[发明专利]一种列车动力系统在线监控故障诊断的系统及其方法

权利要求书

1.一种列车动力系统在线监控故障诊断的系统，其特征在于，系统主要包括：列车动力设备、信号检测单元、信号处理单元、故障诊断单元；其中，列车动力设备包括：牵引电机、牵引变流器、制动电阻；信号检测单元包括：牵引变流器输入直流电流传感器、牵引电机输入交流电流传感器、制动电阻输入直流电流传感器、制动电阻温度传感器；信号处理单位为动力系统信号调理板；故障诊断单元为中心节点；

其中，牵引电机和牵引变流器相连，并且两者和牵引变流器输入直流电流传感器及牵引电机输入交流电流传感器相连；制动电阻和牵引变流器相连，并且制动电阻和制动电阻输入直流电流传感器及制动电阻温度传感器相连；信号检测单元中的传感器和信号处理单元中的动力系统信号调理板相连，动力系统信号调理板通过接入节点背板和故障诊断单元中的中心节点相连。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统的动力系统信号调理板包括控制核心、电源、传感器接口、直流A/D、交流A/D、测温模块、以太网、CAN、Modbus、看门狗、实时时钟、非易失性存储器、LED显示、外部板卡接口；

其中，传感器接口分别通过直流A/D、交流A/D、测温模块和控制核心并联，看门狗、实时时钟、非易失性存储器、LED显示分别和控制核心相连，外部板卡分别通过以太网、CAN、Modbus和控制核心并联；

其中，控制核心负责整个板卡工作的控制协调以及与接入节点背板的通信管理工作；电源部分负责将外部输入的DC24V转换成DC+15V、DC-15V以及DC5V、DC3.3V和DC1.8V以供给板卡上的负载使用；传感器接口支持三路交流电流输入、两路直流电流输入以及一路温度传感器输入；外部板卡接口负责经由控制核心的SCI、eCAN、并口的控制，实现信号调理板与Modbus、CAN及以太网的硬件物理层及数据链路层接口；看门狗防扰单元负责监控控制核心软硬件的工作情况，当软件异常或硬件故障时，强行复位控制核心，使其工作过程导向可知的安全状况；实时时钟负责提供信号调理板上的时间信息；非易失性存储器中储存板卡工作的时间范围、工作状况、故障特征及其时间点基本的配置和特征信息。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统通过传感器获得动力系统各设备相关的状态量，然后经过动力系统信号调理板对信号进行数字滤波、小波降噪，完成对噪声信号的消除，提取出有用的信号，然后采用小波算法完成小波能量谱的特征提取，把每个子系统的特征量输入相应的子网络进行故障诊断，然后将各子网络的诊断结果在中心节点进行融合，初步完成故障诊断，最后将各子网络的诊断结果进行模糊融合，完成对故障的最终定位与诊断。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统的信号检测单元，只需要检测牵引变流器和电机的电压、电流、温度状态量，优化了传感器配置及故障特征量的维数。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统的信号处理单元，完成了对检测信号的数字滤波及降噪，提高信号的鲁棒性和信噪比，实现了高可信复合滤波及故障特征的准确、有效提取功能。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统的信号处理单元主要是通过信号调理板来完成的，其主要负责信号的鲁棒性调理和初步特征提取过程，以及故障初步特征和特征量检测数据的上传工作。