一種真空斷路器車載智能診斷系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及真空斷路器檢測領域，特別是涉及動車上真空斷路器系統診斷。
【背景技術】
[0002]中國鐵路牽引裝備現代化建設和高速鐵路建設已經進入全面收獲時期。但我國鐵路機車、動車組的安全運行、日常保養維護也面臨全所未有的發展難關和挑戰，主要反映在機車、動車組各關鍵設施的安全運行監控管理系統發展滯后，無法滿足和提供有效的技術保障。
[0003]武漢鐵路局從2006年開始陸續配屬HXD系列交流傳動電力機車和CRH系列動車組，其80%的真空斷路器均為BVAC.N99系列產品，另外20%的真空斷路器雖然制造廠家不同，但原理也基本相同。經過八年的運行，真空斷路器陸續暴露出許多故障隱患，影響機車、動車組的運行安全。在機車總走行40萬公里之后故障率上升，在季節交替和冬季機車運行區段內溫濕度急劇變化的天氣下，容易發生真空斷路器閉合、斷開故障或信號瞬間丟失現象。真空斷路器使用時間越久，故障的概率就越高。則需要一種檢測系統對真空斷路器進行實時監控。
【發明內容】
[0004]為了解決上述問題，本實用新型實施例提供的真空斷路器車載智能診斷系統應用了電力電子技術、嵌入式RAM控制處理器、在線監測技術、GPRS無線物聯網技術、云數據儲存及處理等先進科學技術，讓機務工作人員能實時以“視覺+聲音”的方式掌握機車真空斷路器的運行狀態；在重大故障發生前，發出“預警”或“警告”信息提示機務人員及時采取應對措施，將安全事故的發生扼殺在萌芽狀態。為機務檢修和乘務人員能及時發現和排除真空斷路器的安全隱患提供技術保障；為合理的安排真空斷路器的維護和更換時間提供可靠依據。
[0005]具體地，該系統通過動態、間接地監測電力機車真空斷路器直流操作電壓Ukz、操作電流Ikz的幅值及響應時間，輔助聯鎖閉合、斷開的響應時間及對應電壓，真空管動、靜觸頭開斷時的泄露電流Ijt等參數，達到監測真空斷路器的合閘、分閘響應時間及速度和真空管的真空度等多個性能指標和參數的目的。該系統能夠在真空斷路器發生劣化時分級報警，并且將GPRS無線物聯網技術、云數據儲存及處理技術應用于該系統中，通過“可視+可聽+可遙測”的方式監測機車真空斷路器運行狀態，以便乘務員和機車整備、檢修人員能在發生問題時及時采取應對措施，減少對鐵路運輸工作的干擾。所述技術方案如下:
[0006]本實用新型實施例提供了一種真空斷路器車載智能診斷系統，該系統包括中央處理單元、電源模塊、13個直流電壓采樣單元、直流電流采樣單元、交流電流采樣單元、無線模塊、顯示器和通訊接口單元，所述中央處理單元與13個直流電壓采樣單元、直流電流采樣單元、交流電流采樣單元、無線模塊、顯示器和通訊接口單元連接，所述電源模塊與中央處理單元、13個直流電壓采樣單元、直流電流采樣單元、交流電流采樣單元、無線模塊、顯示器和通訊接口單元連接。
[0007]其中，本實用新型實施例中的直流電流采樣單元包括直流電流隔離采樣電路和霍爾傳感器，霍爾傳感器采用穿心方式套裝在真空斷路器直流操作控制電路主回路上，霍爾傳感器通過直流電流隔離采樣電路與中央處理單元連接。
[0008]其中，本實用新型實施例中的交流電流采樣單元包括電流互感器和交流電流隔離采樣電路，所述電流互感器采用穿心方式套裝在與真空斷路器串接的高壓互感器的二次測量回路上，所述電流互感器通過交流電流隔離采樣電路與中央處理單元連接。
[0009]其中，本實用新型實施例中的13個直流電壓采樣單元分別與真空斷路器直流操作控制的主觸頭及12路輔助觸頭連接。其中，本實用新型實施例中的通訊接口單元包括CAN總線、485總線和USB接口，均由光耦與相應的驅動芯片組成，其中CAN總線與485總線的輸出端與上位機相連。
[0010]其中，本實用新型實施例中的電源模塊包括供電單元、采樣電源隔離電路和通訊電源隔離電路，所述通訊接口單元通過通訊電源隔離電路與供電單元連接，所述13個直流電壓采樣單元、直流電流采樣單元和交流電流采樣單元均通過采樣電源隔離電路與供電單元連接，所述中央處理單元、無線模塊和顯示器與供電單元連接。
[0011]另外，本實用新型實施例中的系統還包括聲音報警單元，所述聲音報警單元與中央處理單元連接。
[0012]本實用新型實施例提供的技術方案的有益效果為:該真空斷路器車載智能診斷系統，能實時反映真空斷路器的運行狀態，在設備運行異常時能發出聲光報警，提示機務人員及時采取應對措施，這樣就可以將安全事故處理在萌芽狀態，杜絕因真空斷路器故障而引發的行車事故。為鐵路機車的安全運行提供了技術保障，同時也能促進社會的和諧發展，具有作良好的社會效益。該真空斷路器車載智能診斷系統有效的預防并減少了機車運行故障，不但能節省大量的機車運行維護費用，同時也能為鐵路的運營創造良好的經濟效益。
【附圖說明】
[0013]圖1為實施例1提供的真空斷路器車載智能診斷系統的原理框圖；
[0014]圖2為實施例2提供的真空斷路器車載智能診斷系統的原理框圖；
[0015]圖3為交流電流隔離采樣電路圖；
[0016]圖4為直流電流隔離采樣電路圖；
[0017]圖5為直流電壓隔離采樣電路圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合實施例，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。
[0019]實施例1
[0020]參見圖1，本實用新型實施例提供了一種真空斷路器車載智能診斷系統，該系統包括中央處理單元、電源模塊、13個直流電壓采樣單元、I個直流電流采樣單元、I個交流電流采樣單元、無線模塊、顯示器和通訊接口單元等。其中，中央處理單元與13個直流電壓采樣單元、直流電流采樣單元、交流電流采樣單元、無線模塊、顯示器和通訊接口單元連接。電源模塊與中央處理單元、13個直流電壓采樣單元、直流電流采樣單元、交流電流采樣單元、無線模塊、顯示器和通訊接口單元連接。
[0021]其中，中央處理單元用于對整個系統進行控制，可以為單片機或者微處理器等，如ARM處理器。具體包括ARM處理器主芯片和其復位電路及外部晶振電路。
[0022]其中，電源模塊用于為整個系統供電，包括供電單元和多個電源隔離電路，可以為不同元件提供適應的電壓，如12V、5V、3.3V和-12V等。具體地，電源模塊包括供電單元、采樣電源隔離電路和通訊電源隔離電路，其中采樣電源隔離電路將供電單元輸出的12V隔離轉化為5V，為采樣信號的線性光耦提供工作電源；通訊電源隔離電路將供電電源輸出的12V隔離轉化為5V，為通訊接口單元的高速光親提供工作電源。通訊接口單元通過通訊電源隔離電路與供電單元連接，13個直流電壓采樣單元、直流電流采樣單元和交流電流采樣單元均通過采樣電源隔離電路與供電單元連接，中央處理單元、無線模塊和顯示器與供電單元連接。其中，通訊電源隔離電路用于為CAN總線、485總線和USB接口等接口電路提供隔離電源；采樣電源隔離電路用于采樣信號的電源隔離。
[0023]其中，13個直流電壓采樣單元用于檢測真空斷路器直流操作控制的主觸頭及12路輔助觸頭的電壓，則13個直流電壓采樣單元分別與真空斷路器直流操作控制的主觸頭及12路輔助觸頭連接。
[0024]其中，直流電流采樣單元用于檢測真空斷路器的合閘電流，直流電流采樣單元包括直流電流隔離采樣電路和霍爾傳感器，霍爾傳感器采用穿心方式套裝在真空斷路器直流操作控制電路主回路上，霍爾傳感器通過直流電流隔離采樣電路與中央處理單元連接。
[0025]其中，交流電流采樣單元用于檢測真空斷路器的真空泡的泄露電流，交流電流采樣單元包括電流互感器和交流電流隔離采樣電路，電流互感器采用穿心方式套裝在與真空斷路器串接的高壓互感器的二次測量回路上，電流互感器通過交流電流隔離采樣電路與中央處理單元連接。
[0026]其中，無線模塊用于采用無線的形式與上位機進行信息交互，具體可以是GPRS無線模塊。
[0027]其中，通訊接口單元用于采用有線的形式與上位機或U盤等進行對外信息交互。具體可以采用多種方式實現，如CAN總線、485總線和USB接口等。具體地，通訊接口單元包括CAN總線、485總線和USB接口等，均由光耦與相應的驅動芯片組成，其中CAN總線、485總線和USB接口均連