一种模块化UPS的故障时刻实时录波方法及系统与流程

本发明涉及一种录波方法，尤其是涉及一种模块化UPS的故障时刻实时录波方法及系统。

背景技术：

在模块化UPS中，为了便于在模块出现故障后进行故障原因分析，目前一般采用事件记录的方式，这种方式可以记录故障发生前后的设定的事件。但有些故障发生的时刻极短，这种事件记录方式无法还原故障发生前后的外部与内部情况，无法进行精确的故障原因分析。

中国专利CN202916412U公开了一种发电机变压器组故障录波装置，包括数据采集单元、数据分析单元、数据记录单元、数据输出单元和软件部分，所述数据采集单元包括交流电压通道和交流电流通道，还包括合适电压等级的直流电压通道，该装置可以实现对UPS的交流电压、同期电压和直流系统电压长期实时监控，但是该装置无法处理短时的故障情况，导致无法准确的分析故障产生的原因。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种直观准确、采集数据多样、实时监测的模块化UPS的故障时刻实时录波方法及系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种模块化UPS的故障时刻实时录波方法，用于在线监测模块化UPS的故障状态，包括以下步骤：

1)系统上电，监测装置实时获取模块化UPS的运行波形数据；

2)查询故障波形存储器是否没有剩余存储空间，若是，则使新获取的波形数据覆盖掉故障波形存储器中最初始的数据，若否，则存入新获取的波形数据；

3)根据模块化UPS的运行波形数据判断是否发生故障，若是，则将故障波形 存储器中在故障点之前和之后的波形数据存入EEPROM中，进行步骤4)，若否，则返回步骤2)；

4)将故障点之前和之后的波形数据转换为数字波形，并还原故障发生时的状态，分析故障产生的原因。

所述的监测装置通过AD采样器实时获取模块化UPS的运行波形数据。

所述的步骤3)中的故障点之前和之后的波形数据包括从故障点之前100ms至故障点之后200ms。

所述的判断是否发生故障的条件包括母线快速掉电、母线过压、输入电流不平衡、输入限流时间到、均流故障、逆变母线保护、逆变电压异常、输出短路和超大负载。

所述的故障波形存储器设有环形存储空间。

所述的监测装置上的AD采样器的采样周期为500us，

一种模块化UPS的故障时刻实时录波方法的录波系统，包括UPS、监测装置、故障波形存储器、EEPROM和上位PC机，所述的UPS、监测装置、故障波形存储器、EEPROM和上位PC机依次连接，所述的故障波形存储器为RAM，所述的监测装置上设有AD采样器。

所述的监测装置上的AD采样器为高频AD采样器。

所述的AD采样器包括直流母线电压采集器、直流母线电流采集器、UPS电压采集器、UPS电流采集器、逆变器电压采集器、逆变器电流采集器、UPS旁路电压采集器和UPS旁路电流采集器。

所述的上位PC机包括显示器，并且通过串口与EEPROM连接。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、直观准确：在模块化UPS发生故障前100ms至后200ms共300ms的实时采样通道的数据都完整的保存在存储器中，同时贴上了事件标签，通过PC软件将这些数据提取并还原成实时数字波形，因此可以直观准确还原故障发生前后系统的运行情况，可以对故障原因进行精准的分析。

二、采集数据多样：本发明通过UPS旁路、UPS母线和逆变器的电流电压采集器能够采样和故障信息丰富，共采样记录了24个参数，9个主要故障信息贴了事件标签，可快速诊断故障原因。

三、实时监测：本发明中的AD采样器的采样周期为500us，采样瓶频率高， 精度高，能够满足实时采样的要求。

四、循环存储：本发明的故障波形存储器设有环形存储空间，可以循环覆盖存储实时的UPS电流电压数据，存储空间大。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

图2为本发明的系统结构示意图。

图3为故障波形存储器环形存储空间的示意图。

其中，1、UPS，2、监测装置，3、故障波形存储器，4、EEPROM，5、上位PC机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例：

如图1所示，一种模块化UPS的故障时刻实时录波方法，用于在线监测模块化UPS的故障状态，包括以下步骤：

1)系统上电，监测装置实时获取模块化UPS的运行波形数据；

2)查询故障波形存储器是否没有剩余存储空间，若是，则使新获取的波形数据覆盖掉故障波形存储器中最初始的数据，若否，则存入新获取的波形数据；

3)根据模块化UPS的运行波形数据判断是否发生故障，若是，则将故障波形存储器中在故障点之前和之后的波形数据存入EEPROM中，进行步骤4)，若否，则返回步骤2)；

4)将故障点之前和之后的波形数据转换为数字波形，并还原故障发生时的状态，分析故障产生的原因。

监测装置通过AD采样器实时获取模块化UPS的运行波形数据。

步骤3)中的故障点之前和之后的波形数据包括从故障点之前100ms至故障点之后200ms。

判断是否发生故障的条件包括母线快速掉电、母线过压、输入电流不平衡、输入限流时间到、均流故障、逆变母线保护、逆变电压异常、输出短路和超大负载。

如图2所示，一种模块化UPS的故障时刻实时录波系统，包括UPS1、监测装 置2、故障波形存储器3、EEPROM4和上位PC机5，所述的UPS1、监测装置2、故障波形存储器3、EEPROM4和上位PC机5依次连接，故障波形存储器3为RAM，监测装置2上设有AD采样器。

如图3所示，故障波形存储器设有环形存储空间，AD采样器包括直流母线电压采集器、直流母线电流采集器、UPS电压采集器、UPS电流采集器、逆变器电压采集器、逆变器电流采集器、UPS旁路电压采集器和UPS旁路电流采集器，上位PC机5包括显示器，并且通过串口与EEPROM4连接，故障波形存储器设有环形存储空间，正常时将每隔500uS将波形数据按先后储存到储存空间，如果存储空间满后，将最早的数据覆盖，当发生故障后，记录故障点位置然后继续储存故障点后200mS数据。通过后台软件，读出储存器数据及发生故障点的位置，从而实现故障波形复现。

在模块及系统设计中，万一发生故障可以将故障前后一段时间的数据进行保存用于实现故障时的数据分析，总体思路为：

整流储存数据：输入电压A，B，C输入电流A，B，C母线电压正，母线电压负，电池电压正，电池电压负，电池电流正，电池电流负。共12个数据

逆变储存数据：旁路电压A，B，C逆变电压A，B,C逆变电感电流A，B，C，逆变输出电流A，B，C共12个数据。

考虑储存空间和储存速度，所有数据按8位存储(含符号位)

EEPROM存储速度较慢，故开辟RAM空间(每个模拟信号为300ms/0.5ms/2＝300words)，按首尾相连的链表方式储存，故障触发时，记录这时的故障点储存器位置及故障时间及故障ID(整流有从MTR获得的时间，逆变不记录时间)，然后再储存后续的200mS数据。

RAM空间储存完成后将RAM储存的波形储存到EEPROM中(含数据，故障点位置，时间，故障ID)。

SPI通讯中，REC与INV需互相传送故障触发标志，以达到REC故障时，INV能同步储存波形，INV故障时，REC能同步储存波形。

触发储存的故障：母线过压(REC转电池点)，零线断，母线快速掉电，输入电流不平衡，输入限流时间到，输出短路，逆变开路，均流故障，超大负载(145％以上)

仅存第一次故障,如果故障反复发生也只存第一次故障，故障优先级排。

(A)母线快速掉电(正常下电，突投重载)：1mS内从300V以上掉到150V以下

(B)零线断

(C)母线过压(REC转电池点)

(D)输入电流不平衡

(E)输入限流时间到

(F)均流故障

(G)逆变母线保护

(H)逆变电压异常

(I)输出短路

(J)超大负载(145％以上)

EEPROM已有波形，优先级高的可以覆盖低的，后台命令可以清除，无任何故障告警连续运行15天则自动清除，所有波形数据可以用后台软件读取(modbus协议，ASCII，38400)，并显示成直观的波形，后台软件可以清除波形，保存数据文件，并可从数据文件恢复波形。

当系统检测到直流母线电压在1mS内从330V以上降到200V以下，系统认为直流母线快速掉电故障发生。

在该故障发生时刻，处理器将整流储存数据：输入电压A，B，C输入电流A，B，C母线电压正，母线电压负，电池电压正，电池电压负，电池电流正，电池电流负。共12个数据。逆变储存数据：旁路电压A，B，C逆变电压A，B,C逆变电感电流A，B，C，逆变输出电流A，B，C共12个数据在该故障发生前100mS，及之后200mS的波形数据存储在EEPROM中。

故障的模块返厂维修时，将通过后台软件，将存储在EEPROM的波形数据读出，并还原成实时波形进行故障分析。