用于检测或预测电故障的方法
【专利摘要】一种预测电网络中的电故障的方法，其中接收指示传输的信号，与参考信号相比，做出确定并且如果该比较启示故障，则指示该故障的确定。
【专利说明】用于检测或预测电故障的方法 【背景技术】
[〇〇〇1] 对于例如功率或数据等可传输信号的电缆提供可传输信号从源到目的地的传输。 这样的电缆具有多种应用，并且非常适合于资源或装置之间的长或短距离传输。
[0002] 沿电传输线行进的信号在行进信号遇到线路传输参数中的不连续时将在相反的 方向上部分或完全反射。反射可以例如在传输线失效或即将失效时出现。在起始信号与反 射信号组合时，线路反射引起若干不可取的效应。所得的信号可以引起间歇失效、信号退化 和甚至受影响节点上的连接装置的损坏。在反射是真正原因时，灵敏的电子器件可将不可 取的效应登记为部件失效。
[0003] 在出现传输线反射时，可使装置、应用或电节点离线或退出服务用于诊断和修理。
【发明内容】
[0004] 本发明涉及检测和预测电网络的节点中的电故障的方法，该方法包括接收指示该 节点上的传输信号的监测信号、将该监测信号与参考传输信号比较、在该比较达到故障阈 值时确定故障以及指示故障的确定。
[0005] 提供一种检测和预测电网络（2)的节点（4)中的电故障的方法，所述方法包括： 接收指示所述节点（4)上的传输信号（12)的监测信号（20); 将所述监测信号（20 )与参考传输信号（22 )比较； 在所述比较达到故障阈值时确定故障；以及 指示所述故障的确定。
[0006] 优选的，所述接收包括实时接收所述监测信号（20)与所述传输信号（12)。
[〇〇〇7] 优选的，所述接收包括接收所述传输信号（12)作为所述监测信号（20)。
[0008] 优选的，所述参考传输信号（22)与所述传输信号（12)有联系。
[0009] 优选的，所述参考传输信号（22)是所述传输信号（12)的完美版本。
[〇〇1〇] 优选的，达到故障阈值的所述比较包括所述监测信号（20)位于故障阈值范围外 部。
[0011] 优选的，达到故障阈值的所述比较包括所述监测信号（20)大于高故障阈值（40)。
[0012] 优选的，达到故障阈值的所述比较包括所述监测信号（20)小于低故障阈值（42)。
[0013] 优选的，所述指示包括记录所述故障用于后续检索。
[0014] 优选的，记录所述故障包括将所述故障存储在存储器装置54中。
[0015] 优选的，所述方法进一步包括在所述指示后清除所述故障。 【专利附图】
【附图说明】
[0016] 在图中： 图1是具有故障检测和预测电路的电网络的示意图。
[0017] 图2是根据本发明的第二实施例具有故障检测和预测电路的电网络的示意图。 【具体实施方式】
[0018] 本发明的实施例与检测或预测电网络(其传输至少一个可传输信号）的节点中的 电故障的方法有关。设想任何类型的可传输兀件，其的不例包括数据的电传输。此外，任何 目的可由可传输信号达成，例如提供功率或数据用于传送。
[0019] 图1是对于本发明的一个实施例的电网络2的示意图示。应注意该电网络2可以 是任何类型的电网络，其中传输功率和/或数据。更特定地预想电网络2是对于飞行器的 配电网络，和/或对于飞行器的数据通信网络。
[0020] 电网络2包括通过传输电缆10而连接的源14和目的地16。故障预测电路18在 节点4处耦合于传输电缆10并且接收指示电缆10上的传输信号12的监测信号20作为输 入。传输信号发生器6向故障预测电路18提供参考传输信号22,其是传输信号12的理想 或完美版本。选项存储单元54接收并且存储来自故障预测电路18的故障指示符输出26。 另外，尽管网络2用具有单个节点4的单个电缆10来图示，网络2可具有任何数量的电缆 和节点，其中为了方便仅图示一个。此外，节点4和对应的监测信号20可定位在电缆上的 任何期望点处。
[0021] 在操作中，传输信号12可从源14传输到目的地16,并且在这样做时，经过节点4， 其中监测信号20被传递到故障预测电路18,其通过将监测信号20与参考传输信号22比较 而处理对于故障的监测信号20。
[0022] 在实施比较时，相对于参考传输信号22,故障预测电路18将监测信号20与故障阈 值或故障阈值范围相比较。换句话说，故障预测电路18配置成在监测信号20偏离参考传 输信号22预定量时识别故障。
[0023] 当故障预测电路18预测到故障时，故障预测电路18输出故障指示符输出26,该 存储单元54可将故障数据事件(其包括故障的时间)写到存储器装置。存储单元54可耦合 于大量故障预测电路18,在该情况下存储单元54可记录额外的故障数据，例如传输电缆10 的位置。存储单元54可备选地记录故障数据，例如在故障时传输信号12的操作、在一段时 间内登记的故障的数量、在特定传输电缆处的重复故障的数量，等。故障数据可存储在存储 单元54中用于后续检索。
[0024] 图2图示根据本发明的第二实施例的备选电网络102。该第二实施例与第一实施 例相似；因此，类似的部件用增加100的类似数字标识，其中理解第一实施例的类似部件的 描述适用于第二实施例，除非另外指出。第一实施例与第二实施例之间的差异是故障预测 电路118包括用于识别电故障的特定电路的一个示例。示出故障预测电路118,其包括正直 流（DC)电源28、负DC电源30、第一二极管32、第二二极管34、第一电阻器36和第二电阻 器38。设置故障预测电路118的一部分使得下面的部件采用串联配置分别连接：正DC电 源28、第一电阻器36、第一二极管32、第二二极管34、第二电阻器38和负DC电源30。故障 预测电路118的该部分接收第一二极管32与第二二极管34之间的参考传输信号22作为 输入。
[0025] 故障预测电路118进一步包括安置在第一电阻器36与第一二极管32之间的高故 障阈值信号节点40,和安置在第二电阻器38与第二二极管34之间的低故障阈值信号节点 42。如图示的，故障预测电路118进一步包括高侧运算放大器（op-amp) 44 (其具有两个输 入和一个输出）和低侧〇p-amp 46,其具有两个输入和一个输出。高侧op-amp 44接收监测 信号20和高故障阈值信号节点40作为输入。低侧op-amp 46接收监测信号20和低故障 阈值信号节点42作为输入。
[0026] 高侧和低侧op-amp 44、46中的每个与通常反向偏置的二极管48阴极连接，其中 每个二极管48的相对端或阳极连接到公共故障节点50。该故障节点50为可选的集成电路 (1C)芯片52提供输入，该可选的集成电路（1C)芯片52具有通过故障预测电路118外部的 源而接收的额外的清除信号输入24和故障指示符输出26。故障节点50另外可包括元件部 分，其适于使得故障节点50可以将二极管48的信号输出正确地转换成1C芯片52的可接 受数字逻辑输入。
[0027] 另外，设想没有可选的1C芯片52和清除信号输入24的故障预测电路118,其中故 障节点50直接映射到电路118的故障指示符输出26。清除信号输入24可从允许传输至 少两个不同信号的任何装置接收。在一个示例中，它可以是允许将高信号传输到1C芯片的 物理按钮。在另一个示例中，它可以是来自另一个装置(例如存储单元54)的高信号的电输 出。
[0028] 当监测信号20电压在高故障阈值信号节点40电压以下时，高侧op-amp将输出高 信号。如果监测信号20电压变得高于高故障阈值信号节点40电压，高侧op-amp将输出低 信号。同样，如果监测信号20电压在低故障阈值信号节点42电压以上，低侧op-amp将输 出高信号。如果监测信号20电压变得低于低故障阈值信号节点42电压，低侧op-amp将输 出低信号。
[0029] 该配置操作使得故障节点50在高侧和低侧op-amp44、46都输出高信号时具有高信 号。然而，当高侧、低侧或两个op-amp 44、46都输出低信号时，故障节点50将具有低信号。
[0030] 1C芯片52配置成当它在故障节点50处接收高信号时产生低信号，或不产生信号。 相反，1C芯片52配置成当它在故障节点50处接收低信号时在故障指示符输出26处产生 高信号。进一步配置1C芯片52使得一旦它在故障节点50处接收低信号，芯片52将继续 在故障指示符输出26处产生高信号而不管来自故障节点50的任何后续输入，直到芯片52 从清除信号输入24接收清除信号。
[0031] 在第二实施例的电网络102的操作中，传输信号12可从源14传输到目的地16,并 且在这样做时，经过节点4,其中监测信号20被传递到故障预测和检测电路118,其通过将 监测信号与参考传输信号22比较而处理对于故障的监测信号20。
[0032] 预先选择关于高和低故障阈值信号节点40、42值中的每个的配置来限定阈值信 号范围用于比较。根据正DC电源28、负DC电源30以及第一和第二二极管32、34的电特 性分别选择第一和第二电阻器36、38,以便限定高和低故障阈值信号节点40、42处的电压 值。例如,如果正DC电源28已知为+10V，负DC电源30已知为-10V，每个第一和第二二极 管32、34用典型的0. 7V下降操作，并且第一和第二电阻器36、38可每个选为22K Ω，期望的 高和低故障阈值信号节点40、42值分别是在参考信号22以上的+0. 7V和参考信号22以下 的-0. 7。该示例示出为示例，由此得到可接受极限的包络并且它绝不解释为明确限制或设 置极限边界的方法。
[0033] 在实施比较中，故障预测电路118使用高侧和低侧op-amp44、46将监测信号20与 高和低故障阈值信号节点40、42相比较。其中比较达到故障阈值（S卩，当比较指示监测信号 20位于故障阈值范围外部时)，出现故障。在本发明的该实施例中，当监测信号20大于高故 障阈值信号40或监测信号20在低故障阈值信号42以下时，监测信号20将位于故障阈值 范围外部。信号22到该电路的注入起作用使得高侧和低故障阈值也可是动态的，以便对于 随时间变化的信号的故障预测也是有用的。
[0034] 当故障预测电路118确定已经出现故障时，电路118在故障指示符输出26处指示 故障的确定。故障预测电路118继续指示故障已经出现直到电路118被清除信号输入24 重设,在这之后电路118开始再次监测电网络的节点。
[0035] 本公开预想除在上文的图中示出的之外的许多其他可能的实施例和配置。例如， 本发明的一个实施例预想使高和低逻辑信号反相。此外，本发明的一个这样的实施例可使 故障预测电路18和存储单元54嵌入单个集成电路上，作为更广泛的电系统的部分。另外， 可重新设置各种部件的设计和放置使得可以实现许多不同的一致配置，例如根据需要包括 瞬态噪声滤波器或钳位二极管。另外，电路的另一个实施例可以通过额外的模拟开关来复 用而扫描具有相同或相似特性的各种网或中继参考信号6和监测信号20中的任一个或两 个来支持信号集合的监测。
[0036] 在另一个实施例中，在存储单元54记录故障数据后，存储单元54可通过向1C芯 片52发送清除信号输入24而重设故障预测电路118。在该意义上，在必要时存储单元54 和可选的1C芯片52操作来管理故障预测电路118的故障控制。此外，如果故障预测电路 118检测到故障，故障指示符输出26信号可用于采用安全机制使得通过以安全的方式制定 预定事件发展(例如切换到备用网络或关闭系统）而以安全的方式控制故障。
[0037] 本文公开的实施例提供预测电网络的节点中的电故障的方法。可在上文的实施例 中实现的一个优势是故障数据可被维护人员使用来指示失效或正失效的传输电缆。传输电 缆缺陷的较早检测和修理转换成电网络的更高可靠性和质量。此外，当前发明的实施例导 致优越的商业优势，这部分是由于在修理和再认证的诊断阶段所花费的时间较少。这些优 势进而产生更高的电网络正常运行时间和更低的修理成本。这些优势关于类别3电子器件 (例如飞行器和核电站监测）特别重要。
[0038] 该书面描述使用示例来公开本发明，其包括最佳模式，并且还使本领域内技术人 员能够实践本发明，其包括制作和使用任何装置或系统并且执行任何包含的方法。本发明 的专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域内技术人员想到的其他示例。这样的其他 示例如果它们具有不与权利要求的文字语言不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要 求的文字语言无实质区别的等同结构元件则规定在权利要求的范围内。
[0039] 部件列表
【权利要求】
1. 一种检测和预测电网络（2)的节点（4)中的电故障的方法，所述方法包括： 接收指示所述节点（4)上的传输信号（12)的监测信号（20); 将所述监测信号（20 )与参考传输信号（22 )比较； 在所述比较达到故障阈值时确定故障；以及 指示所述故障的确定。
2. 如权利要求1所述的方法，其中所述接收包括实时接收所述监测信号（20)与所述传 输信号（12)。
3. 如权利要求1所述的方法，其中所述接收包括接收所述传输信号（12)作为所述监测 信号（20)。
4. 如权利要求1所述的方法，其中所述参考传输信号（22)与所述传输信号（12)有联 系。
5. 如权利要求4所述的方法，其中所述参考传输信号（22)是所述传输信号（12)的完 美版本。
6. 如权利要求1所述的方法，其中达到故障阈值的所述比较包括所述监测信号（20)位 于故障阈值范围外部。
7. 如权利要求1所述的方法，其中达到故障阈值的所述比较包括所述监测信号（20)大 于高故障阈值（40)。
8. 如权利要求7所述的方法，其中达到故障阈值的所述比较包括所述监测信号（20)小 于低故障阈值（42)。
9. 如权利要求1所述的方法，其中所述指示包括记录所述故障用于后续检索。
10. 如权利要求9所述的方法，其中记录所述故障包括将所述故障存储在存储器装置 54中。
【文档编号】G01R31/00GK104101798SQ201410144116
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年4月11日 优先权日:2013年4月11日
【发明者】R.D.费恩斯特拉 申请人:通用电气航空系统有限责任公司