CN106680646A - 能够区分漏电流故障和短路故障的故障检查系统 - Google Patents
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Abstract
公开了能够区分漏电流故障和短路故障的故障检查系统。一种故障检查系统包括：主电路部(4)、导电构件(12)、电容器(5)、信号发生部(6)、测量部(7)和判断部(8)。信号发生部生成高频AC信号(SH)和低频AC信号(SL)。判断部(8)基于高频AC信号(SH)的电压或电流确定是否已发生两种类型的故障中的任一种。如果确定正发生故障，则判断部(8)基于从测量部(7)得到的低频AC信号(SL)的测量值来指定故障(漏电流故障或短路故障)中的哪一种是已发生的故障。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于检查DC电源的泄漏，并且用于检查设置在DC电源和电气装置之间的开关的短路故障的故障检查系统。
背景技术
已知故障检查系统具有：将DC电源连接至电气装置的一对电源线、设置在电源线中的开关、以及判断是否存在DC电源的漏电流故障或开关的短路故障的判断部(参见JP-A-2015-065143)。
故障检查系统包括耦合在电源线和地电位之间的电容器，每个电容器设置在电源线的比开关更接近于电气装置的位置处。故障检查系统还包括：生成AC信号的信号发生部，以及测量AC信号的电压的测量部。信号发生部和测量部被设置在比开关更接近于DC电源的位置处。当存在开关的短路时，由信号发生部生成的AC信号通过开关，并流经电容器到地电位，从而由测量部测得的AC信号的电压变得降低。判断部判断：例如，当AC信号的测得的电压下降到低于预定阈值时，则存在故障。
此外，当DC电源中发生漏电流故障时，由信号发生部生成的AC信号通过漏电位置，并且流到地电位，使得AC信号的电压的测得值降低。
因此，在这种情况下，如果AC信号的电压的测得值下降到低于预定阈值，则可判断已发生故障。
然而，上述故障检查系统遭受不能区分漏电流故障的发生与短路故障的发生的问题。也就是说,当发生漏电流故障时，AC信号经过漏电流位置流至地电位，使得AC信号电压的测得值变得降低。当发生开关的短路故障时，AC信号经过开关和电容器流至地电位，使得同样地，AC信号电压的测得值变得降低。因此，在任一情况下，AC信号电压的测得值下降，使得不可能区分两种类型的故障。
考虑到上述情况，本发明的示例性实施例致力于提供一种故障检查系统，其使用AC信号来确定两种类型的故障中的哪一种已发生，具体而言，确定是漏电流故障还是短路故障发生。
发明内容
根据本发明的示例性实施例，提供一种故障检查系统。该系统包括：主电路部、导电构件、多个电容器、信号发生部、测量部、以及判断部，其中主电路部包括DC电源、将DC电源连接至电气装置的一对电源线、以及分别连接至电源线中的对应电源线的一对开关；导电构件连接至地电位并且与电源线电绝缘；多个电容器分别耦合在导电构件和电源线之间，每个电容器在比开关中的对应开关更接近于电气装置的位置处连接至电源线；信号发生部电连接至主电路第一部并且被配置成生成两种类型的AC信号，包括具有相对高频率的高频AC信号以及具有比高频AC信号低的频率的低频AC信号，主电路第一部是主电路部的一部分，并且在比该一对开关更接近于DC电源的位置处；测量部电连接至主电路第一部，并被配置成测量两种类型的AC信号的电压或电流的相应值；以及判断部被配置成基于由测量部获得的AC信号电压或AC信号电流的测得值来检测DC电源中的漏电流故障和开关中的短路故障中的任一种。判断部被配置成基于由测量部获得的高频AC信号的测得值判断两种类型的故障中的任一种的发生，并且当判断出正发生两种类型的故障中的任一种时，基于由测量部获得的低频AC信号的测得值来指定该故障是短路故障还是漏电流故障。
这样的故障检查系统的信号发生部被配置成生成两种类型的AC信号，即，高频AC信号和低频AC信号。因此，判断部能够指定已发生哪种故障，是漏电流故障还是短路故障。
具体而言，判断部被配置成首先通过使用高频AC信号的测得值来确定是否已发生两种类型的故障中的任一种。使用高频AC信号能够进行关于是否已发生漏电流故障和短路故障中的任一种的判断，但不能在故障之间作出区分。更具体地，如果存在开关的短路故障，则高频AC信号将通过该开关，然后经过电容器，流至地电位。如果存在DC电源的漏电流故障，则高频AC信号将通过漏电流部分并流至地电位。因此，当测量部测量高频AC信号的电压时，如果已发生两种类型的故障中的任一种，则该电压的测得值将变得降低。因此，如果电压的测得值低于预定值，则可以判断已发生故障，但不能确定故障的具体类型。
判断部进一步被配置成使得：如果已通过使用高频AC信号确定已发生故障，低频AC信号则被用于指定已发生两种类型的故障中的哪一种，短路故障还是漏电流故障。例如，如果存在开关的短路故障，并且没有漏电流故障，则低频AC信号可通过相关的开关。然而，由于电容器中的每一个呈现对低频AC信号的高阻抗，因此低频AC信号不能通过电容器。因此，低频AC信号不能流至地电位。因而，由测量部测得的低频AC信号电压的测得值将保持为高。同样地，当发生漏电流故障但不存在短路故障时，低频AC信号将通过泄漏部分并且流至地电位。因而，如测量部测得的低频AC信号电压的测得值将变得降低。因此，如果高频AC信号电压的测得值高于预定阈值，则确定已发生短路故障，但是如果被发现低于预定阈值，则确定已发生漏电流故障。
如果利用AC信号的测得的电流值，有可能类似地指定已发生哪一种故障，短路故障还是漏电流故障。
通过本发明的上述形式，提供一种故障检查系统，其能够利用低频AC信号来判断已发生两种类型的故障中的哪一种，即，漏电流故障还是短路故障。
如本文所使用的，术语开关的“短路故障”被理解为意味着如果开关被控制成断开，而开关却保持在接通状态。例如，短路故障可能由于开关触点被焊接在一起，或可能由于继电器中的弹簧构件或驱动电路的故障。
附图说明
图1显示示出了根据本发明的第一实施例的在既没有发生短路故障也没有发生漏电流故障时生成高频AC信号的情况下的故障检查系统的电路图；
图2是示出了根据第一实施例的在存在开关的短路故障、而没有发生漏电流故障时生成高频AC信号的情况下的故障检查系统的电路图；
图3是示出了根据第一实施例的在存在开关的短路故障、而没有发生漏电流故障时生成低频AC信号的情况下的故障检查系统的电路图；
图4是示出了根据第一实施例的在存在漏电流故障、而没有发生开关的短路故障时生成高频AC信号的情况下的故障检查系统的电路图；
图5是示出了根据第一实施例的在存在漏电流故障、而没有发生开关的短路故障时生成低频AC信号的情况下的故障检查系统的电路图；
图6是示出了根据第一实施例的在既没有发生短路故障也没有发生漏电流故障的情况下的AC信号电压的波形图；
图7是示出了根据第一实施例的在存在短路故障但没有发生漏电流故障的情况下的AC信号电压的波形图；
图8是示出了根据第一实施例的在存在漏电流故障但没有发生短路故障的情况下的AC信号电压的波形图；
图9是示出了根据第一实施例的故障检查系统的操作的流程图；
图10是示出了根据本发明的第二实施例的故障检查系统的电路图；
图11是示出了根据第二实施例的在既没有发生短路故障也没有发生漏电流故障的情况下的组合AC信号电压的波形图；
图12是示出了从图11的组合AC信号提取的高频AC信号的波形图；
图13是示出了从图11的组合AC信号提取的低频AC信号的波形图；
图14是示出了根据第二实施例的在存在开关的短路故障但没有发生漏电流故障的情况下的组合AC信号电压的波形图。
图15是示出了从图14的组合AC信号提取的高频AC信号的波形图；
图16是示出了从图14的组合AC信号提取的低频AC信号的波形图；
图17是示出了根据第二实施例的在存在漏电流故障但没有发生开关的短路故障的情况下的组合AC信号电压的波形图；
图18是示出了从图17的组合AC信号提取的高频AC信号的波形图；
图19是示出了从图17的组合AC信号提取的低频AC信号的波形图；
图20是示出了根据第二实施例的故障检查系统的操作的流程图；
图21是示出了根据本发明的第三实施例的故障检查系统的电路图；
图22是示出了根据第三实施例的在既没有发生短路故障也没有发生漏电流故障的情况下的AC信号电流的波形图；
图23是示出了根据第三实施例的在存在开关中的短路故障但没有发生漏电流故障的情况下的AC信号电流的波形图；
图24是示出了根据第三实施例的在存在漏电流故障但没有发生开关中的短路故障的情况下的AC信号电流的波形图；
图25是示出了根据本发明的第四实施例的故障检查系统的电路图；
图26是示出了根据第四实施例的在强制接地开关处于接通状态的情况下的故障检查系统的电路图；
图27和28构成示出了根据第四实施例的故障检查系统的操作的流程图；
图29是示出了根据第四实施例的当信号线不处于开路状态的同时中间频率信号通过高通滤波器时的电压的波形图；以及
图30是示出了根据第四实施例的当信号线处于开路状态的同时中间频率信号通过高通滤波器时的电压的波形图。
具体实施方式
以下将参照所附附图更全面地描述本发明的实施例。然而，本发明可按许多不同的形式体现并不应当被解释成局限于本文描述的各实施例。相反，提供这些实施例以使本公开将变得透彻和完整，并且将完整地将本发明的范围传达给本领域技术人员。通篇中相同的数字指示相同的元件。
根据本发明的故障检查系统可应用作为车用故障检查系统，用于安装在电动车辆、混合动力车辆等上。
第一实施例
参照图1至9，将描述故障检查系统的第一实施例。如图1所示，故障检查系统1包括主电路部4、导电的导电构件12、电容器5、信号发生部6、测量部7、和判断部8。主电路部4包括DC电源10、一对电源线2(2p、2n)和一对开关3(3p、3n)。
该对电源线2(2p、2n)将DC电源10连接至电气装置11。该对开关3(3p、3n)分别安装在该对电源线2(2p、2n)中。
导电构件12与电源线2电绝缘并且连接至地电位。在导电构件12与电源线2p、2n之间耦合的电容器5被分别设置在比该对开关3p、3n更接近于电气装置11的位置处。
信号发生部6电连接至主电路第一部41，该主电路第一部41在比主电路部4中的开关3p、3n更接近于DC电源10的位置处。信号发生部6生成两种类型的AC信号S，即，具有相对高频率的高频AC信号SH(参见图2)，以及具有比高频AC信号SH低的频率的低频AC信号SL(参见图3)。
测量部7电连接至主电路第一部41，并且测量AC信号S的电压。
基于由测量部7测得的AC信号S的电压，判断部8判断是否已经发生两种类型的故障中的任一种。两种类型的故障由漏电流故障(藉此漏电流从DC电源10流出)以及短路故障(藉此开关3处于短路状态)组成。
基于由测量部7获得的AC信号SH的测得值，判断部8判断是否已经发生两种类型的故障中的任一种。如果判断已经发生故障，则判断部8被配置成基于由测量部7获得的低频AC信号SL的测得值指定已发生哪种故障，漏电流故障还是短路故障。
故障检查系统1可应用作为车用系统，用于安装在电动车辆、混合动力车辆等上。
电气装置11是功率转换器装置，将DC电源10的DC功率转换成AC功率。由此获得的AC功率被用于驱动3相AC电机16以使车辆运行。
如图1所示，电源线2由正侧电源线2p和负侧电源线2n构成，该正侧电源线2p将DC电源10的正极端子101连接至电气装置11，该负侧电源线2n将DC电源10的负极端子102连接至电气装置11。开关3由安装在正侧电源线2p中的正侧开关3p和安装在负侧电源线2n中的负侧开关3n构成。这两个开关3p、3n与单磁线圈31一起包含在继电器30内。继电器30被配置成使得：当电流通过磁路31时，开关3p、3n都接通，而当电流流动停止时，开关3p、3n都断开。
平滑电容器13与电气装置11并联连接，用于平滑施加至电气装置11的DC电压。充电装置15并联连接至平滑电容器13。充电装置15用于在启动电气装置11之前对平滑电容器13充电。由此可防止在开关3p、3n接通的时刻电流突然涌入平滑电容器13。例如，充电装置15可以是双向DC到DC转换器。
而且，如上所述，实施例进一步包括导电构件12，该导电构件12连接至地电位并且由车身构成。电容器5耦合在电源线2和导电构件12之间并且在比开关3更接近于电气装置11的位置处。根据该实施例，电容器5由诸如陶瓷电容器之类的特定电子部件构成。电容器5具有给定电容，以使高频AC信号SH通过，而几乎不使低频AC信号SL通过。
如图1所示，电阻器14被插入在DC电源10和导电构件12之间以使DC电源10与导电构件12之间电绝缘(insulate)。当发生漏电流故障时，电流从DC电源10流经电阻器14。寄生电容器(未示出)与电阻器14并联连接，然而，由于这样的寄生电容器的电容值远小于电容器5的电容值，因此它们在附图中未被指出。
信号发生部6经由信号线69在主电路第一部41中的具有与DC电源10的负极端子102相同电势的位置(连接点A)处电连接至主电路第一部41。测量电容器61被设置在连接点A和信号发生部6之间，并且用以将信号发生部6与DC电源10电隔离。测量电容器61的电容值被预定成使得高频AC信号SH和低频AC信号SL都可通过电容器。
高频滤波器71H和低频滤波器71L连接在测量部7和信号线69之间。高频滤波器71H仅使由信号发生部6生成的AC信号S的高频AC信号SH通过，而低频滤波器71L仅使低频AC信号SL通过。低频滤波器71L在比测量电容器61更接近于信号发生部6的位置(第一连接点C)处连接至信号线69。高频滤波器71H在比测量电容器61更远离信号发生部6的位置(第二连接点D)处连接至信号线69。
判断部8被连接至测量部7，并且用以在启动电气装置11之前检测是否存在开关3的短路故障或DC电源10的漏电流故障。在该检测操作中，判断部8首先从信号发生部6生成高频AC信号SH。假设，如图2所示，存在正侧开关3p的短路故障，而不存在漏电流故障，那么高频AC信号SH将流经正侧开关3p。由于每个电容器5的阻抗相对于高频AC信号SH为低，高频AC信号SH则将流经电容器5至地电位。作为结果，由测量部7测得的高频AC信号SH的峰值电压Vp的值将变得降低，如图7所示，并且将下降至低于第一阈值V1。如下文所描述，当发生漏电流故障时，高频AC信号SH的峰值电压Vp也将下降至低于第一阈值V1。因此，如果高频AC信号SH电压下降至低于第一阈值V1，则判断部8不能指定已发生的故障的类型(漏电流故障或短路故障)，但能判断已发生两种类型的故障中的一种。
当已经判断存在故障时，如图3的示例中，则从信号发生部6生成低频AC信号SL。每个电容器5对低频AC信号SL呈现高阻抗值，使得信号不能流经电容器5至地电位。而且，如果不存在漏电流故障，漏电流不能流经电阻器14至地电位。因此，如图7所示，由测量部7测得的低频AC信号SL的峰值电压Vp具有高值，并且保持高于第二阈值V2。如果低频AC信号SL的峰值电压Vp高于第二阈值V2，则判断部8判断存在短路故障。
图2和3显示了其中已发生正侧开关3p的短路故障的情况，然而，当存在正侧开关3n的短路故障时，或当存在开关3p、3n两者的短路故障时，AC信号S的电压波形将相同。
如果不存在开关3p、3n中的任一个的短路故障而存在DC电源10的漏电流故障，如图4的示例中，则当从信号发生部6生成高频AC信号SH时，高频AC信号SH将流经电阻器14至地电位。作为结果，如图8所示，由测量部7测得的高频AC信号SH的峰值电压Vp将变得降低并且将下降至低于第一阈值V1。
如果高频AC信号SH的峰值电压Vp低于第一阈值V1，则判断部8判断已发生两种类型的故障中的一种(即，漏电流故障或短路故障)，但是如上所描述的不能指定已发生的故障的类型。因此，如图5所示，从信号发生部6生成低频AC信号SL。电阻器14的阻抗与频率无关，使得类似于高频AC信号SH，低频AC信号SL将通过电阻器14至地电位。因此，如图8所示，由测量部7测得的低频AC信号SL的峰值电压Vp将变得降低并且将为第二阈值V2或更低。如果低频AC信号SL的峰值电压Vp不大于第二阈值，则判断部8判断存在漏电流故障。
如果既不存在漏电流故障也不存在短路故障，如图1的示例中，那么由信号发生部6生成的高频AC信号SH不通过开关3或电阻器4中的任一个。作为结果，如图6所示，由测量部7测得的高频AC信号SH的峰值电压Vp将具有超过第一阈值V1的高值。在这种情况下，判断部8判断不存在漏电流故障或短路故障。
现将描述故障检查系统1的操作的流程图。如图9所示，在启动电气装置11之前(参见图1)，故障检查系统1首先从信号发生部6生成高频AC信号SH(步骤S1)。接着，操作进入步骤S2，在步骤S2中作出关于高频AC信号SH的峰值电压Vp是否低于第一阈值V1的判决。如果是“否”判决，即，峰值电压Vp超过第一阈值V1(参见图6)，则操作进入步骤S3，在步骤S3中判断既不存在漏电流故障也不存在短路故障。
如果在步骤S2是“是”判决，即，如果判断高频AC信号SH的峰值电压Vp低于第一阈值V1(参见图7)并且已发生两种类型的故障中的任一种，则操作进入步骤S4，在步骤S4中生成低频AC信号SL。接着，操作进入步骤S5，在步骤S5中作出关于低频AC信号SL的峰值电压Vp是否不大于第二阈值V2的判决。如果是“是”判决，即，如果判断低频AC信号SL的峰值电压Vp不大于第二阈值V2(参见图8)，则操作进入步骤S6，在步骤S6中判断存在漏电流故障。如果在步骤S5是“否”判决，即，如果判断低频AC信号SL的峰值电压Vp超过第二阈值V2(参见图7)，则操作进入步骤S7，在步骤S7中判断存在短路故障。
根据该实施例，如果操作进入步骤S3，在步骤S3中判断两种类型的故障都没有发生，则启动电气装置11(参见图1)。具体而言，首先通过使用充电装置15对平滑电容器13充电，接着开关3p、3n被接通。然后，经由开关3p、3n向电气装置11供应DC电源10的DC功率。
而且，根据该实施例，如果判断正发生漏电流故障或短路故障(步骤S7或S8)，则不启动电气装置11。也就是说，确保开关3p、3n被控制成不被接通。
该实施例的有益效果如下。信号发生部6被配置用于生成两种类型的AC信号S，即，高频AC信号SH和低频AC信号SL。作为结果，判断部8可指定已发生漏电流故障和短路故障中的哪一种。即，如图7和8所示，如果高频AC信号SH的峰值电压Vp不大于第一阈值V1，则判断正发生这两种类型的故障中的一种，但不能确定故障的具体类型。如果判断已发生故障，低频AC信号SL则被用于指定特定类型的故障为漏电流故障或短路故障(参见图7和8)。
具体而言，如图3所示，当存在开关的短路故障时，由于电容器5对低频AC信号SL呈现的高阻抗，低频AC信号SL不流经电容器5至地电位。因此，低频AC信号SL的峰值电压Vp变得高，并且超过第二阈值V2(参见图7)。而且，当发生漏电流故障时，如图5所示，低频AC信号SL流经电阻器14至地电位。低频AC信号SL的峰值电压Vp由此变低，并且下降至低于第二阈值V2(参见图8)。因此，通过判断低频AC信号SL的峰值电压Vp是否大于第二阈值V2，可作出关于已发生的故障是短路故障还是漏电流故障的判决。
而且，在执行根据本实施例的故障检查时，如图9所示，首先生成高频AC信号SH(步骤S1)。作为结果，可迅速作出关于是否正发生故障的判决。在例如首先生成低频AC信号SL的情况下，可通过使用低频AC信号SL来检测漏电流故障，然而，将不能检测开关3的短路故障。因此，将有必要在生成低频AC信号SL之后生成高频AC信号SH来检测是否已发生短路故障。这是因为低频AC信号SL不流经电容器5，因此如果存在短路故障，则低频AC信号SL的峰值电压Vp将不会变低。
因此，为了判断没有一个故障发生，有必要生成高频AC信号SH和低频AC信号SL两者，因此，将需要更长时间来达到这样的判决。相反，当存在漏电流故障或短路故障时，高频AC信号SH的峰值电压Vp变得降低。因此，根据上述实施例，首先生成高频AC信号SH，使得仅通过确认高频AC信号SH的峰值电压Vp来检测两种类型的故障都没有发生成为了可能。因此，能够在短时间内完成故障检查。
上述的实施例提供了一种故障检查系统，该故障检查系统使用AC信号来指定正在发生哪一种故障，漏电流故障还是短路故障。
根据上述实施例的信号发生部6，仅高频AC信号SH和低频AC信号SL被生成作为AC信号S。然而，本发明不限于此。例如，根据下文所描述的第四实施例，可生成具有与高频AC信号SH和低频AC信号SL的频率不同的频率的AC信号S，以用于检测除漏电流故障和短路故障之外的故障。
根据以上实施例，通过测量部7来测量AC信号SH和SL的峰值电压Vp的值。然而，本发明不限于此，可测量AC信号SH和SL的平均值。替代地，如下文所述，测量部7可测量AC信号SH和SL的电流的值(参见图21至24)。
而且，电容器5由诸如陶瓷电容器之类的特定电子部件构成。然而，本发明不限于此，电容器可由寄生电容构成。例如，可使电源线2p、2n中的每一个与导电构件12之间的间距较小以使用其间的所产生的寄生电容作为电容器5。
此外，根据上述实施例，如图1所示，信号发生部6和测量部7在与DC电源10的负极端子102处于相同电势的位置(连接点A)处连接至主电路第一部41。然而，本发明不限于此。具体而言，可在与DC电源10的正极端子101处于相同电势的位置(连接点B)处进行连接。替代地，可在DC电源10内的一位置处进行连接。
第二实施例
根据以下实施例，附图中所使用的与第一实施例的附图标记相同的附图标记指示与第一实施例相同的构成元件，除非另外说明。
在第二实施例中，由信号发生部6生成的AC信号S的波形与第一实施例的不同。如图10所示，本实施例的信号发生部6包括高频发生部62、低频发生部63和加法电路64。高频发生部62生成高频AC信号SH，低频发生部63生成低频AC信号SL。加法电路64将高频AC信号SH和低频AC信号SL相加在一起以生成组合AC信号SS。
与第一实施例类似，高频滤波器71H和低频滤波器71L被安装在测量部7和信号发生部6之间，通过高频滤波器71H从组合AC信号SS提取高频AC信号SH，以及通过低频滤波器71L类似地提取低频AC信号SL。测量部7测量由高频滤波器71H提取的高频AC信号SH和由低频滤波器71L提取的低频AC信号SL的相应的峰值电压Vp。
如图11所示，组合AC信号SS具有作为高频AC信号SH(参见图12)和低频AC信号SL(参见图13)的波形的组合的波形。通过高频滤波器71H从组合AC信号SS提取如图12所示的高频AC信号SH，以及通过低频滤波器71L从组合AC信号SS提取如图13所示的低频AC信号SL。
如果在开关3中发生短路故障，则高频AC信号SH通过相关的开关3以及经过电容器5并流至地电位。作为结果，如图15所示，高频AC信号SH的峰值电压Vp将变低并且将下降至低于第一阈值V1。如果不存在漏电流故障，则低频AC信号SL将不流经电阻器14至地电位。作为结果，如图16所示，低频AC信号SL的峰值电压Vp将为高，并且将超过第二阈值V2。在这种情况下，作为AC信号SH和SL的组合的组合AC信号SS的波形将如图14所示。当高频AC信号SH的峰值电压Vp不大于第一阈值V1，如图15所示，则本实施例的判断部8判断正发生两种类型的故障(短路故障和漏电流故障)中的一种。接着低频AC信号SL的峰值电压Vp被确认，并且如果该峰值电压Vp超过第二阈值V2，如图16所示，则判断部8确定故障为短路故障。
如果发生漏电流故障，则高频AC信号SH将通过电阻器14并流至地电位。作为结果，如图18所示，高频AC信号SH的峰值电压Vp将下降至低于第一阈值V1。此外，当发生漏电流故障，低频AC信号SL也将通过电阻器14并流至地电位。因此，如图19所示，低频AC信号SL的峰值电压Vp将下降至低于第二阈值V2。在这种情况下，作为AC信号SH和SL的组合的组合AC信号SS的波形将如图17所示。当高频AC信号SH的峰值电压Vp不大于第一阈值V1，如图18所示，则本实施例的判断部8判断正发生两种类型的故障(短路故障和漏电流故障)中的一种。接着，低频AC信号SL的峰值电压Vp被确认，如果该峰值电压VP不大于第二阈值，如图19所示，则判断部8确定存在漏电流故障。
参照图20，将描述本实施例的故障检查系统1的操作的流程图。首先，故障检查系统1使信号发生部6生成组合AC信号SS(步骤11)。接着，操作进入步骤S12，在步骤S12中作出关于高频AC信号SH的峰值电压Vp是否不大于第一阈值V1的判决。如果是“否”判决，则操作进入步骤S13，在步骤S13中确定两种类型的故障都没有发生。
然而，如果在步骤12中是“是”判决，即，高频AC信号SH的峰值电压Vp不大于第一阈值V1(参见图15和18)从而判断出正发生两种类型的故障中的一种，操作进入步骤S14。在步骤S14中，作出关于低频AC信号SL的峰值电压Vp是否不大于第二阈值V2的判决。如果是“是”判决(参见图19)，则操作进入步骤S15，在步骤15中确定存在漏电流故障。然而，如果在步骤S14中是“否”判决(参见图16)，则操作进入步骤S16，在步骤S16中，确定存在开关3的短路故障。
本实施例的有益效果如下。生成组合AC信号SS，该组合AC信号SS是高频AC信号SH和SL的组合因此，可同时测量高频AC信号SH和低频AC信号SL的相应的峰值电压Vp。因此，如果高频AC信号SH的峰值电压Vp不大于第一阈值V1(参见图20的步骤S12)，从而判断存在故障，然后可在不需要单独生成低频AC信号SL的情况下，作出关于低频AC信号SL的峰值电压Vp是否大于第二阈值V2的判决(参见步骤S14)。因此，能够在短时间周期内指定故障是漏电流故障还是短路故障。
在其他方面，本实施例的构造和有益效果类似于第一实施例。
第三实施例
在第三实施例，测量部7和判断部8的构造与第一实施例的不同。如图21所示，本实施例的测量部7测量AC信号S的电流的峰值Ap，而判断部8使用测得的电流的峰值Ap来执行故障检测。
在本实施例的故障检测操作中，与第一实施例类似，首先生成高频AC信号SH。如果存在开关3的短路故障，则高频AC信号SH将通过开关3并且经过电容器5，并流至地电位。因此，如图23所示，由测量部7测得的高频AC信号SH的峰值电流Ap将为高并且将为第一阈值A1或更高。在这种情况下，判断部8将判断正发生两种类型的故障(短路故障和漏电流故障)中的一种。判断部8接着生成低频AC信号SL。由于电容器5对低频AC信号SL呈现高阻抗，低频AC信号SL基本不通过电容器5并因此不流至地电位。因此，低频AC信号SL的峰值电流Ap将为低，并且将变得小于第二阈值A2，如图23所示。在这种情况下，判断部8判断存在短路故障。
如果发生漏电流故障，则高频AC信号SH将通过电阻器14并流至地电位。因此，如图24所示，由测量部7测得的高频AC信号SH的峰值电流Ap将为高并且将为第一阈值A1或更高。在这种情况下，判断部8判断正发生两种类型的故障(短路故障和漏电流故障)中的任一种，并然后生成低频AC信号SL。由于电阻器14的阻抗与频率无关，低频AC信号SL将像高频AC信号SH一样通过电阻器14，并且将流至地电位。因此，如图24所示，由测量部7测得的低频AC信号SL的峰值电流Ap将为高并且将为第二阈值A2或更高。在这种情况下，判断部8判断存在漏电流故障。
如果两种故障都没有发生，则高频AC信号SH将不通过开关或不通过电阻器14，使得如图22所示，峰值电流Ap将具有低值。如果高频AC信号SH的峰值电流Ap不大于第一阈值A1，则判断部8确定两种故障都没有发生。
在其他方面，本实施例的构造和效果类似于第一实施例。
第四实施例
在第四实施例中，确保由信号发生部6和测量部7形成的故障检测电路690来确认在电路690是否存在故障。如图25所示，类似于第一实施例，本实施例的信号发生部6经由信号线69连接至主电路第一部4。低频滤波器71L在相对接近信号发生部6的位置处连接至信号线69的连接点C。高频滤波器71H在比连接点C更远离信号发生部6的位置处连接至信号线69的连接点D。测量电容器61连接在连接点C和D之间。
信号发生部6被配置成生成在介于高频AC信号SH和低频AC信号SL中间的频率范围内的中间AC信号SM。中间AC信号SM可通过高频滤波器71H和低频滤波器71L两者。
此外，本实施例的故障检查系统1包括由电阻器87和强制接地开关88形成的强制接地电路89。强制接地电路89连接在信号线69和地电位之间。
参照图27，将描述本实施例的操作的流程图。首先，在本实施例中，在强制接地开关88断开的状态下，通过信号发生部6生成中间AC信号SM(步骤S21)。接着，操作进入步骤S22，在步骤22中，作出关于已通过连接至第一连接点C的滤波器71(低频滤波器71L)的中间AC信号SM的峰值电压Vp是否超过预定值的判决。如果是“否”判决，则操作进入步骤S23，在步骤S23中判断存在连接至第一连接点C的滤波器71(低频滤波器71L)的故障。如果是“是”判决，则操作进入步骤S24。
在步骤S24中，作出关于已通过连接至第二连接点D的滤波器71(高频滤波器71H)的中间AC信号SM的电压是否超过预定值的判决。如果中间AC信号SM的电压低于预定值(参见图30的波形)，即“否”判决，则操作进入步骤S25。在步骤S25中，判断在将第一连接点C连接至第二连接点D的信号线69中存在开路故障，或存在测量电容器61的故障。
如果已通过高频滤波器71H的中间AC信号SM的电压高于预定值(参见图29)，即，在步骤S24中是“是”判决，则操作进入步骤S26，在步骤S26中强制接地开关88被接通。由此，信号线69被强制连接至地电位。在该情况下，在步骤S26中生成中间AC信号SM。
如图26所示，当强制接地开关88被接通并且信号线69被接地时，中间AC信号SM流至地电位。作为结果，如果故障检测电路690正常工作，则由测量部7测得的已通过两个滤波器71H和71L的中间AC信号SM的电压值将应当变低。根据本实施例，如图28所示，步骤S27在步骤S26之后执行。在步骤S27中，作出关于已通过两个滤波器71H和71L的中间AC信号SM的电压是否低于预定值的判决。如果是“否”判决，则操作进入步骤S28，在步骤S28中判断故障检测电路690没有正常工作。如果在步骤S27中是“是”判决，则操作进入步骤S29，在步骤S29中判断故障检测电路690正常工作。然后，执行用于检测DC电源10的漏电流故障和开关3的短路故障的操作。
本实施例的有益效果如下。除执行检查以检测短路故障或漏电流故障之外，还能够检测信号线69的开路故障和/或测量电容器61的故障。
在其他方面，本实施例的构造和有益效果类似于第一实施例。
根据以上实施例，低频滤波器71L连接至第一连接点C，以及高频滤波器71H连接至第二连接点D。然而，同样能够使用这些连接的相反布置。
Claims (3)
1.一种故障检查系统(1)，包括：
主电路部(4)，包括DC电源(10)、将所述DC电源连接至电气装置(11)的一对电源线(2)、以及分别连接至电源线中的对应电源线的一对开关(3)；
导电构件(12)，接地并且与所述电源线电绝缘；
多个电容器(5)，分别耦合在所述导电构件和所述电源线之间，每个电容器在比所述开关中的对应开关更接近于所述电气装置的位置处连接至电源线；
信号发生部(6)，电连接至主电路第一部(41)并且被配置成生成两种类型的AC信号，所述两种类型的AC信号包括具有相对高频率的高频AC信号以及具有比高频AC信号低的频率的低频AC信号，所述主电路第一部是所述主电路部的一部分并且在比所述一对开关更接近于所述DC电源的位置处；
测量部(7)，电连接至所述主电路第一部并被配置成测量所述两种类型的AC信号的电压或电流的相应值；以及
判断部(8)，被配置成基于由所述测量部获得的AC信号电压或AC信号电流的测得值来检测所述DC电源中的漏电流故障和所述开关中的短路故障中的任一种；其中：
所述判断部被配置成：基于由所述测量部获得的高频AC信号的测得值来判断所述两种类型的故障中的任一种的发生；并且当判断出正发生所述两种类型的故障中的任一种时，基于由所述测量部获得的低频AC信号的测得值来指定故障是短路故障还是漏电流故障。
2.根据权利要求1所述的故障检查系统(1)，其特征在于：
所述信号发生部生成作为所述高频AC信号和所述低频AC信号的组合的组合AC信号(SS)；以及
在所述信号发生部和所述测量部之间，所述故障检查系统进一步包括：
高频滤波器(71H)，连接用于从所述组合AC信号提取高频AC信号以及
低频滤波器(71L)，与所述高频滤波器并联连接，用于从所述组合AC信号提取低频AC信号。
3.根据权利要求1或2所述的故障检查系统，其特征在于：
所述信号发生部经由信号线(69)连接至所述主电路第一部；
使所述高频AC信号通过的高频滤波器以及使所述低频AC信号通过的低频滤波器设置在所述测量部和所述信号线之间；
作为所述高频滤波器和所述低频滤波器的这两个滤波器中的一个连接至所述信号线中的第一连接点(C)，所述第一连接点在相对接近于所述信号发生部的位置处；
这两个滤波器中的另一个连接至所述信号线中的第二连接点(D)，所述第二连接点在比所述第一连接点远离所述信号发生部的位置处；
所述信号发生部被配置成生成通过所述高频滤波器和所述低频滤波器两者的中间AC信号(SM)，以及
所述判断部被配置成在进行漏电流故障和短路故障的检测之前从所述信号发生部生成中间AC信号，并且，当已通过连接至所述第一连接点的滤波器的中间AC信号的电压高于预定值并且已通过连接至所述第二连接点的滤波器的中间AC信号的电压低于预定值时，所述判断部确定所述信号线在所述第一连接点和所述第二连接点之间具有开路故障，或连接在所述第一连接点和所述第二连接点之间的测量电容器(61)具有故障。
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