继电器的状态检测装置、状态检测方法

技术领域

本发明涉及电气设备技术领域，具体涉及一种继电器的状态检测装置、一种继电器的状态检测方法。

背景技术

在一些大功率的供电系统中，当继电器驱动不同的负载时，在继电器触点吸合和断开瞬间，会产生额定工作情况下数倍甚至更大的电流，过大的电流使得继电器触点在瞬间产生电弧，粘连等情况。这种情况下即使接触器控制回路断电，其主触头也不能分断，这给下游设备和工作人员带来了极大的安全隐患。

目前，对继电器进行粘连检测的方法主要是在继电器断开后通过比较继电器两端电压，来判断继电器是否有效断开。但是这种检测方式一般需要电路中的其他继电器进行配合工作，可靠检测需要放电时间过长，检测效率不高，当同电路的其他继电器出现粘连时，故障定位也存在一定的困难。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种继电器的状态检测装置，该装置可以实时进行继电器所在的电力线上的电力线载波信号的功率谱密度的监控，既可以实时监控继电器状态，又可以在不需要其他继电器配合的情况下快速实现继电器粘连检测，对非正常的导通和断开均可进行快速反应，增强设备对主功率电路的在线诊断能力，将高频信号通过耦合的方式进入高压电路，容易进行高压隔离，方便布置，易模块化。

本发明还提供了一种继电器的状态检测方法。

本发明采用的技术方案如下：

本发明第一方面实施例提出了一种继电器的状态检测装置，包括：电力线载波通信单元，所述电力线载波通信单元包括两个，且分别设置在所述继电器的两侧，所述电力线载波通信单元用于获取所述继电器所在的电力线上的电力线载波信号的功率谱密度；控制器，所述控制器用于根据所述继电器所在的电力线载波信号的功率谱密度判断所述继电器的状态。

根据本发明的一个实施例，所述电力线载波通信单元包括：耦合电容，所述耦合电容用于将继电器所在的电力线上的电力线载波信号进行耦合；耦合变压器，所述耦合变压器的初级线圈通过耦合电容连接至所述继电器所在的电力线，所述耦合变压器的一个次级线圈作为发射端，所述耦合变压器的另一个次级线圈作为接收端；解调器，所述解调器用以解调接收到的所述电力线上的电力线载波信号的功率谱密度。

根据本发明的一个实施例，所述控制器具体用于：获取所述继电器的标准状态和所述继电器所在的电力线载波信号的功率谱密度；若所述继电器的标准状态为断开，且所述继电器所在的电力线载波信号的功率谱密度处于继电器非可靠断开的功率谱密度区间内或者处于继电器导通时的功率谱密度区间内，则判断所述继电器发生粘连。

根据本发明的一个实施例，所述继电器包括两个，所述装置还包括：第三电力线载波通信单元，所述第三电力线载波通信单元设置在两个继电器之间，每个电力线载波通信单元进行组网，所述控制器还用于分别获取两两电力线载波通信单元之间的电力线载波信号的功率谱密度，以进行继电器粘连定位。

本发明的第二方面实施例提出了一种继电器的状态检测方法，包括：在所述继电器的两侧设置电力线载波通信单元，以通过所述电力线载波通信单元获取所述继电器所在的电力线上的电力线载波信号的功率谱密度；根据所述继电器所在的电力线载波信号的功率谱密度判断所述继电器的状态。

根据本发明的一个实施例，所述电力线载波通信单元包括：耦合电容，所述耦合电容用于将继电器所在的电力线上的电力线载波信号进行耦合；耦合变压器，所述耦合变压器的初级线圈通过耦合电容连接至所述继电器所在的电力线，所述耦合变压器的一个次级线圈作为发射端，所述耦合变压器的另一个次级线圈作为接收端；解调器，所述解调器用以解调接收到的所述电力线上的电力线载波信号的功率谱密度。

根据本发明的一个实施例，根据所述继电器所在的电力线载波信号的功率谱密度判断所述继电器的状态，包括：获取所述继电器的标准状态和所述继电器所在的电力线载波信号的功率谱密度；若所述继电器的标准状态为断开，且所述继电器所在的电力线载波信号的功率谱密度处于继电器非可靠断开的功率谱密度区间内或者处于继电器导通时的功率谱密度区间内，则判断所述继电器发生粘连。

根据本发明的一个实施例，所述继电器包括两个，所述方法还包括：在两个继电器之间设置第三电力线载波通信单元，每个电力线载波通信单元进行组网；分别获取两两电力线载波通信单元之间的电力线载波信号的功率谱密度，以进行继电器粘连定位。

本发明的有益效果：

本发明可以实时进行继电器所在的电力线上的电力线载波信号的功率谱密度的监控，既可以实时监控继电器状态，又可以在不需要其他继电器配合的情况下快速实现继电器粘连检测，对非正常的导通和断开均可进行快速反应，增强设备对主功率电路的在线诊断能力，将高频信号通过耦合的方式进入高压电路，容易进行高压隔离，方便布置，易模块化。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的继电器的状态检测装置的结构示意图；

图2是根据本发明一个具体示例的直流充电系统电路原理图；

图3是根据本发明一个实施例的继电器的状态检测方法的流程图。

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。

图1是根据本发明一个实施例的继电器的状态检测装置的结构示意图。如图1所述，该状态检测装置包括：电力线载波通信单元1和控制器(图 1中未具体示出)。

其中，电力线载波通信单元包括两个，且分别设置在继电器K的两侧，电力线载波通信单元用于获取继电器K所在的电力线上的电力线载波信号的功率谱密度；控制器用于根据继电器K所在的电力线载波信号的功率谱密度判断继电器K的状态。

具体的，如图1所示，当继电器K闭合时，电力线载波信号经路径1通过继电器K；若继电器K开路，则电力线载波信号会通过耦合路径(继电器 K辅助触点)通过继电器K，由于耦合路径电路衰减要大于路径1的直通路径，所以在电力线载波通信的接收端，接收到的信号强度(功率谱密度)会明显变小，当电路参数一定时，通过电力线载波单元对接收到的信号强度进行测量，其测量结果可以作为判断继电器K导通状态的依据。图1中的辅助电源为继电器K辅助触点的供电电源，辅助电源也可以为电力线载波通信单元供电，R为功率负载。

本发明将电力线载波通信中通信信号衰减随高频信号的通过路经相关的特性应用到继电器K粘连检测中，由于继电器K断开后其是否粘连会导致通信高频信号通过不同的路经，从而影响通信双方的接收到信号的强度，当通信双方的发送信号强度标定后，则可以通过测试接收信号的强度(功率谱密度)从而判断继电器K的粘连情况。

由此，该装置可以实时进行继电器所在的电力线上的电力线载波信号的功率谱密度的监控，既可以实时监控继电器状态，又可以在不需要其他继电器K配合的情况下快速实现继电器粘连检测，对非正常的导通和断开均可进行快速反应，增强设备对主功率电路的在线诊断能力，将高频信号通过耦合的方式进入高压电路，容易进行高压隔离，方便布置，易模块化。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，电力线载波通信单元包括：耦合电容C、耦合变压器T和解调器。

其中，耦合电容C用于将继电器K所在的电力线上的电力线载波信号进行耦合；耦合变压器T的初级线圈通过耦合电容连接至继电器K所在的电力线，耦合变压器的一个次级线圈作为发射端，耦合变压器的另一个次级线圈作为接收端；解调器用以解调接收到的电力线上的电力线载波信号的功率谱密度。

具体的，耦合电容C可以将电力线上的信号耦合在耦合变压器T上，同时可以实现高压隔离，耦合变压器T实现电力线载波信号的发送和接收，同时可以实现滤波。

根据本发明的一个实施例，控制器具体用于：获取继电器的标准状态和继电器所在的电力线载波信号的功率谱密度；若继电器的标准状态为断开，且继电器所在的电力线载波信号的功率谱密度处于继电器非可靠断开的功率谱密度区间内或者处于继电器导通时的功率谱密度区间内，则判断继电器发生粘连。

具体的，预先测量继电器处于不同开关状态时电力线载波信号的功率谱密度，并根据测量结果标定出继电器导通时的功率谱密度区间PSD1＝(C1， C2)，继电器可靠断开时的功率谱密度区间PSD3＝(O1，O2)和继电器非可靠断开(粘连)的功率谱密度区间PSD2＝(F1，F2)。

QCA7000系列测量出的功率谱密度dB值(大于0)需加上50后再乘以 -1，则变为信号的功率谱密度dBm/Hz。可知QCA7000芯片测量的数值越小则代表信号强度越强。

控制器获取继电器的标准状态，标准状态即设定状态，继电器应该处于的状态，控制器可以根据所处系统的状态获取电器的标准状态，同时获取继电器所在的电力线载波信号的功率谱密度，然后判断继电器所在的电力线载波信号的功率谱密度与继电器的标准状态是否对应。如果继电器的标准状态为断开，且继电器所在的电力线载波信号的功率谱密度处于继电器非可靠断开的功率谱密度区间内或者处于继电器导通时的功率谱密度区间内，则判断继电器发生粘连。

可以理解的是，根据系统所处状态判断继电器的开关状态是否与设定状态一致，从而对继电器状态进行实时诊断。控制器还可以根据继电器所在的电力线载波信号的功率谱密度所处的区间判断继电器的状态，即如果功率谱密度处于区间PSD1，判断继电器导通，如果功率谱密度处于区间PSD3，则判断继电器断开。

根据本发明的一个实施例，继电器包括两个，所述装置还包括：第三电力线载波通信单元，所述第三电力线载波通信单元设置在两个继电器之间，每个电力线载波通信单元进行组网，所述控制器还用于分别获取两两电力线载波通信单元之间的电力线载波信号的功率谱密度，以进行继电器粘连定位。

具体的，可以在两个继电器间再设置一个第三电力线载波通信单元，第三电力线载波通信单元可以与系统中的其它电力线载波通信单元进行组网，当有继电器发生粘连时，无需其它继电器配合，控制器分别获取两两电力线载波通信单元之间的电力线载波信号的功率谱密度，根据电力线载波信号的功率谱密度即可以进行继电器粘连定位。

作为一种具体示例，图2所示为GB/T18487.1-2015中的直流充电系统电路原理图，电力线载波通信单元采用QCA7000系列芯片进行设计，其中，R1-R5为电阻，U1、U2为电源，AC/DC为交流/直流变换器，DC/DC为直流/直流变换器，K3、K4为低压继电器，若将两个同电力线载波通信单元 1分别安装在K1、K2的电源侧和K5、K6的电池包侧，则其状态检测过程为：

电力线载波通信单元在指定位置安装后，相互通信，并测量K1、K2、 K5、K6处于不同开关状态时的功率谱密度，根据测量结果标定出继电器导通时的功率谱密度区间PSD1＝(C1，C2)，继电器可靠断开时的功率谱密度区间PSD3＝(O1，O2)和继电器非可靠断开的功率谱密度区间 PSD2＝(F1，F2)。

电动汽车充电过程中，车载和充电机上的电力线载波通信单元分别与车辆控制器和非车载充电机控制器进行通信，实时上报自己测量到的由对方发送的电力线载波信号的功率谱密度。车辆控制器和非车载充电机控制器根据系统所处状态判断继电器的开关状态是否与设定状态一致，从而对继电器状态进行实时诊断。在充电过程中，若继电器处于断开状态，但控制器获取的电力线载波信号强度处于PSD1或PSD2的区间内，则可认为系统出现继电器粘连故障。

也可以在K1、K2和K5、K6之间也可以再布置一个电力线载波通信单元，使得三个通信设备进行组网，分别测得两两之间的信号强度，从而精准定位故障出现在那个继电器上。

综上所述，根据本发明实施例的继电器的状态检测装置，通过分别设置在继电器的两侧的电力线载波通信单元，获取继电器所在的电力线上的电力线载波信号的功率谱密度，控制器根据继电器所在的电力线载波信号的功率谱密度判断继电器的状态。该装置可以实时进行继电器所在的电力线上的电力线载波信号的功率谱密度的监控，既可以实时监控继电器状态，又可以在不需要其他继电器配合的情况下快速实现继电器粘连检测，对非正常的导通和断开均可进行快速反应，增强设备对主功率电路的在线诊断能力，将高频信号通过耦合的方式进入高压电路，容易进行高压隔离，方便布置，易模块化。

与上述的继电器的状态检测装置相对应，本发明还提出一种继电器的状态检测方法。由于本发明的方法实施例与上述的装置实施例相对应，对于方法实施例中未披露的细节可参照上述的装置实施例，本发明中不再进行赘述。

图3是根据本发明一个实施例的继电器的状态检测方法的流程图，如图 3所示，该方法包括以下步骤：

S1，在继电器的两侧设置电力线载波通信单元，以通过电力线载波通信单元获取继电器所在的电力线上的电力线载波信号的功率谱密度。

S2，根据继电器所在的电力线载波信号的功率谱密度判断继电器的状态。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，电力线载波通信单元包括：耦合电容C、耦合变压器T和解调器。

其中，耦合电容C用于将继电器所在的电力线上的电力线载波信号进行耦合；耦合变压器T的初级线圈通过耦合电容连接至继电器所在的电力线，耦合变压器的一个次级线圈作为发射端，耦合变压器的另一个次级线圈作为接收端；解调器用以解调接收到的电力线上的电力线载波信号的功率谱密度。

具体的，耦合电容C可以将电力线上的信号耦合在耦合变压器T上，同时可以实现高压隔离，耦合变压器T实现电力线载波信号的发送和接收，同时可以实现滤波。

根据本发明的一个实施例，根据继电器所在的电力线载波信号的功率谱密度判断继电器的状态，包括：获取继电器的标准状态和继电器所在的电力线载波信号的功率谱密度；若继电器的标准状态为断开，且继电器所在的电力线载波信号的功率谱密度处于继电器非可靠断开的功率谱密度区间内或者处于继电器导通时的功率谱密度区间内，则判断继电器发生粘连。

根据本发明的一个实施例，继电器包括两个，上述方法还包括：在两个继电器之间设置第三电力线载波通信单元，每个电力线载波通信单元进行组网；分别获取两两电力线载波通信单元之间的电力线载波信号的功率谱密度，以进行继电器粘连定位。

根据本发明实施例的继电器的状态检测方法，在继电器的两侧设置电力线载波通信单元，以通过电力线载波通信单元获取继电器所在的电力线上的电力线载波信号的功率谱密度，根据继电器所在的电力线载波信号的功率谱密度判断继电器的状态。该方法可以实时进行继电器所在的电力线上的电力线载波信号的功率谱密度的监控，既可以实时监控继电器状态，又可以在不需要其他继电器配合的情况下快速实现继电器粘连检测，对非正常的导通和断开均可进行快速反应，增强设备对主功率电路的在线诊断能力，将高频信号通过耦合的方式进入高压电路，容易进行高压隔离，方便布置，易模块化。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置) ，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器 (EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。