Способ диагностирования электрических цепей постоянного тока Советский патент 1993 года по МПК G01R31/28 

Изобретение относится к технике автоматического контроля, а именно к способам контроля и диагностики электрических и электронных устройств, представленных в виде электрических цепей, и может быть использовано для локализации неисправных подсхем с числом полюсов, не большим числа контрольных точек,

Известен способ, в котором параметры системы контролируются путем сравнения эталонных (номинальных) значений параметров со значением параметров математической модели, определяемых путем их настройки из условия минимума меры близости выходных сигналов модели и диагностируемой системы.

Недостатком этого способа, в том числе и для применения его к электрическим цепям, является необходимость знания точной математической модели объекта диагностирования, что делает невозможным диагностирование топологических неисправностей.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ диагностирования подсистем в неисправных системах, который в применении электрической цепи заключается в сравнении ее характеристик с характеристиками заведомо исправной идентичной эталонной цепи, поочередной замене проверяемых подсхем перестраиваемыми моделями, которые настраивают из условия минимума заданной меры близости обучающих характеристик проверяемой и эталонной цепей, а решение о неисправности проверяемой подсхемы принимают по величине рассогласования проверяющих характеристик проверяемой -и эталонной цепей.

Недостатком этого способа является то, что при топологических неисправностях или нарушениях структуры (линейности или нелинейности) элементов цепи перестраиваемая модель должна представлять собой систему базисных операторов, характеризующих различные неисправности, комбинация которых аппроксимирует оператор проверяемой подсхемы, Следовательно, нужно знать класс, к которому должен принадлежать оператор каждой проверяемой

|

О

ел ы

00

ч

подсхемы при различных неисправностях, что сужает область применения способа.

Предполагаемый характер неисправности может потребовать значительного количества регулируемых параметров в перестраиваемых моделях, а время, затрачиваемое на их настройку, будет вести к снижению производительности труда.

Целью изобретения является повышение производительности труда и расширение области применения способа путем использования перестраиваемых моделей, структура и число регулируемых параметров которых не зависит от вида неисправности проверяемой подсхемы.

Поставленная цель достигается тем, что в способе диагностирования электрической цепи постоянного тока путем сравнения её характеристик с характеристиками заведомо исправной идентичной эталонной цепи, поочередной замены проверяемых подсхем перестраиваемыми моделями, которые настраивают из условия минимума заданной меры близости обучающих характеристик проверяемой и эталонной цепей, а решение о неисправности проверяемых подсхем принимают по величине рассогласования проверяющих характеристик проверяемой и эталонной цепей, в качестве перестраиваемых моделей берут сами проверяемые подсхемы без каких-либо изменений в них, к полюсным узлам этих подсхем подключают регулируемые источники ЭДС, которыми настраивают модели.

Предлагаемый способ диагностирования электрической цепи основан на том, что если исключить подозреваемую подсхему из электрической цепи, а вместо нее подключать полюсные источники ЭДС с напряжениями, равными полюсным напряжениям подсхемы/то распределение токов и потенциалов в электрической цепи не изменится. Это является следствием известной теоремы компенсации (см,Бессонов Л.А, Теоретические основы электротехники, М., Высшая школа, 1984, с. 24), Если в эталонной цепи к полюсам подозреваемой подсхемы подключить источники ЭДС и не исключать саму подсхему из цепи, то распределение токов и напряжений в эталонной цепи вне подозреваемой подсхемы будет зависеть от величин подключенных источников ЭДС и не зависеть от значений параметров подозреваемой подсхемы, что определяется свойствами источников ЭДС как электрических элементов.

Любая контролируемая неисправность подозреваемой подсхемы проявится в изменении ее полюсных напряжений (в противном случае эта неисправность никак себя не проявит). Таким образом, задавая различные величины полюсных ЭДС можно

в электрической цепи вне подозреваемой подсхемы создавать распределение потенциалов, соответствующее различным неисправностям подозреваемой подсхемы, не изменяя саму подозреваемую подсхему.

Следовательно, если настроить регулируемые полюсные источники ЭДС, добившись близости величин группы контролируемых напряжений проверяемой и эталонной цепей, называемых обучающими характери5 стиками, то в случае близости другой группы контролируемых напряжений проверяемой и эталонной цепей, называемых проверяющими характеристиками, можно принять гипотезу о неисправности подозреваемой

0 подсхемы.

При этом количество регулируемых источников ЭДС, подключаемых к полюсам проверяемой подсхемы, не зависит от предполагаемого вида неисправности и опреде5 ляется лишь числом полюсов подсхемы.

Перебор всех подсхем может быть задачей достаточно трудоемкой. Для ускорения процесса поиска неисправной подсхемы можно воспользоваться критерием нераз0 личимости подсхем, который заключается в том, что неисправность какой-либо подсхемы означает также неисправность любой другой подсхемы, в которую неисправная подсхема включена, Поэтому сначала

5 ищут неисправную подсхему среди, по возможности, больших подсхем, затем, изменив набор контрольных точек, ищут неисправную подсхему среди подсхем, входящих в определенную на предыду0 .щем этапе и т.д. Если на каком-то шаге разбиения получают неисправную подсхему, а все гипотезы о неисправности подсхем, входящих в нее,отбрасываются, то процесс поиска неисправной подсхе5 мы заканчивается.

На фиг. 1а) приведен пример исправной

линейной цепи постоянного тока, а на фиг.

16) - той же, но неисправной проверяемой

цепи, на фиг. 2а), б) и в) - схемы эталонной

0 (соответствующей проверяемой фиг. 1а) цепи с подключенными полюсными регулируемыми источниками ЭДС.

Как видно на фиг. 1а) и 16) в схеме произошла неисправность смешанного ти5

па, т.е. топологическая и параметрическая. Пусть ищут неисправный двухполюсник.

Путем разбиения схемы выделяют следующие 2-полюсники:

Так как подсхемы № 2 и № 3 включены в подсхему № 1, то сначала проверяют исл- равность подсхемы № 1. Для этого выбирают 2 контрольных напряжения: Us - обучающее и Us - проверяющее (измерения проводят относительно узла 7). Для неисправной цепи получают значения измерений:

Ua 0,032 В; Us - 0,064 В

К узлам 5 и 6 подключают регулируемый источник ЭДС Е2, Изменяя значение напряжения регулируемого источника ЭДС Е2 (см.фиг. 2а) в эталонной цепи добиваются равенства обучающих характеристик, т.е.

V

U8

0,032 В.

При этом проверяющие характеристики Us и Us также оказываются равными, что говорит о неисправности подсхемы № 3.

Затем переходят к проверке гипотезы о неисправности подсхемы N° 2. В качестве обучающей характеристики оставляют напряжение Us, а в качестве проверяющей выбирают напряжение Us -0,46 В.

К узлам 3 и 4 подключают регулируемый источник ЭДС Е2. Изменяя значение напряжения регулируемого источника ЭДС Е2 (см. ф иг.2б) в эталонной цепи добиваются равенства обучающих характеристик, т.е.

Us 0,032 В.

0

5

0

5

0

При этом проверяющие характеристики из и 0з также оказываются равными, что позволяет принять гипотезу о неисправности подсхемы № 2.

Затем переходят к проверке гипотезы о неисправности подсхемы № 3. В качестве обучающей характеристики оставляют напряжение, а в качестве проверяющей выбирают напряжение Ui -8,59 В.

К узлам 1 и 2 подключают регулируемый источник ЭДС Е2. Изменяя значение напряжения регулируемого источника ЭДС Е2 (см.фиг. 2в) в эталонной цепи добиваются равенства обучающих характеристик, т.е.

Ue 0,032B.

Проверяющая характеристика в этом случае принимает значение:

Ui -2,36B.

Таким образом,гипотезу о неисправности подсхемы № 3 отбрасывают и останавливаются на констатации факта неисправности подсхемы № 2, что соответствует реальной неисправности.

Изобретение было создано в порядке выполнения НИР по теме 1.9.6.4.2 Инверсия по плану ИПМЭ АН УССР.

Ожидаемый экономический эффект от использования изобретения составит (расчет приведен в отдельном приложении к заявке)2125 руб/год.

Изобретение относится к технике автоматического контроля,а именно к способам контроля и диагностирования электрических и электронных устройств, представленных в виде электрических цепей, и может быть использовано для локации неисправных подсхем с числом полюсов, не большим числа контрольных точек. Цель изобретения - расширение области применения и снижение трудоемкости. В качестве перестраиваемых моделей выбирают сами проверяемые подсхемы с подключенными к полюсным узлам источниками ЭДС, с помощью которых настраивают модели, 2 ил.

Формула изобретения Способ диагностирования электрических цепей постоянного тока, заключающийся в том, что эталонную цепь разбивают на подсхемы, поочередно заменяют подсхемы перестраиваемыми моделями, которые настраивают из условия минимума заданной меры близости обучающих характеристик проверяемой и эталонной цепей, а решение о неисправности проверяемых

подсхем принимают по величине рассогласования проверяющих характеристик проверяемой и эталонной цепей, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения и снижения трудоемкости, в качестве перестраиваемых моделей выбирают сами проверяемые подсхемы с подключенными к полюсным узлам источниками ЭДС, с помощью которых настраивают модели.

Фиг.1