本实用新型涉及一种供电系统交流断路器动作特性在线监测分析装置。
背景技术：
供电系统在各行业领域极为重要，交流断路器是电网、变电所及车站供配电的关键部件，在供电系统中扮演分合闸及保护的作用，是供配电维保部门重点关注的对象，一旦发生故障，将会造成严重后果，因此，需设计装置对交流断路器进行实时监控，并对其进行故障预警。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种供电系统交流断路器动作特性在线监测分析装置，通过该装置可实时对交流断路器进行监控，并通过其采集的数据可实现对故障的判断。
解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：
一种供电系统交流断路器动作特性在线监测分析装置，其特征是包括：
互感器测量单元，通过其内含的测量用电流互感器和测量用电压互感器分别测量所述交流断路器的零序电流、三相电路的电流和三相电路的电压；
数据采集单元，除分别与所述互感器测量单元的测量用电流互感器和测量用电压互感器的输出端连接外，还设有四个开关量输入通道分别用于输入所述交流断路器的分闸指令、交流断路器合闸指令、交流断路器分闸位置反馈信号和交流断路器合闸位置反馈信号；
计算机，通过以太网与数据采集单元连接。
所述数据采集单元包括CPU和数据存储器，数据采集单元对应测量用电流互感器和测量用电压互感器还分别设置有用于将电流信号和电压信号转换成模拟量信号的转换用电流互感器和转换用电压互感器，测量用电流互感器和测量用电压互感器的输出端分别对应与转换用电流互感器和转换用电压互感器的输入端连接，转换用电流互感器和转换用电压互感器的输出端分别与CPU连接，四个开关量输入通道分别与CPU连接，数据存储器用于存储CPU采集的数据。
采集到的所有信号数据通过CPU转化成具有时标的波形数据存储在数据存储器中，波形数据以标准的Modbus TCP协议进行通信传输。
当所述交流断路器发生合闸动作或分闸动作时，CPU截取动作前200ms和动作后1800ms之间所采集的数据，用于形成波形数据文件。
所述在线监测分析装置还包括交换机，数据采集单元的以太网通信口与交换机连接，交换机与计算机连接。
所述CPU采用STM32F4芯片，其时钟周期为15ns。
所述数据采集单元的采集周期为0.5ms。
所述测量用电流互感器和测量用电压互感器分别输出5A电流和57.74V电压，所述转换用电流互感器和转换用电压互感器分别将电流信号和电压信号转换为0～5V的模拟量信号。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型可对供电系统的交流开关柜的交流断路器的动作特性进行监测，数据通过数据采集单元上传到计算机中，这样就可以通过计算机实时监控交流断路器并采集数据，为故障的排查和定位提供依据。在本实用新型采集到的数据的基础上，可实现计算交流断路器的动作时间、响应时间、拉弧时间、灭弧时间和不同期时间等关键参数，还可将历史数据进行统计分析，形成报表及曲线，以判断交流断路器的动作是否异常，提供故障预警。
附图说明
图1是本实用新型的原理示意图；
图2是本实用新型的数据采集单元的组成示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型进一步描述。
如图1所示的一种供电系统交流断路器动作特性在线监测分析装置，该供电系统中包括有交流电房，交流电房中设有交流开关柜，交流断路器设置在交流开关柜中。本动作特性在线监测分析装置包括互感器测量单元、数据采集单元、计算机PC1和交换机SC1。计算机PC1和交换机SC1设在监控室内。
互感器测量单元通过其测量用电流互感器分别测量交流断路器的零序电流In和三相电路(A、B、C)的电流(Ia、Ib、Ic)，通过其和测量用电压互感器分别测量交流断路器的三相电路(A、B、C)的电压(Ua、Ub、Uc)。测量用电流互感器将测量对象的电流分别转换5A电流输出，测量用电压互感器将测量对象的电压分别转换57.74V电压输出。
数据采集单元包括CPU和数据存储器，CPU采用STM32F4芯片，其时钟周期为15ns。数据采集单元还分别对应测量用电流互感器和测量用电压互感器设置有用于将电流信号和电压信号转换成模拟量信号的转换用电流互感器和转换用电压互感器，测量用电流互感器和测量用电压互感器的输出端分别对应与转换用电流互感器和转换用电压互感器的输入端连接，转换用电流互感器和转换用电压互感器的输出端再分别与CPU的ADC口连接。转换用电流互感器和转换用电压互感器均为微型的，它们将互感器测量单元输送来的5A电流信号和57.74V电压信号转换为0～5V的模拟量信号，CPU通过其ADC口接受0～5V的模拟量信号，CPU还将上述采集来的数据计算成实际测量值，即把按比例变小的数据再按比例计算还原成实际大小。从而采集到交流断路器的零序电流In、三相电路的电流(Ia、Ib、Ic)和三相电路的电压(Ua、Ub、Uc)。
数据采集单元设有四个开关量输入通道DI1、DI2、DI3、DI4，四个开关量输入通道DI1、DI2、DI3、DI4分别与交流断路器的相应部位连接，用于采集交流断路器分闸指令、交流断路器合闸指令、交流断路器分闸位置反馈信号和交流断路器合闸位置反馈信号。上述的与四个开关量输入通道DI1、DI2、DI3、DI4连接的交流断路器的相应部位为：交流断路器分闸指令传输端口、交流断路器合闸指令传输端口、交流断路器分闸位置传感器信号输出端口和交流断路器合闸位置传感器信号输出端口。四个开关量输入通道还分别与CPU连接，从而采集到四个开关量输入通道中的数据。
数据采集单元的对数据的采集周期为0.5ms，采集到的所有信号数据通过CPU转化成具有时标的波形数据存储在数据存储器中。数据采集单元还设有以太网通信口，通过网线与交换机SC1连接，交换机SC1再通过网线与计算机连接。波形数据以标准的Modbus TCP协议进行通信传输。当交流断路器发生合闸动作或分闸动作时，CPU截取动作前200ms和动作后1800ms之间所采集的数据，用于形成波形数据文件。
本实用新型在交流断路器动作时，通过互感器测量单元测得断路器的电流电压扰动值，形成波形数据文件存储在数据采集单元中，通过计算机可显示和分析断路器动作发生前后的电流电压波形，计算各项波形特性参数，反映出交流断路器的动作特性，最后得出结果呈现给用户。
本实用新型是监测断路器动作特性数据专用装置，采用断路器波形监测技术，通过分析采集的数据，既能快速准确的判断和分析故障，为故障的排查和定位提供依据。也能在系统正常运行时，实时记录电流电压，通过采集的数据可形成波形数据，从波形数据中计算得出多项波形特性参数，分析系统的供电性能，通过分析历史波形数据，提供故障预警。
如图2所示的数据采集单元的组成示意图，图中所示的开关量I/O接口即指四个开关量输入通道DI1、DI2、DI3、DI4，4路电流测量通道即指零序电流In和三相电路的电流Ia、Ib、Ic的连接通道，3路电压测量通道即指三相电路的电压Ua、Ub、Uc的连接通道，数据采集单元上还设有按键指示灯、液晶显示、电源电路、RS485接口和USB接口。