本發(fā)明涉及一種錄波方法，尤其是涉及一種模塊化UPS的故障時刻實時錄波方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在模塊化UPS中，為了便于在模塊出現(xiàn)故障后進行故障原因分析，目前一般采用事件記錄的方式，這種方式可以記錄故障發(fā)生前后的設(shè)定的事件。但有些故障發(fā)生的時刻極短，這種事件記錄方式無法還原故障發(fā)生前后的外部與內(nèi)部情況，無法進行精確的故障原因分析。

中國專利CN202916412U公開了一種發(fā)電機變壓器組故障錄波裝置，包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)分析單元、數(shù)據(jù)記錄單元、數(shù)據(jù)輸出單元和軟件部分，所述數(shù)據(jù)采集單元包括交流電壓通道和交流電流通道，還包括合適電壓等級的直流電壓通道，該裝置可以實現(xiàn)對UPS的交流電壓、同期電壓和直流系統(tǒng)電壓長期實時監(jiān)控，但是該裝置無法處理短時的故障情況，導(dǎo)致無法準確的分析故障產(chǎn)生的原因。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種直觀準確、采集數(shù)據(jù)多樣、實時監(jiān)測的模塊化UPS的故障時刻實時錄波方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種模塊化UPS的故障時刻實時錄波方法，用于在線監(jiān)測模塊化UPS的故障狀態(tài)，包括以下步驟：

1)系統(tǒng)上電，監(jiān)測裝置實時獲取模塊化UPS的運行波形數(shù)據(jù)；

2)查詢故障波形存儲器是否沒有剩余存儲空間，若是，則使新獲取的波形數(shù)據(jù)覆蓋掉故障波形存儲器中最初始的數(shù)據(jù)，若否，則存入新獲取的波形數(shù)據(jù)；

3)根據(jù)模塊化UPS的運行波形數(shù)據(jù)判斷是否發(fā)生故障，若是，則將故障波形 存儲器中在故障點之前和之后的波形數(shù)據(jù)存入EEPROM中，進行步驟4)，若否，則返回步驟2)；

4)將故障點之前和之后的波形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字波形，并還原故障發(fā)生時的狀態(tài)，分析故障產(chǎn)生的原因。

所述的監(jiān)測裝置通過AD采樣器實時獲取模塊化UPS的運行波形數(shù)據(jù)。

所述的步驟3)中的故障點之前和之后的波形數(shù)據(jù)包括從故障點之前100ms至故障點之后200ms。

所述的判斷是否發(fā)生故障的條件包括母線快速掉電、母線過壓、輸入電流不平衡、輸入限流時間到、均流故障、逆變母線保護、逆變電壓異常、輸出短路和超大負載。

所述的故障波形存儲器設(shè)有環(huán)形存儲空間。

所述的監(jiān)測裝置上的AD采樣器的采樣周期為500us，

一種模塊化UPS的故障時刻實時錄波方法的錄波系統(tǒng)，包括UPS、監(jiān)測裝置、故障波形存儲器、EEPROM和上位PC機，所述的UPS、監(jiān)測裝置、故障波形存儲器、EEPROM和上位PC機依次連接，所述的故障波形存儲器為RAM，所述的監(jiān)測裝置上設(shè)有AD采樣器。

所述的監(jiān)測裝置上的AD采樣器為高頻AD采樣器。

所述的AD采樣器包括直流母線電壓采集器、直流母線電流采集器、UPS電壓采集器、UPS電流采集器、逆變器電壓采集器、逆變器電流采集器、UPS旁路電壓采集器和UPS旁路電流采集器。

所述的上位PC機包括顯示器，并且通過串口與EEPROM連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

一、直觀準確：在模塊化UPS發(fā)生故障前100ms至后200ms共300ms的實時采樣通道的數(shù)據(jù)都完整的保存在存儲器中，同時貼上了事件標簽，通過PC軟件將這些數(shù)據(jù)提取并還原成實時數(shù)字波形，因此可以直觀準確還原故障發(fā)生前后系統(tǒng)的運行情況，可以對故障原因進行精準的分析。

二、采集數(shù)據(jù)多樣：本發(fā)明通過UPS旁路、UPS母線和逆變器的電流電壓采集器能夠采樣和故障信息豐富，共采樣記錄了24個參數(shù)，9個主要故障信息貼了事件標簽，可快速診斷故障原因。

三、實時監(jiān)測：本發(fā)明中的AD采樣器的采樣周期為500us，采樣瓶頻率高， 精度高，能夠滿足實時采樣的要求。

四、循環(huán)存儲：本發(fā)明的故障波形存儲器設(shè)有環(huán)形存儲空間，可以循環(huán)覆蓋存儲實時的UPS電流電壓數(shù)據(jù)，存儲空間大。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的方法流程圖。

圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為故障波形存儲器環(huán)形存儲空間的示意圖。

其中，1、UPS，2、監(jiān)測裝置，3、故障波形存儲器，4、EEPROM，5、上位PC機。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

實施例：

如圖1所示，一種模塊化UPS的故障時刻實時錄波方法，用于在線監(jiān)測模塊化UPS的故障狀態(tài)，包括以下步驟：

1)系統(tǒng)上電，監(jiān)測裝置實時獲取模塊化UPS的運行波形數(shù)據(jù)；

2)查詢故障波形存儲器是否沒有剩余存儲空間，若是，則使新獲取的波形數(shù)據(jù)覆蓋掉故障波形存儲器中最初始的數(shù)據(jù)，若否，則存入新獲取的波形數(shù)據(jù)；

3)根據(jù)模塊化UPS的運行波形數(shù)據(jù)判斷是否發(fā)生故障，若是，則將故障波形存儲器中在故障點之前和之后的波形數(shù)據(jù)存入EEPROM中，進行步驟4)，若否，則返回步驟2)；

4)將故障點之前和之后的波形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字波形，并還原故障發(fā)生時的狀態(tài)，分析故障產(chǎn)生的原因。

監(jiān)測裝置通過AD采樣器實時獲取模塊化UPS的運行波形數(shù)據(jù)。

步驟3)中的故障點之前和之后的波形數(shù)據(jù)包括從故障點之前100ms至故障點之后200ms。

判斷是否發(fā)生故障的條件包括母線快速掉電、母線過壓、輸入電流不平衡、輸入限流時間到、均流故障、逆變母線保護、逆變電壓異常、輸出短路和超大負載。

如圖2所示，一種模塊化UPS的故障時刻實時錄波系統(tǒng)，包括UPS1、監(jiān)測裝 置2、故障波形存儲器3、EEPROM4和上位PC機5，所述的UPS1、監(jiān)測裝置2、故障波形存儲器3、EEPROM4和上位PC機5依次連接，故障波形存儲器3為RAM，監(jiān)測裝置2上設(shè)有AD采樣器。

如圖3所示，故障波形存儲器設(shè)有環(huán)形存儲空間，AD采樣器包括直流母線電壓采集器、直流母線電流采集器、UPS電壓采集器、UPS電流采集器、逆變器電壓采集器、逆變器電流采集器、UPS旁路電壓采集器和UPS旁路電流采集器，上位PC機5包括顯示器，并且通過串口與EEPROM4連接，故障波形存儲器設(shè)有環(huán)形存儲空間，正常時將每隔500uS將波形數(shù)據(jù)按先后儲存到儲存空間，如果存儲空間滿后，將最早的數(shù)據(jù)覆蓋，當發(fā)生故障后，記錄故障點位置然后繼續(xù)儲存故障點后200mS數(shù)據(jù)。通過后臺軟件，讀出儲存器數(shù)據(jù)及發(fā)生故障點的位置，從而實現(xiàn)故障波形復(fù)現(xiàn)。

在模塊及系統(tǒng)設(shè)計中，萬一發(fā)生故障可以將故障前后一段時間的數(shù)據(jù)進行保存用于實現(xiàn)故障時的數(shù)據(jù)分析，總體思路為：

整流儲存數(shù)據(jù)：輸入電壓A，B，C輸入電流A，B，C母線電壓正，母線電壓負，電池電壓正，電池電壓負，電池電流正，電池電流負。共12個數(shù)據(jù)

逆變儲存數(shù)據(jù)：旁路電壓A，B，C逆變電壓A，B,C逆變電感電流A，B，C，逆變輸出電流A，B，C共12個數(shù)據(jù)。

考慮儲存空間和儲存速度，所有數(shù)據(jù)按8位存儲(含符號位)

EEPROM存儲速度較慢，故開辟RAM空間(每個模擬信號為300ms/0.5ms/2＝300words)，按首尾相連的鏈表方式儲存，故障觸發(fā)時，記錄這時的故障點儲存器位置及故障時間及故障ID(整流有從MTR獲得的時間，逆變不記錄時間)，然后再儲存后續(xù)的200mS數(shù)據(jù)。

RAM空間儲存完成后將RAM儲存的波形儲存到EEPROM中(含數(shù)據(jù)，故障點位置，時間，故障ID)。

SPI通訊中，REC與INV需互相傳送故障觸發(fā)標志，以達到REC故障時，INV能同步儲存波形，INV故障時，REC能同步儲存波形。

觸發(fā)儲存的故障：母線過壓(REC轉(zhuǎn)電池點)，零線斷，母線快速掉電，輸入電流不平衡，輸入限流時間到，輸出短路，逆變開路，均流故障，超大負載(145％以上)

僅存第一次故障,如果故障反復(fù)發(fā)生也只存第一次故障，故障優(yōu)先級排。

(A)母線快速掉電(正常下電，突投重載)：1mS內(nèi)從300V以上掉到150V以下

(B)零線斷

(C)母線過壓(REC轉(zhuǎn)電池點)

(D)輸入電流不平衡

(E)輸入限流時間到

(F)均流故障

(G)逆變母線保護

(H)逆變電壓異常

(I)輸出短路

(J)超大負載(145％以上)

EEPROM已有波形，優(yōu)先級高的可以覆蓋低的，后臺命令可以清除，無任何故障告警連續(xù)運行15天則自動清除，所有波形數(shù)據(jù)可以用后臺軟件讀取(modbus協(xié)議，ASCII，38400)，并顯示成直觀的波形，后臺軟件可以清除波形，保存數(shù)據(jù)文件，并可從數(shù)據(jù)文件恢復(fù)波形。

當系統(tǒng)檢測到直流母線電壓在1mS內(nèi)從330V以上降到200V以下，系統(tǒng)認為直流母線快速掉電故障發(fā)生。

在該故障發(fā)生時刻，處理器將整流儲存數(shù)據(jù)：輸入電壓A，B，C輸入電流A，B，C母線電壓正，母線電壓負，電池電壓正，電池電壓負，電池電流正，電池電流負。共12個數(shù)據(jù)。逆變儲存數(shù)據(jù)：旁路電壓A，B，C逆變電壓A，B,C逆變電感電流A，B，C，逆變輸出電流A，B，C共12個數(shù)據(jù)在該故障發(fā)生前100mS，及之后200mS的波形數(shù)據(jù)存儲在EEPROM中。

故障的模塊返廠維修時，將通過后臺軟件，將存儲在EEPROM的波形數(shù)據(jù)讀出，并還原成實時波形進行故障分析。