一种真空断路器车载智能诊断系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及真空断路器检测领域，特别是涉及动车上真空断路器系统诊断。
【背景技术】
[0002]中国铁路牵引装备现代化建设和高速铁路建设已经进入全面收获时期。但我国铁路机车、动车组的安全运行、日常保养维护也面临全所未有的发展难关和挑战，主要反映在机车、动车组各关键设施的安全运行监控管理系统发展滞后，无法满足和提供有效的技术保障。
[0003]武汉铁路局从2006年开始陆续配属HXD系列交流传动电力机车和CRH系列动车组，其80%的真空断路器均为BVAC.N99系列产品，另外20%的真空断路器虽然制造厂家不同，但原理也基本相同。经过八年的运行，真空断路器陆续暴露出许多故障隐患，影响机车、动车组的运行安全。在机车总走行40万公里之后故障率上升，在季节交替和冬季机车运行区段内温湿度急剧变化的天气下，容易发生真空断路器闭合、断开故障或信号瞬间丢失现象。真空断路器使用时间越久，故障的概率就越高。则需要一种检测系统对真空断路器进行实时监控。
【发明内容】
[0004]为了解决上述问题，本实用新型实施例提供的真空断路器车载智能诊断系统应用了电力电子技术、嵌入式RAM控制处理器、在线监测技术、GPRS无线物联网技术、云数据储存及处理等先进科学技术，让机务工作人员能实时以“视觉+声音”的方式掌握机车真空断路器的运行状态；在重大故障发生前，发出“预警”或“警告”信息提示机务人员及时采取应对措施，将安全事故的发生扼杀在萌芽状态。为机务检修和乘务人员能及时发现和排除真空断路器的安全隐患提供技术保障；为合理的安排真空断路器的维护和更换时间提供可靠依据。
[0005]具体地，该系统通过动态、间接地监测电力机车真空断路器直流操作电压Ukz、操作电流Ikz的幅值及响应时间，辅助联锁闭合、断开的响应时间及对应电压，真空管动、静触头开断时的泄露电流Ijt等参数，达到监测真空断路器的合闸、分闸响应时间及速度和真空管的真空度等多个性能指标和参数的目的。该系统能够在真空断路器发生劣化时分级报警，并且将GPRS无线物联网技术、云数据储存及处理技术应用于该系统中，通过“可视+可听+可遥测”的方式监测机车真空断路器运行状态，以便乘务员和机车整备、检修人员能在发生问题时及时采取应对措施，减少对铁路运输工作的干扰。所述技术方案如下:
[0006]本实用新型实施例提供了一种真空断路器车载智能诊断系统，该系统包括中央处理单元、电源模块、13个直流电压采样单元、直流电流采样单元、交流电流采样单元、无线模块、显示器和通讯接口单元，所述中央处理单元与13个直流电压采样单元、直流电流采样单元、交流电流采样单元、无线模块、显示器和通讯接口单元连接，所述电源模块与中央处理单元、13个直流电压采样单元、直流电流采样单元、交流电流采样单元、无线模块、显示器和通讯接口单元连接。
[0007]其中，本实用新型实施例中的直流电流采样单元包括直流电流隔离采样电路和霍尔传感器，霍尔传感器采用穿心方式套装在真空断路器直流操作控制电路主回路上，霍尔传感器通过直流电流隔离采样电路与中央处理单元连接。
[0008]其中，本实用新型实施例中的交流电流采样单元包括电流互感器和交流电流隔离采样电路，所述电流互感器采用穿心方式套装在与真空断路器串接的高压互感器的二次测量回路上，所述电流互感器通过交流电流隔离采样电路与中央处理单元连接。
[0009]其中，本实用新型实施例中的13个直流电压采样单元分别与真空断路器直流操作控制的主触头及12路辅助触头连接。其中，本实用新型实施例中的通讯接口单元包括CAN总线、485总线和USB接口，均由光耦与相应的驱动芯片组成，其中CAN总线与485总线的输出端与上位机相连。
[0010]其中，本实用新型实施例中的电源模块包括供电单元、采样电源隔离电路和通讯电源隔离电路，所述通讯接口单元通过通讯电源隔离电路与供电单元连接，所述13个直流电压采样单元、直流电流采样单元和交流电流采样单元均通过采样电源隔离电路与供电单元连接，所述中央处理单元、无线模块和显示器与供电单元连接。
[0011]另外，本实用新型实施例中的系统还包括声音报警单元，所述声音报警单元与中央处理单元连接。
[0012]本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果为:该真空断路器车载智能诊断系统，能实时反映真空断路器的运行状态，在设备运行异常时能发出声光报警，提示机务人员及时采取应对措施，这样就可以将安全事故处理在萌芽状态，杜绝因真空断路器故障而引发的行车事故。为铁路机车的安全运行提供了技术保障，同时也能促进社会的和谐发展，具有作良好的社会效益。该真空断路器车载智能诊断系统有效的预防并减少了机车运行故障，不但能节省大量的机车运行维护费用，同时也能为铁路的运营创造良好的经济效益。
【附图说明】
[0013]图1为实施例1提供的真空断路器车载智能诊断系统的原理框图；
[0014]图2为实施例2提供的真空断路器车载智能诊断系统的原理框图；
[0015]图3为交流电流隔离采样电路图；
[0016]图4为直流电流隔离采样电路图；
[0017]图5为直流电压隔离采样电路图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合实施例，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
[0019]实施例1
[0020]参见图1，本实用新型实施例提供了一种真空断路器车载智能诊断系统，该系统包括中央处理单元、电源模块、13个直流电压采样单元、I个直流电流采样单元、I个交流电流采样单元、无线模块、显示器和通讯接口单元等。其中，中央处理单元与13个直流电压采样单元、直流电流采样单元、交流电流采样单元、无线模块、显示器和通讯接口单元连接。电源模块与中央处理单元、13个直流电压采样单元、直流电流采样单元、交流电流采样单元、无线模块、显示器和通讯接口单元连接。
[0021]其中，中央处理单元用于对整个系统进行控制，可以为单片机或者微处理器等，如ARM处理器。具体包括ARM处理器主芯片和其复位电路及外部晶振电路。
[0022]其中，电源模块用于为整个系统供电，包括供电单元和多个电源隔离电路，可以为不同元件提供适应的电压，如12V、5V、3.3V和-12V等。具体地，电源模块包括供电单元、采样电源隔离电路和通讯电源隔离电路，其中采样电源隔离电路将供电单元输出的12V隔离转化为5V，为采样信号的线性光耦提供工作电源；通讯电源隔离电路将供电电源输出的12V隔离转化为5V，为通讯接口单元的高速光親提供工作电源。通讯接口单元通过通讯电源隔离电路与供电单元连接，13个直流电压采样单元、直流电流采样单元和交流电流采样单元均通过采样电源隔离电路与供电单元连接，中央处理单元、无线模块和显示器与供电单元连接。其中，通讯电源隔离电路用于为CAN总线、485总线和USB接口等接口电路提供隔离电源；采样电源隔离电路用于采样信号的电源隔离。
[0023]其中，13个直流电压采样单元用于检测真空断路器直流操作控制的主触头及12路辅助触头的电压，则13个直流电压采样单元分别与真空断路器直流操作控制的主触头及12路辅助触头连接。
[0024]其中，直流电流采样单元用于检测真空断路器的合闸电流，直流电流采样单元包括直流电流隔离采样电路和霍尔传感器，霍尔传感器采用穿心方式套装在真空断路器直流操作控制电路主回路上，霍尔传感器通过直流电流隔离采样电路与中央处理单元连接。
[0025]其中，交流电流采样单元用于检测真空断路器的真空泡的泄露电流，交流电流采样单元包括电流互感器和交流电流隔离采样电路，电流互感器采用穿心方式套装在与真空断路器串接的高压互感器的二次测量回路上，电流互感器通过交流电流隔离采样电路与中央处理单元连接。
[0026]其中，无线模块用于采用无线的形式与上位机进行信息交互，具体可以是GPRS无线模块。
[0027]其中，通讯接口单元用于采用有线的形式与上位机或U盘等进行对外信息交互。具体可以采用多种方式实现，如CAN总线、485总线和USB接口等。具体地，通讯接口单元包括CAN总线、485总线和USB接口等，均由光耦与相应的驱动芯片组成，其中CAN总线、485总线和USB接口均连