负载来缩小元器件故障范围，其次针对正常情况的元器件来进行实时的监测，通过获取到的监测数据来直观的将监测状态进行反馈，从而能够快速地根据数据进行及时的预警。

Description

基于开关柜内部元器件的故障诊断***

技术领域

本发明涉及元器件故障诊断技术领域，具体为基于开关柜内部元器件的故障诊断***。

背景技术

电子元器件是电子元件和电小型的机器、仪器的组成部分，其本身通常由若干零件构成，可以在同类产品中通用，而针对于开关柜内部存在功能不同的元器件，在开关柜使用过程中需要对其故障进行诊断。

部分现有的故障诊断***在使用的时候，通过采集到的实时数据来与正常数据进行比较得到结果，然后将异常结果显示给操作人员通过操作人员来进行后续的检修，这样的方式不能缩小故障的范围，同时也不能够合理地对元器件的故障原因进行诊断分析，还需要操作人员后续进行故障诊断，浪费时间。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了基于开关柜内部元器件的故障诊断***，解决了不能很好地对故障范围进行缩小，同时不能根据数据来进行合理的故障原因定位的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于开关柜内部元器件的故障诊断***，包括：

实时参数获取单元，用于获取到目标对象实时参数，目标对象包括：元器件，实时参数包括：电流和电压，并根据目标对象实时参数对元器件进行故障诊断分析，且生成对应的分析结果，其中分析结果包括：故障诊断正常信号和故障诊断异常信号，同时将故障诊断正常信号传输到参数正常监测单元，将故障诊断异常信号传输到故障类型匹配单元；

故障类型匹配单元，用于获取到传输的故障诊断异常信号对应的目标对象，也就是获取到所有的待分析对象m，并对其进行分析，接着获取到历史记录存储单元存储的历史记录，其中历史记录包括：故障诊断类型分类模型，同时结合历史记录对待分析对象m进行故障类型匹配，生成对应的匹配结果，其中匹配结果包括：匹配成功信号和匹配失败信号，同时将匹配结果传输到故障信息输出单元；

实时参数分析单元，用于获取到传输的匹配失败信号和其对应的待分析对象m，并通过对待分析对象m的实时负载分析生成对应的分析结果，其中分析结果包括：负载预警信号和正常监测信号，并将分析结果传输到故障信息生成单元；

故障信息生成单元，用于获取到传输的分析结果并对其进行分析，通过结合待分析对象m的电阻抗信息来对负载预警信号进行分析生成对应的故障信息，并将故障信息传输到故障信息输出单元；

参数正常监测单元，用于获取到传输的故障诊断正常信号和其对应的监测对象n，并根据电源电压来对监测对象n进行分析生成对应的正常分析结果，其中正常分析结果包括：低电压信号和高电压信号，并将正常分析结果传输到参数分析预警单元。

作为本发明的进一步方案：实时参数获取单元生成分析结果的具体方式为：

S1：将目标对象进行标号处理其记作为i，同时获取到目标对象i对应的电压和电流且记作为DYi和DLi，且i表示的为不同标号的元器件，接着获取到整体电压记作为DYz，并将目标对象i的电压与整体电压DYz进行比较；

S2：若DYi≠DYz，则判定对应的目标对象i存在异常，同时生成故障诊断异常信号，反之若DYi＝DYz，则判定对应的目标对象i不存在异常，同时生成故障诊断正常信号。具体地，在本申请中默认开关柜中的元器件为并联的，根据并联所有的电压相同的原理来对元器件进行挑选和筛分。

S3：获取到所有故障诊断异常信号对应的目标对象i，并将其划分为待分析对象且记作为m，接着获取到所有的故障诊断正常信号，并将其分类为监测对象且记作为n，且m+n＝i。

作为本发明的进一步方案：故障类型匹配单元生成匹配结果的具体方式为：

P1：以时间t为周期对待分析对象m的电压进行记录记作为DYm，接着获取到n个时间周期t内的待分析对象m的电压，并将其进行时间和电压的关系图绘制，同理对待分析对象m的电流进行分析和绘制关系图；

P2：接着计算相邻两个时间周期t内待分析对象m的电压差值记作为DYc，且电压差值的计算是通过前一个时间周期的电压值减去后一个时间周期的电压值，并对相邻的电压差值DYc进行比较，判断待分析对象m电压变化情况，其中电压变化情况包括：电压增大和电压减小；

P3：将待分析对象m电压变化情况与故障诊断分类模型进行匹配，若待分析对象m电压变化情况存在于故障诊断分类模型中，则直接生成匹配成功信号，且将匹配成功对应的故障诊断原因一起输出，反之若待分析对象m电压变化情况不存在于故障诊断分类模型中，则生成匹配失败信号。

作为本发明的进一步方案：实时参数分析单元生成分析信息的具体方式为：

A1：获取到所有监测对象n，接着根据监测对象n的负载记录计算得到监测对象n的平均负载记作为FZp，同时将平均负载作为比较标准值；此处需要说明的是：根据监测对象的历史负载记录来进行计算，第一步通过计算单一监测对象历史记录中的负载平均值，第二步将计算出来的所有负载平均值进行求和再进行平均值计算最终得到FZp。

A2：接着获取到待分析对象m的实时负载记作为FZm，且m表示的为负载对应的对象标号，同时获取到待分析对象m的最大负载记作为FZm1，接着将待分析对象实时负载FZm与比较标准值FZm1进行比较，具体的比较方式为：

A21：当FZm≥FZm1时，***判定待分析对象m的实时负载超过最大负载值，并生成负载预警信号，反之当FZm<FZm1时，***判定待分析对象m的实时负载未超过最大负载值，并生成负载分析信号；

A22：获取到负载分析信号并将实时负载FZm与比较标准值FZp进行比较，当FZm≥80％FZp时，***判定待分析对象m的实时负载超过比较标准值，并生成负载预警信号，反之当FZm<80％FZp时，***判定待分析对象m的实时负载未超过比较标准值，并生成正常监测信号；具体的，如果将负载进行比较的时候，产生了负载预警信号，则将对应的待分析对象进行筛选和标记，说明标记的待分析对象存在故障。

作为本发明的进一步方案：故障信息生成单元生成故障信息的具体方式为：

B1：获取到负载运行信号对应的待分析对象m的实时电压DYm和实时电流DLm，接着计算待分析对象m的电阻抗值同时将待分析对象md的电阻抗值Rm分别与监测对象n的电阻抗值Rn进行比较；具体地，监测对象表示为不存在工作异常的元器件；

B2：接着将Rm和Rn进行大小比较，若Rm≥Rn，***判定待分析对象m的电阻值超出正常电阻值，若Rm<Rn，***判定待分析对象m的电阻值未超出正常电阻值，接着获取到待分析对象m的温度值记作为Wm并对其进行分析，通过根据温度值Wm与电阻值Rm的关系来生成对应的故障信息。具体地，一般来说，温度升高会导致电阻值增加，从而使得电压降低、电流减小；而温度下降则可能导致电压升高、电流增大，如果电阻增大而温度减小的时候，则表明元器件本身存在问题，反之电阻增大温度也增大则表示元器件的温度异常，需要对温度进行合理的调节。

作为本发明的进一步方案：参数正常监测单元生成正常分析结果的方式为：

获取到电源电压并将其记作为Dn，接着获取到监测对象n的电压额定值记作为De，并将Dn与De进行比较，当De>Dn时，***判定监测对象n的电压额定值超过电源电压值，并生成低电压信号，反之当De<Dn时，***判定监测对象n的电压额定值超过电源电压值，并生成高电压信号。

作为本发明的进一步方案：参数分析预警单元生成正常预警信息的方式为：

以时间T为周期并获取到三个时间周期T内监测对象n额定电压值，接着计算相邻两个时间周期T内监测对象n额定电压差值，并判断额定电压差值的变化情况，当额定电压差值增大时，***判定电源电压过大，并生成电源电压增大信号，反之当额定电压差值减小时，***判定电源电压减小，并生成电压减小信号。

有益效果

本发明提供了基于开关柜内部元器件的故障诊断***。与现有技术相比具备以下有益效果：

本发明通过根据电压和电流来初步的对开关柜元器件进行分析，判断是否出现工作异常的情况，并针对不同的工作状态进行不同的分析，针对异常情况的元器件通过分析其负载和温度来对整体元器件进行合理的预警提示，同时能够根据负载来缩小元器件故障范围，其次针对正常情况的元器件来进行实时的监测，通过获取到的监测数据来直观的将监测状态进行反馈，从而能够快速地根据数据进行及时地预警。

附图说明

图1为本发明***框图。

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。

实施例一，请参阅图1，本申请提供了基于开关柜内部元器件的故障诊断***，包括：

实时参数获取单元，用于获取到目标对象实时参数，目标对象包括：元器件，实时参数包括：电流和电压，并根据目标对象实时参数对元器件进行故障诊断分析，且生成对应的分析结果，其中分析结果包括：故障诊断正常信号和故障诊断异常信号，同时将故障诊断正常信号传输到参数正常监测单元，将故障诊断异常信号传输到故障类型匹配单元，且生成分析结果的具体方式如下：

S1：将目标对象进行标号处理其记作为i，同时获取到目标对象i对应的电压和电流且记作为DYi和DLi，且i表示的为不同标号的元器件，接着获取到整体电压记作为DYz，并将目标对象i的电压与整体电压DYz进行比较。

S2：若DYi≠DYz，则判定对应的目标对象i存在异常，同时生成故障诊断异常信号，反之若DYi＝DYz，则判定对应的目标对象i不存在异常，同时生成故障诊断正常信号。具体地，在本申请中默认开关柜中的元器件为并联的，根据并联所有的电压相同的原理来对元器件进行挑选和筛分。

S3：获取到所有故障诊断异常信号对应的目标对象i，并将其划分为待分析对象且记作为m，接着获取到所有的故障诊断正常信号，并将其分类为监测对象且记作为n，且m+n＝i。

故障类型匹配单元，用于获取到传输的故障诊断异常信号对应的目标对象，也就是获取到所有的待分析对象m，并对其进行分析，接着获取到历史记录存储单元存储的历史记录，其中历史记录包括：故障诊断类型分类模型，同时结合历史记录对待分析对象m进行故障类型匹配，生成对应的匹配结果，其中匹配结果包括：匹配成功信号和匹配失败信号，同时将匹配结果传输到故障信息输出单元，且生成匹配结果的具体方式为：

P1：以时间t为周期对待分析对象m的电压进行记录记作为DYm，接着获取到n个时间周期t内的待分析对象m的电压，并将其进行时间和电压的关系图绘制，同理对待分析对象m的电流进行分析和绘制关系图；

P2：接着计算相邻两个时间周期t内待分析对象m的电压差值记作为DYc，且电压差值的计算是通过前一个时间周期的电压值减去后一个时间周期的电压值，并对相邻的电压差值DYc进行比较，判断待分析对象m电压变化情况，其中电压变化情况包括：电压增大和电压减小；

P3：将待分析对象m电压变化情况与故障诊断分类模型进行匹配，若待分析对象m电压变化情况存在于故障诊断分类模型中，则直接生成匹配成功信号，且将匹配成功对应的故障诊断原因一起输出，反之若待分析对象m电压变化情况不存在于故障诊断分类模型中，则生成匹配失败信号。具体的故障诊断分类模型是对历史记录中出现的故障进行分类记录的，并通过对电压和电流进行分析整理生成对应的故障分类模型，后续在对电压和电流分析的时候符合故障分类模型，则可以直接定位到故障的原因，从而节省操作人员继续定位故障原因的时间。

故障信息输出单元，用于获取到传输的匹配结果，并将其通过显示设备显示给操作人员。

实施例二，作为本发明的实施例二，与实施例一的区别之处在于，故障类型匹配单元将生成的匹配失败结果传输到实时参数分析单元并对其进行分析。

实时参数分析单元，用于获取到传输的匹配失败信号和其对应的待分析对象m，并通过对待分析对象m的实时负载分析生成对应的分析信息，其中分析信息包括：负载预警信号和正常监测信号，并将分析信息传输到故障信息生成单元，且分析信息的具体生成方式如下：

A1：获取到所有监测对象n，接着根据监测对象n的负载记录计算得到监测对象n的平均负载记作为FZp，同时将平均负载作为比较标准值；此处需要说明的是：根据监测对象的历史负载记录来进行计算，第一步通过计算单一监测对象历史记录中的负载平均值，第二步将计算出来的所有负载平均值进行求和再进行平均值计算最终得到FZp。

A2：接着获取到待分析对象m的实时负载记作为FZm，且m表示的为负载对应的对象标号，同时获取到待分析对象m的最大负载记作为FZm1，接着将待分析对象实时负载FZm与比较标准值FZm1进行比较，具体的比较方式为：

A21：当FZm≥FZm1时，***判定待分析对象m的实时负载超过最大负载值，并生成负载预警信号，反之当FZm<FZm1时，***判定待分析对象m的实时负载未超过最大负载值，并生成负载分析信号；

A22：获取到负载分析信号并将实时负载FZm与比较标准值FZp进行比较，当FZm≥80％FZp时，***判定待分析对象m的实时负载超过比较标准值，并生成负载预警信号，反之当FZm<80％FZp时，***判定待分析对象m的实时负载未超过比较标准值，并生成正常监测信号；具体的，如果将负载进行比较的时候，产生了负载预警信号，则将对应的待分析对象进行筛选和标记，说明标记的待分析对象存在故障。

故障信息生成单元，用于获取到传输的分析结果并对其进行分析，通过结合待分析对象m的电阻抗信息来对负载预警信号进行分析生成对应的故障信息，并将故障信息传输到故障信息输出单元，且生成故障信息的具体方式如下：

B1：获取到负载运行信号对应的待分析对象m的实时电压DYm和实时电流DLm，接着计算待分析对象m的电阻抗值同时将待分析对象md的电阻抗值Rm分别与监测对象n的电阻抗值Rn进行比较；具体地，监测对象表示为不存在工作异常的元器件；

B2：接着将Rm和Rn进行大小比较，若Rm≥Rn，***判定待分析对象m的电阻值超出正常电阻值，若Rm<Rn，***判定待分析对象m的电阻值未超出正常电阻值，接着获取到待分析对象m的温度值记作为Wm并对其进行分析，通过根据温度值Wm与电阻值Rm的关系来生成对应的故障信息。具体地，一般来说，温度升高会导致电阻值增加，从而使得电压降低、电流减小；而温度下降则可能导致电压升高、电流增大，如果电阻增大而温度减小的时候，则表明元器件本身存在问题，反之电阻增大温度也增大则表示元器件的温度异常，需要对温度进行合理的调节。

故障信息输出单元，用于获取到传输的故障信息并将其通过显示设备显示给操作人员。

实施例三，作为本发明的实施例三，与实施例一和实施例二的区别之处在于，参数实时获取单元将生成的故障诊断正常信号传输到参数正常监测单元并对其进行分析。

参数正常监测单元，用于获取到传输的故障诊断正常信号和其对应的监测对象n，并根据电源电压来对监测对象n进行分析生成对应的正常分析结果，其中正常分析结果包括：低电压信号和高电压信号，并将正常分析结果传输到参数分析预警单元，且生成正常分析结果的方式为：

获取到电源电压并将其记作为Dn，接着获取到监测对象n的电压额定值记作为De，并将Dn与De进行比较，当De>Dn时，***判定监测对象n的电压额定值超过电源电压值，并生成低电压信号，反之当De<Dn时，***判定监测对象n的电压额定值超过电源电压值，并生成高电压信号。

参数分析预警单元，用于获取到传输的正常分析结果并对其进行分析，通过对监测对象n额定电压的变化情况来进行监测预警生成对应的正常预警信息，正常预警信息包括：电源电压增大信号和电源电压减小信号，并将其传输到故障信息输出单元，且生成正常预警信息的具体方式如下：

以时间T为周期并获取到三个时间周期T内监测对象n额定电压值，接着计算相邻两个时间周期T内监测对象n额定电压差值，并判断额定电压差值的变化情况，当额定电压差值增大时，***判定电源电压过大，并生成电源电压增大信号，反之当额定电压差值减小时，***判定电源电压减小，并生成电压减小信号。

故障信息输出单元，用于获取到传输的正常预警信息并将其通过显示设备显示给操作人员。

实施例四，作为本发明的实施例四，重点在于将实施例一、实施例二和实施例三的实施过程结合实施。

上述公式中的部分数据均是去其纲量进行数值计算，同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (4)

1.基于开关柜内部元器件的故障诊断***，其特征在于，包括：

实时参数获取单元，用于获取到目标对象实时参数，目标对象包括：元器件，实时参数包括：电流和电压，并根据目标对象实时参数对元器件进行故障诊断分析，且生成对应的分析结果，其中分析结果包括：故障诊断正常信号和故障诊断异常信号，同时将故障诊断正常信号传输到参数正常监测单元，将故障诊断异常信号传输到故障类型匹配单元，且生成分析结果的具体方式为：

S1：将目标对象进行标号处理其记作为i，同时获取到目标对象i对应的电压和电流且记作为DYi和DLi，且i表示的为不同标号的元器件，接着获取到整体电压记作为DYz，并将目标对象i的电压与整体电压DYz进行比较，且所有元器件为并联设置；

S2：若DYi≠DYz，则判定对应的目标对象i存在异常，同时生成故障诊断异常信号，反之若DYi=DYz，则判定对应的目标对象i不存在异常，同时生成故障诊断正常信号；

S3：获取到所有故障诊断异常信号对应的目标对象i，并将其划分为待分析对象且记作为m，接着获取到所有的故障诊断正常信号，并将其分类为监测对象且记作为n，且m+n=i；

故障类型匹配单元，用于获取到传输的故障诊断异常信号对应的目标对象，并对其进行分析，接着获取到历史记录存储单元存储的历史记录，其中历史记录包括：故障诊断类型分类模型，同时结合历史记录对待分析对象m进行故障类型匹配，生成对应的匹配结果，其中匹配结果包括：匹配成功信号和匹配失败信号，同时将匹配结果传输到故障信息输出单元，且生成匹配结果的具体方式为：

P1：以时间t为周期对待分析对象m的电压进行记录记作为DKm，接着获取到n个时间周期t内的待分析对象m的电压，并将其进行时间和电压的关系图绘制，同理对待分析对象m的电流进行分析和绘制关系图；

P2：接着计算相邻两个时间周期t内待分析对象m的电压差值记作为DYc，且电压差值的计算是通过前一个时间周期的电压值减去后一个时间周期的电压值，并对相邻的电压差值DYc进行比较，判断待分析对象m电压变化情况，其中电压变化情况包括：电压增大和电压减小；

P3：将待分析对象m电压变化情况与故障诊断分类模型进行匹配，若待分析对象m电压变化情况存在于故障诊断分类模型中，则直接生成匹配成功信号，且将匹配成功对应的故障诊断原因一起输出，反之若待分析对象m电压变化情况不存在于故障诊断分类模型中，则生成匹配失败信号；

实时参数分析单元，用于获取到传输的匹配失败信号和其对应的待分析对象m，并通过对待分析对象m的实时负载分析生成对应的分析结果，其中分析结果包括：负载预警信号和正常监测信号，并将分析结果传输到故障信息生成单元，且生成分析信息的具体方式为：

A1：获取到所有监测对象n，接着根据监测对象n的负载记录计算得到监测对象n的平均负载记作为FZp，同时将平均负载作为比较标准值；

A2：接着获取到待分析对象m的实时负载记作为FZm，且m表示的为负载对应的对象标号，同时获取到待分析对象m的最大负载记作为FZm1，接着将待分析对象实时负载FZm与最大负载FZm1进行比较，具体的比较方式为：

A21：当FZm≥FZm1时，***判定待分析对象m的实时负载超过最大负载值，并生成负载预警信号，反之当FZm<FZm1时，***判定待分析对象m的实时负载未超过最大负载值，并生成负载分析信号；

A22：获取到负载分析信号并将实时负载FZm与比较标准值FZp进行比较，当FZm≥80%FZp时，***判定待分析对象m的实时负载超过比较标准值，并生成负载预警信号，反之当FZm<80%FZp时，***判定待分析对象m的实时负载未超过比较标准值，并生成正常监测信号；

故障信息生成单元，用于获取到传输的分析结果并对其进行分析，通过结合待分析对象m的电阻抗信息来对负载预警信号进行分析生成对应的故障信息，并将故障信息传输到故障信息输出单元，且生成故障信息的具体方式为：

B1：获取到负载运行信号对应的待分析对象m的实时电压DYm和实时电流DLm，接着计算待分析对象m的电阻抗值，同时将待分析对象m的电阻抗值Rm分别与监测对象n的电阻抗值Rn进行比较；

B2：接着将Rm和Rn进行大小比较，若Rm≥Rn，***判定待分析对象m的电阻值超出正常电阻值，若Rm<Rn，***判定待分析对象m的电阻值未超出正常电阻值，接着获取到待分析对象m的温度值记作为Wm并对其进行分析，通过根据温度值Wm与电阻值Rm的关系来生成对应的故障信息；

参数正常监测单元，用于获取到传输的故障诊断正常信号和其对应的监测对象n，并根据电源电压来对监测对象n进行分析生成对应的正常分析结果，其中正常分析结果包括：低电压信号和高电压信号，并将正常分析结果传输到参数分析预警单元。

2.根据权利要求1所述的基于开关柜内部元器件的故障诊断***，其特征在于，所述参数正常监测单元生成正常分析结果的方式为：

获取到电源电压并将其记作为Dn，接着获取到监测对象n的电压额定值记作为De，并将Dn与De进行比较，当De>Dn时，***判定监测对象n的电压额定值超过电源电压值，并生成低电压信号，反之当De<Dn时，***判定监测对象n的电压额定值超过电源电压值，并生成高电压信号。

3.根据权利要求1所述的基于开关柜内部元器件的故障诊断***，其特征在于，所述参数分析预警单元生成正常预警信息的方式为：

以时间T为周期并获取到三个时间周期T内监测对象n额定电压值，接着计算相邻两个时间周期T内监测对象n额定电压差值，并判断额定电压差值的变化情况，当额定电压差值增大时，***判定电源电压过大，并生成电源电压增大信号，反之当额定电压差值减小时，***判定电源电压减小，并生成电压减小信号。

4.根据权利要求1所述的基于开关柜内部元器件的故障诊断***，其特征在于，所述故障信息输出单元，用于获取到传输的正常预警信息、故障信息和匹配结果，并将其通过显示设备显示给操作人员。