本实用新型属于配电系统技术领域，具体涉及一种带故障及失效预警功能的断路器。
背景技术：
随着社会经济的飞速发展，电能成为现代社会的主要能源，它在国民经济中和人民生活中起着举足轻重的作用，电网的可靠和稳定是人民生活正常有序的重要保障。作为电力系统关键配电设备之一的断路器，其运行状态对电力系统的可靠性具有重大影响，当它发生故障时，往往会带来严重的后果，因此，电力系统的日常维护检修必不可少，然而，目前，电力系统尤其是断路器，一般是采取“事后检修”的检修方式，往往是故障发生出现不良影响才被动采取检修，给人们生活带来了很大的麻烦和不便；另一种检修方式是以预防为主的检修方式，称为“计划检修”，但是这种检修方式是预先设定检修工作内容与周期，到了规定周期进行检修，这种方式不可避免的产生“过剩维修”，不但造成设备有效利用时间的损失以及人力、物力、财力的浪费，还有可能引发维修故障。
技术实现要素：
为解决目前断路器故障发现滞后、严重影响人们生活的技术问题，本实用新型提供一种带故障及失效预警功能的断路器，通过在电路板结构中设置电信号采集系统分别与合、分闸线圈和储能电机连接，并进一步采用信号调理系统、运算处理系统及预警显示系统处理的技术方案，实现了在不影响设备正常运行的情况下，准确、及时、全面显示设备的运行状态及故障隐患。
本实用新型采用的技术方案是：一种带故障及失效预警功能的断路器，包括断路器本体，关键在于，所述断路器电路板结构中包括分别与合、分闸线圈和储能电机连接的电信号采集系统，依次首尾连接在电信号采集系统信号输出端的信号调理系统、运算处理系统、预警显示系统，以及为以上各个系统供电的电源处理系统。
上述技术方案中，提供了一种带故障及失效预警功能的断路器，包括断路器本体，关键在于，断路器电路板结构中设置了电信号采集系统、信号调理系统、运算处理系统、预警显示系统及电源处理系统，电信号采集系统分别与合、分闸线圈和储能电机连接，用于采集合、分闸线圈和储能电机的电流，并输出相应的电信号，电信号采集系统的信号输出端与信号调理系统连接，信号调理系统的信号输出端与运算处理系统连接，运算处理系统的信号输出端与预警显示系统连接，电源处理系统与上述各系统分别连接为各系统供电。信号调理系统对上述电信号进行整形滤波，并将整形滤波后的电信号发送到运算处理系统，运算处理系统对电信号处理后进一步利用内置算法对信号进行第二次整形，得到电流曲线，并与内部存储的标准电流曲线进行对比，将对比结果发送至预警显示系统，从而显示设备运行状态或故障隐患。其中所涉及的对比算法等为内置算法或现有算法，不需本领域技术人员创造性劳动即可使用，本实用新型的关键设计在于各硬件系统及元器件的设置及连接关系。
本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的带故障及失效预警功能的断路器，可以对断路器实时测定监控，实时显示运行状态或故障隐患，既避免了断路器突然故障带来的生命和财产损失，又提供了一种更加方便的断路器维修策略，节省了大量的人力、物力成本，提高了设备有效利用时间；本断路器结构简单合理，整个系统抗干扰能力强，性能稳定。
附图说明
图1为本实用新型断路器电路板的电路框图结构示意图；
图中，1代表合闸线圈，2代表分闸线圈，3代表储能电机，4代表电信号采集系统，5代表信号调理系统，51代表分压电路，52代表RC滤波电路，6代表运算处理系统，7代表预警显示系统，8代表电源处理系统。
具体实施方式
本实用新型提供一种带故障及失效预警功能的断路器，以下通过具体实施例对本断路器的具体结构及设计做详细说明，以便于更好的理解，本实用新型的关键设计在于各硬件系统及元器件的设置及组合、连接关系，其中所涉及的对比算法等为现有技术，不需本领域技术人员创造性劳动即可使用。
一种带故障及失效预警功能的断路器，包括断路器本体，所述断路器电路板结构中包括分别与合、分闸线圈1、2和储能电机3连接的电信号采集系统4，依次首尾连接在电信号采集系统4信号输出端的信号调理系统5、运算处理系统6、预警显示系统7，以及为以上各个系统供电的电源处理系统8。
上述一种带故障及失效预警功能的断路器，包括断路器本体，关键在于，断路器电路板结构中设置了电信号采集系统4、信号调理系统5、运算处理系统6、预警显示系统7及电源处理系统8，电信号采集系统4分别与合闸线圈1、分闸线圈2和储能电机3连接，用于采集通过合闸线圈1、分闸线圈2和储能电机3的电流，并输出相应的电信号，电信号采集系统4的信号输出端与信号调理系统5连接，信号调理系统5的信号输出端与运算处理系统6连接，运算处理系统6的信号输出端与预警显示系统7连接，电源处理系统8与上述各系统分别连接为各系统供电。信号调理系统5对上述电信号进行整形滤波，并将整形滤波后的电信号发送到运算处理系统6，运算处理系统6对电信号处理后进一步利用内置算法对信号进行第二次整形，得到电流曲线，并与内部存储的标准电流曲线进行对比，将对比结果发送至预警显示系统7，从而显示设备运行状态或故障隐患。
所述电信号采集系统4中包括分别与合、分闸线圈1、2和储能电机3连接的磁平衡式霍尔电流传感器。磁平衡式霍尔电流传感器，分别采集通过合闸线圈1、分闸线圈2和储能电机3的电流，并输出相应的电信号输送至信号调理系统5。
参见图1，所述信号调理系统5中依次包括电压跟随电路51、分压电路52、电容滤波电路53、差分比例运算电路54和RC滤波电路55。电压跟随电路51与电信号采集系统4的信号输出端连接，用于稳定输入信号调理系统5的电信号，分压电路52将电压电信号分压，采集合适的电压信号；电容滤波电路53去除电路中高频干扰信号，差分比例运算电路54比例处理电信号，得到适用的电信号，进一步采用RC滤波电路55去除电路中高频干扰信号。信号调理系统5将接收的电信号进行第一次整形滤波，并将整形滤波后的电信号发送到运算处理系统6。
更具体的，所述分压电路52中包括串联电阻R0、R1、R2和R3，电容滤波电路53中包括电容C0和C1，差分比例运算电路54中包括R4、R5、R6和R7，RC滤波电路55中包括R8和C2。R0、R1、R2和R3为串联，电容C0并联在R2两端，电容C1并联在R3两端，R4与R5串联，R6与R7串联， C2串联在R8后端并接地。
所述运算处理系统6采用ARM芯片处理器，ARM芯片型号为LPC1768，所述ARM芯片自带有A/D转换电路及内部存储器。A/D转换电路将所述信号调理系统5输出的电信号转换为数字信号；内部存储器存储有断路器的标准电流曲线，标准电流曲线分为健康曲线、预警曲线以及报警曲线，其中健康曲线从健康状态下的断路器取得，在健康曲线纵轴方向上取±Xi（Xi＞0；i＝1,2,3）得到上下两条预警曲线，在健康曲线纵轴方向上取±Yi（Yi＞Xi；i＝1,2,3）得到上下两条报警曲线，这样分别得到合闸线圈、分闸线圈、储能电机的健康曲线、预警曲线和报警曲线。运算处理系统6利用内置算法对数字信号进行第二次整形，得到电流曲线，进一步将得到的电流曲线与内部存储中预存的标准电流曲线进行对比，并控制预警显示系统7对判断结果进行分情况显示设备运行状态，若检测得到的电流曲线全部位于对应上下两条预警曲线的范围之中，则运算处理系统6控制预警显示系统7显示“健康状态”，此时断路器处于健康状态，无需维护；若检测得到的电流曲线部分或全部超出对应上下两条预警曲线，并且不存在超出对应上下两条报警曲线的部分，则运算处理系统6控制预警显示系统7显示“合闸线圈预警”或“分闸线圈预警”或“储能电机预警”，表示断路器存在故障隐患，在合适条件下应对断路器进行检修；若检测得到的电流曲线存在超出对应上下两条报警曲线的部分，则运算处理系统6控制预警显示系统7显示“合闸线圈报警”或“分闸线圈报警”或“储能电机报警”，表示断路器存在严重故障隐患，应对断路器立即进行停电检修。
所述预警显示系统7设置在断路器本体的面板上。
所述预警显示系统7为LCD显示屏。
所述电源处理系统8包括开关电源及电压转换芯片，市电经电压转换芯片转换后为电信号采集系统4提供±12V电源，为信号调理系统5提供5V电源，为运算处理系统6和预警显示系统7提供3.3V电源。
所述电信号采集系统4采用铝材质屏蔽盒Ⅰ为外壳，所述信号调理系统5、运算处理系统6和电源处理系统8固定安装在铝材质屏蔽盒Ⅱ中，所述铝材质屏蔽盒Ⅰ及铝材质屏蔽盒Ⅱ分别安装在断路器本体中的左上侧和左下侧。
所述电信号采集系统4与信号调理系统5之间、所述运算处理系统6与预警显示系统7之间借助屏蔽线缆连接。
采用的铝材质屏蔽盒Ⅰ与Ⅱ，及采用屏蔽线缆连接，共同保证了整个系统的抗干扰能力。
本实用新型在具体使用时，市电经电源处理系统8处理后，为电信号采集系统4提供±12V电源，为信号调理系统5和预警显示系统7提供5V电源，为运算处理系统6提供3.3V电源，合闸线圈1、分闸线圈2和储能电机3的电流通过电信号采集系统4采集后，输送至信号调理系统5，信号调理系统5对上述电信号进行整形滤波，并将整形滤波后的电信号发送到运算处理系统6，运算处理系统6将电信号经A/D数模转换后成为数字信号，利用内置算法对数字信号进行第二次整形，得到电流曲线，并与内部存储的标准电流曲线进行对比，最后将对比结果发送至预警显示系统7，从而显示设备运行状态或故障隐患。