CN102611201A - 一种配电柜在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种配电柜在线监测系统，其包括主控模块、以及分别与主控模块连接的电源模块、测量模块、开关量采集模块和通信模块，其中，电源模块用于对电压互感器、电流互感器或太阳能的取电进行转换，并存储于蓄电池，为所述主控模块提供电源；测量模块用于测量配电柜的模拟量输入数据；开关量采集模块用于采集配电柜的开关量信号；通信模块用于通过通信接口与外接设备建立通信；主控模块用于实时交互，以将所获取的配电柜的当前运行状况上报至后台主站。一旦配电柜内部或外界环境发生危害配电设施正常运行的状况时，可及时上报后台主站，以使相关人员基本了解现场的情况，并及时安排相关人员到现场维护或分闸操作，从而避免不必要的损失。

Description

一种配电柜在线监测系统

技术领域

本发明涉及在线监测领域，尤其涉及一种配电柜在线监测系统。

背景技术

目前，配电柜一般配备了自动化终端，主要是用于自动化的控制柜内的开关进行分闸或合闸的工作，而配电柜一般位于野外或公路边的无人值守的区域，除了实现了自动化的功能以外，对于配电柜的运行状态却并不知情，只能人工巡逻。例如，外界环境因素的影响（如暴雨、火灾、地质变动、偷盗、碰撞）以及自身情况（如开关局部放电、电缆头温度过高、内充SF6气体的开关出现泄漏）及工作人员的操作（如打开柜门、近距离操作了开关、接地开关动作）等都对配电柜的安全运行带来一定的隐患，对配电柜及内部设备的运行状态不能及时反馈到主站相关监控人员，从而错过了及时现场处理的时机。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的无法得知配电柜的当前运行状态的缺陷，提供一种配电柜在线监测系统，该技术方案可实现在线监测配电柜的当前运行状态，并将该当前运行状态及时上报后台主站。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种配电柜在线监测系统，其包括主控模块、以及分别与所述主控模块连接的电源模块、测量模块、开关量采集模块和通信模块，其中，

所述电源模块，用于对电压互感器、电流互感器或太阳能的取电进行转换，并存储于蓄电池，为所述主控模块提供电源；

所述测量模块，用于测量配电柜的模拟量输入数据，其中，所述模拟量输入数据包括通过电流互感器所测量的电流、通过电压互感器所测量的电压、配电柜内的当前环境测量值、激光束测量值以及配电柜的倾斜角度和位移；

所述开关量采集模块，用于采集配电柜的开关量信号，其中，所述开关量信号包括开关动作信号、柜体门禁信号以及接地动作信号； 

所述通信模块，用于通过通信接口与外接设备建立通信，其中，所述外接设备包括配电自动化终端和故障指示器；

所述主控模块，用于分别与所述电源模块、所述测量模块、所述开关量采集模块和所述通信模块进行实时交互，将所获取的配电柜的当前运行状况上报至后台主站。

在本发明所述的配电柜在线监测系统中，所述主控模块和所述通信模块分别采用ARM9嵌入式处理器。

在本发明所述的配电柜在线监测系统中，所述系统还包括与所述主控模块连接且用于扫描配电柜内的视频数据并对所述视频数据进行压缩处理的摄像模块。

在本发明所述的配电柜在线监测系统中，所述摄像模块为携带云台的摄像机。

在本发明所述的配电柜在线监测系统中，所述主控模块还用于通过所述通信接口将压缩处理后的视频数据对外传输。 

在本发明所述的配电柜在线监测系统中，所述系统还包括与所述主控模块连接且用于通过液晶显示屏显示用户操作信息的液晶显示模块。

在本发明所述的配电柜在线监测系统中，所述液晶显示屏为触摸屏。

在本发明所述的配电柜在线监测系统中，所述通信接口包括以太网接口、无线通信接口、光纤通信接口、串行接口、CAN总线接口和USB接口，其中，所述串行接口包括RS485接口和RS232接口。

在本发明所述的配电柜在线监测系统中，所述当前环境测量值包括温度值、湿度值、水位值以及气体浓度值。

在本发明所述的配电柜在线监测系统中, 所述电源模块还用于对蓄电池在预设时间内进行活化处理。

实施本发明的技术方案，具有以下有益效果：配电柜在线监测系统通过测量配电柜的模拟量输入数据和采集配电柜的开关量信号等实现在线监测配电柜的当前运行状态，一旦配电柜内部或外界环境发生危害配电设施正常运行的状况时，可及时上报后台主站，以使相关人员基本了解现场的情况，并且及时安排相关人员到现场维护或分闸操作，从而避免不必要的损失。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明配电柜在线监测系统的结构示意图；

图2是本发明开关量采集模块采集开关动作信号的电路图；

图3是本发明开关量采集模块通过串行接口与主控模块连接的电路图；

图4是本发明主控模块通过RS485接口与通信模块连接的电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，图1是本发明配电柜在线监测系统的结构示意图，如图1所示，该配电柜在线监测系统包括主控模块1、以及分别与所述主控模块1连接的电源模块2、测量模块3、开关量采集模块4、通信模块5、液晶显示模块6和摄像模块7，其中，该测量模块3和该开关量采集模块4通过串行接口与该主控模块1连接，该通信模块5通过总线与该主控模块1连接，下面具体介绍各个部分的作用：

所述电源模块2，用于对电压互感器、电流互感器或太阳能的取电进行转换，并存储于蓄电池，以为所述主控模块提供电源；也就是说，该电源模块2集电压互感器、电流互感器或太阳能的充电控制集为一身，可同时自动切换至蓄电池进行充电。

该电源模块2为主控模块1提供稳定的电源，以使主控模块1控制其他模块的供电需求。在本实施例中，所述电源模块2还用于对蓄电池在预设时间内进行活化处理，应当说明的是，该预设时间可根据用户的需求自行设定，一般可设为一天，另外，该活化处理可主动进行，也可以被动进行。

所述测量模块3，用于测量配电柜的模拟量输入数据，值得注意的是，该测量模块3由携带DSP功能的MCU（图未示）进行测量，其中，所述模拟量输入数据包括通过电流互感器所测量的电流、通过电压互感器所测量的电压、配电柜内的当前环境测量值、激光束测量值以及配电柜的倾斜角度和位移。在本实施例中，所述当前环境测量值包括温度值、湿度值、水位值以及气体浓度值。

下面简述部分模拟量输入数据如何测量，在本实施例中，通过电流互感器测量的电流；通过电压互感器测量电压；通过温湿度传感器测量柜体内的温度值和湿度值；通过双轴角度传感器测量柜体的倾斜角度，通过三轴加速度传感器测量位移，由角度和位移可以得到柜体本身是否因地质或其他外界因素影响柜体的正常运行；通过柜门内的横向激光束测量是否有人在现场操作，若有人操作时进行录像。水位探测通过水位的传感器对暴雨天柜体内的水位到达指定的深度后进行告警，避免因水太深影响柜体内设备的正常运行。气体探测可测得SF6及一些燃烧产生的气体（如CO2、CO等）的浓度，可得到内充SF6的开关是否有漏气及柜体内或外界周围是否有起火燃烧。

所述开关量采集模块4，用于采集配电柜的开关量信号，值得注意的是，该开关量采集模块4由MCU（图未示）进行采集，在本实施例中，所述开关量信号包括开关动作信号、柜体门禁信号以及接地动作信号。应当说明的是，采集该开关动作信号可有效记录开关的每一个动作；采集柜体门禁信号可记录柜门的打开次数和时间；采集接地动作信号可记录接地开关的动作次数及时间，另外，连同打开的时间点也一并记录，本领域的技术人员应当了解，这里不再赘述。

下面以采集开关动作信号为例阐述该开关量采集模块4与其他模块的相互关系：

请结合参阅图2和图3，其中，图2是本发明开关量采集模块采集开关动作信号的电路图，图3是本发明开关量采集模块通过串行接口与主控模块连接的电路图，应当说明的是，本领域的技术人员应当了解，用户可以根据开关的数目设置采集支路的数量，如图2中所示的带有8个采集支路D0—D7，每个采集支路分别用于采集一个开关的动作次数，在开关关闭时，D0—D7侧输入一个高电平，计数芯片引脚处产生一个低电平；开关打开时，D0—D7侧输入一个低电平，计数芯片引脚处变为高电平，这样计数芯片进行计数一次。通过如图2的电路可以记录配电开关、门禁开关机接地开关的动作次数，并通过接口XD0—XD7将该动作次数发送到如图3所示的主控模块上，请结合参阅图4，图4是本发明主控模块通过RS485接口与通信模块连接的电路图，如图4所示，主控制板通过图4的转换连接到通信模块上，以实现通讯模块与后台主站之间的通讯，并将相应开关的动作次数发送给后台主站。

所述通信模块5，用于通过通信接口与外接设备建立通信，其中，所述外接设备包括配电自动化终端和故障指示器，所述通信模块分别采用ARM9嵌入式处理器。

一般情况下，所述通信接口包括以太网接口、无线通信接口、光纤通信接口、串行接口、CAN总线接口和USB接口，其中，所述串行接口包括RS485接口和RS232接口。各个接口的作用简述如下：以太网接口用于柜内带网络时的通信；无线通信接口用于柜内无以太网接口时的通信，无线通信接口用于电缆头测温和局部放电监测的设备数据的接入，同时无线通信具体用户使用手持终端进行对该系统的配置、读取数据等不开柜门非接触的操作；USB接口、RS232接口、RS485接口以及CANBUS总线等用于接入其他的串行接口的外接设备（例如配电自动化终端、故障指示器等）；光纤通信用于进行电缆头测温的接入或故障探头线圈等不能直接进行电气连接的设备接入。

所述主控模块1，用于分别与所述电源模块2、所述测量模块3、所述开关量采集模块4和所述通信模5块进行实时交互，以将所获取的配电柜的当前运行状况及时上报至后台主站。所述主控模块采用ARM9嵌入式处理器。应当说明的是，一旦配电柜内部或外界环境发生危害配电设施正常运行的状况，主控模块1及时上报后台主站，相关人员看到报警信息和视频后可基本了解现场的情况，并且及时安排相关人员到现场维护或分闸操作，避免不必要的损失，例如设备或者人员的安全事故等等。

液晶显示模块6，用于通过液晶显示屏显示用户操作信息，所述液晶显示屏为触摸屏，该液晶显示模块6主要实现人机交互的功能，在此不再赘述。

所述摄像模块7，用于扫描配电柜内的视频数据并对所述视频数据进行压缩处理。应当说明的是，所述主控模块1还用于通过所述通信接口将压缩处理后的视频数据对外传输。在本实施例中，所述摄像模块7为携带云台的摄像机。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种配电柜在线监测系统，其特征在于，其包括主控模块、以及分别与所述主控模块连接的电源模块、测量模块、开关量采集模块和通信模块，其中，

所述电源模块，用于对电压互感器、电流互感器或太阳能的取电进行转换，并存储于蓄电池，为所述主控模块提供电源；

所述测量模块，用于测量配电柜的模拟量输入数据，其中，所述模拟量输入数据包括通过电流互感器所测量的电流、通过电压互感器所测量的电压、配电柜内的当前环境测量值、激光束测量值以及配电柜的倾斜角度和位移；

所述开关量采集模块，用于采集配电柜的开关量信号，其中，所述开关量信号包括开关动作信号、柜体门禁信号以及接地动作信号； 

所述通信模块，用于通过通信接口与外接设备建立通信，其中，所述外接设备包括配电自动化终端和故障指示器；

所述主控模块，用于分别与所述电源模块、所述测量模块、所述开关量采集模块和所述通信模块进行实时交互，将所获取的配电柜的当前运行状况上报至后台主站。

2.根据权利要求1所述的配电柜在线监测系统，其特征在于，所述主控模块和所述通信模块分别采用ARM9嵌入式处理器。

3.根据权利要求2所述的配电柜在线监测系统，其特征在于，所述系统还包括与所述主控模块连接且用于扫描配电柜内的视频数据并对所述视频数据进行压缩处理的摄像模块。

4.根据权利要求3所述的配电柜在线监测系统，其特征在于，所述摄像模块为携带云台的摄像机。

5.根据权利要求4所述的配电柜在线监测系统，其特征在于，所述主控模块还用于通过所述通信接口将压缩处理后的视频数据对外传输。

6.根据权利要求5所述的配电柜在线监测系统，其特征在于，所述系统还包括与所述主控模块连接且用于通过液晶显示屏显示用户操作信息的液晶显示模块。

7.根据权利要求6所述的配电柜在线监测系统，其特征在于，所述液晶显示屏为触摸屏。

8.根据权利要求5所述的配电柜在线监测系统，其特征在于，所述通信接口包括以太网接口、无线通信接口、光纤通信接口、串行接口、CAN总线接口和USB接口，其中，所述串行接口包括RS485接口和RS232接口。

9.根据权利要求1所述的配电柜在线监测系统，其特征在于，所述当前环境测量值包括温度值、湿度值、水位值以及气体浓度值。

10.根据权利要求1所述的配电柜在线监测系统，其特征在于, 所述电源模块还用于对蓄电池在预设时间内进行活化处理。

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