CN103762722B - 智能高压交流金属封闭开关设备和控制设备隔室测控器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能高压交流金属封闭开关设备和控制设备隔室测控器，包括测控器主体以及与测控器主体相连的至少一个温湿度检测器和至少一个隔室门监控器；所述测控器主体设有微处理器电路和分别与微处理器电路连接的多个接口电路，包括温湿度测量接口电路、隔室门监控接口电路、加热器/风扇监控接口电路、刀闸监控接口电路、串行通信接口电路等。本发明智能高压交流金属封闭开关设备和控制设备隔室测控器使用时，将智能交流金属封闭开关设备和控制设备隔室内待监控设备与相应的接口电路连接，通过一综合微处理器电路实现对各设备的实时监控,用于智能交流金属封闭开关设备和控制设备，使之智能化程度提高、结构简洁、运行可靠、成本降低。

Description

智能高压交流金属封闭开关设备和控制设备隔室测控器

技术领域

本发明属于电力技术领域，具体为一种对智能高压交流金属封闭开关设备和控制设备各隔室内设备和环境进行测控的装置。

背景技术

现有的交流金属封闭开关柜大多智能化、自动化程度较低，对其隔室的设备和环境只能实现局部不完全的、性能较差的测控，导致交流金属封闭开关柜的运行安全性不够。而通过多配备智能化设备或电子装置来提高柜体的自动化控制，如电子式互感器、合并单元、调理单元、变送器、传感器、控制器、电动执行单元、选项控制器等，就会造成设备种类多、数量多的情况，且这些智能设备，大都具有单独的控制系统，就会更容易造成设备接线繁杂、成套和联调困难、性能难控制、运行维护不便等缺陷。

发明内容

本发明的技术目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种电路设计简洁、合理，可对交流金属封闭开关设备和控制设备隔室内的设备和环境进行全面、高性能测控的隔室测控器。

为实现上述技术目的，本发明提供的技术方案为：

一种智能高压交流金属封闭开关设备和控制设备隔室测控器，其特征在于，包括测控器主体以及与测控器主体相连的至少一个温湿度检测器和至少一个隔室门监控器；

所述测控器主体设有微处理器电路和分别与微处理器电路连接的多个接口电路，所述接口电路包括至少一个温湿度测量接口电路、至少一个隔室门监控接口电路、至少一个加热器监控接口电路、至少一个风扇监控接口电路、至少一个刀闸监控接口电路、至少一个串行通信接口电路，但并不限于以上接口电路。

所述测控器主体与外部电源连接，总电源线接入测控器主体后通过多条供电支路输出，包括向开关设备和控制设备内待监控设备供电的多路一次电源输出电路和向微处理器电路、任一接口电路供电的多路二次电源输出电路，所述二次电源为经处理电路转换后的直流稳压电源，各直流稳压电源的输出端在电气上隔离。

进一步的技术方案还包括：

所述隔室门监控接口电路、加热器监控接口电路或风扇监控接口电路分别与所述直流稳压电源连接，所述隔室门监控接口电路、加热器监控接口电路、风扇监控接口电路均设有控制电路通断的开关器件，隔室门监控接口电路、加热器监控接口电路或风扇监控接口电路的开关器件各自串接在向对应负载供电的一次电源输出电路中。

所述隔室门监控接口电路、加热器监控接口电路或风扇监控接口电路均设有负载电流检测取样电路，所述负载电流检测取样电路与微处理器电路连接,将检测到的负载电流信号发送至微处理器。

进一步的，所述加热器监控接口电路、风扇监控接口电路的模块结构具体包括以下组成部分：

a、设有所述开关器件的控制出口电路，所述控制出口电路与直流稳压电源连接，所述开关器件串接在向加热器/风扇负载供电的一次电源输出电路中；

b、隔离驱动电路，隔离驱动电路连接直流稳压电源，并与微处理器电路连接，所述控制出口电路与所述隔离驱动电路连接，微处理器电路通过隔离驱动电路控制所述控制出口电路开关器件的通断；

c、负载电流取样电路和隔离检测接口电路（二者即构成所述负载电流检测取样电路,下同），所述负载电流取样电路串联在向加热器/风扇供电的一次电源输出电路中，并通过隔离检测接口电路与微处理器电路连接，所述隔离检测接口电路将检测到的取样信号输出至微处理器电路。

所述隔离驱动电路与隔离检测接口电路均设有光电隔离器件。

在需要对加热器或风扇通电时，微处理器电路通过隔离驱动电路闭合控制出口电路的开关器件，接通加热器或风扇的电源回路，使加热器/风扇工作。加热器/风扇在工作过程中，通过负载电流取样电路对加热器/风扇的工作电流进行采样，所述隔离检测接口电路检测负载电流取样电路是否有电流信号产生，并将检测到的信号传至微处理器电路中进行测量和分析，实现对加热器/风扇的智能化控制。

所述隔室门监控接口电路包括设有所述开关器件的控制出口电路、负载电流取样电路和隔离检测接口电路。该控制出口电路、负载电流取样电路串联在向隔室门监控器供电的一次电源输出电路中，该负载电流取样电路亦通过隔离检测接口电路与微处理器连接，隔离检测接口电路将检测到的取样信号传输至微处理器电路中。所述控制出口电路通过设有光电隔离器件的控制驱动电路与微处理器电路连接，微处理器电路通过控制驱动电路驱动控制出口电路的开关器件的通断，以接通相应负载的工作电源。

所述隔室门监控器设有门状态传感器，所述门状态传感器与门锁电路并联，并联后与控制出口电路、负载电流取样电路一起串接在向隔室门监控器供电的一次电源输出电路中。与门状态传感器和门锁电路分别通过线路与微处理器连接相比，简化了线路设计。所述门状态传感器设有通过机械连接部件与柜门开关动作联动的行程开关（行程开关触点的分合由门板的打开或关闭动作带动），并设有与行程开关串联的阻抗器。当行程开关闭合后，阻抗器上通过电流，微处理器通过负载电流取样电路和隔离检测接口电路检测到负载电路电流值的变化，对门的开启或关闭的状态进行判断，实现对隔室门的智能监控。所述门锁电路包括控制门锁开关的手动按钮及电磁铁。

所述温湿度测量接口电路设有电源通信总线电路模块，所述电源通信总线电路模块连接直流稳压电源，并通过电气隔离电路与微处理器电路进行通信连接。所述温湿度检测器设置有温度传感器、湿度传感器、信号处理电路以及电源通信总线电路模块，所述温度传感器、湿度传感器分别与信号处理电路连接，所述信号处理电路与电源通信总线电路连接。

温湿度测量接口电路的电源通信总线电路和温湿度检测器的电源通信总线电路通过无极性二总线连接，用于二者之间串行通信，将温、湿度传感器采集的信号传送至微处理器电路，并将温湿度测量接口电路端的电源送至温湿度检测器作为其工作电源。二总线是一种相对于四线（包括两根供电线路、两根通讯线路）电路的技术，将供电线与信号线合二为一，实现了信号和供电共用一个总线的技术，与电源与通信分开连线的方式相比，减少连线，简化线路。

温湿度测量接口电路的电源通信总线电路包括通信信号发送电路、通信信号接收电路、调制解调电路及开关电路（如MOS管等）。温湿度检测器的电源通信总线电路包括极性转换电路、调制解调电路、通信信号发送电路、通信信号接收电路和储能电路。所述储能电路连接在连接极性转换电路和调制解调电路之间的二总线上，用作从机设备(温湿度检测器)的电源。

所述刀闸监控接口电路设有控制地刀分闸/合闸动作的控制电路和检测刀闸分/合闸状态的检测电路。所述刀闸监控接口电路、串行通信接口电路均经过电气隔离电路与微处理器电路连接。所述串行通信接口用于与外部智能设备联机，进行信息交换，而测控器内可通过RF射频通信装置与隔室内近距离的无线式测控装置进行信息交换。

本发明的有益效果：

不同的智能交流金属封闭开关设备和控制设备，其内部配置也不同，针对其内部通常配置的设备，本发明设置了统一的微处理器电路以及相应的接口，封闭开关设备和控制设备内待监控设备通过线路选择连接相应的接口电路，由测控器主体进行统一的监控即可。本发明在本行业内普遍适用，且本身电路设计简洁、合理，与待监控设备连线少，安装、使用方便，用于智能交流金属封闭开关设备和控制设备，使之智能化程度提高、结构简洁、运行可靠、成本降低。

附图说明

图1是本发明的整体电路结构示意图；

图2是加热器/风扇监控接口电路的结构示意图；

图3是隔室门监控接口电路的结构示意图；

图4是温湿度测量接口电路的结构示意图；

图5是温湿度测量接口电路、温湿度传感器二总线连接的电路结构示意图;

上述附图中，1-测控器主体，2-温湿度检测器，3-隔室门监控器，6-总电源线，7-直流稳压电路，8-直流稳压电路，9-微处理器电路，10-温湿度测量接口电路，11-隔室门监控接口电路，12-加热器监控接口电路，13-风扇监控接口电路，14-刀闸监控接口电路，15-串行通信接口电路，16-RF射频通信模块，17-隔离驱动电路，18-隔离检测接口电路，19-负载电流取样电路，20-控制出口电路，21-控制驱动电路，22-控制出口电路，23-隔离检测接口电路，24-负载电流取样电路，25-电磁铁，26-手动按钮，27-阻抗器，28-行程开关，29-门状态传感器，30-门锁电路，31-信号处理电路，32-电源通信总线电路，33-温度传感器，34-湿度传感器，35-电源总线电路，36-电气隔离电路，37-直流稳压电源，38-直流稳压电源，39-微型通信天线，40-二总线。

具体实施方式

为了阐明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步的介绍。

如图1至图4所示的一种智能高压交流金属封闭开关设备和控制设备隔室测控器，包括以下组成构件：

（一）测控器主体；

所述测控器主体1设有微处理器电路9。测控器主体1外接220V的总电源线6，所述总电源线6引入测控器主体后通过多条供电支路输出，根据用电装置对电能需求的不同，包括一次电源输出电路和经处理电路转换后的二次电源输出电路。

本实施例中，二次电源包括直流稳压电源37和直流稳压电源38，分别为总电源经直流稳压电路7和直流稳压电路8转换后的输出。直流稳压电路7和直流稳压电路8输出端在电气上隔离。

（二）温湿度检测器；

所述温湿度检测器2设置有温度传感器33、湿度传感器34、信号处理电路31以及电源通信总线电路32，所述温度传感器33、湿度传感器34分别与信号处理电路31连接，所述信号处理电路31与电源通信总线电路32连接。

（三）隔室门监控器；

所述隔室门监控器3包括门状态传感器29和门锁电路30，门状态传感器29与门锁电路30并联。门状态传感器29设有通过机械连接部件与柜门开关动作联动的行程开关28，柜门门体闭合时，行程开关28开关触点闭合，门体打开时，行程开关28触点分开；或者柜门门体闭合时，行程开关28开关触点分开，门体打开时，行程开关28触点闭合。行程开关28电路上还串有一阻抗器27。所述门锁包括控制门锁开关的手动按钮26和电磁铁25。

（四）若干接口电路；

各接口电路分别与微处理器电路9连接，具体包括：

1)温湿度测量接口电路10；

所述温湿度测量接口电路10设有电源通信总线电路35，所述电源通信总线电路35与直流稳压电路8连接，并通过电气隔离电路36与微处理器电路9进行通信连接。

所述电源通信总线电路32与所述电源通信总线电路35之间通过电源通信总线连接，同时进行通信与供电。如图5所示，微处理器电路9、电气隔离电路36及电源通信总线电路35构成主机电路，温湿度检测器2为从机。所述电源通信总线为无极性二总线传输线，从机通信模块总线接口的两个引脚可以和两条总线任意连接。二总线40正常情况下用作电源传输，当主机需要发送信号时，将控制端（控制KZ）电平拉低，经调制解调电路调制后，将信号驱动输出；当控制端电平拉高，调制解调电路则处于接收状态，解调接收的信号，发送给微处理器。

温湿度测量接口电路10的电源通信总线电路35包括通信信号发送电路、通信信号接收电路、调制解调电路及开关电路（如MOS管等）。温湿度检测器2的电源通信总线电路32包括极性转换电路、调制解调电路、通信信号发送电路、通信信号接收电路和储能电路。所述储能电路连接在极性转换电路和调制解调电路之间的二总线传输线上，用作从机设备(温湿度检测器)的电源。

2）隔室门监控接口电路11；

所述隔室门监控接口电路11设有控制出口电路22、负载电流取样电路24和隔离检测接口电路23。

所述控制出口电路22、负载电流取样电路24串联在向隔室门监控器3供电的220V一次电源输出电路上，负载电流取样电路24与隔离检测接口电路23连接，二者负责负载电路电流信号的采样与检测。所述隔离检测接口电路23与微处理器电路连接，检测负载取样电路24输出的电信号，并将检测到的信号输出至微处理器电路9。所述控制出口电路22通过设有光电隔离器件的控制驱动电路21与微处理器电路9连接，微处理器电路9发送指令信号至控制驱动电路21，由控制驱动电路21发出驱动信号至控制出口电路22，驱动控制出口电路22开关器件的导通或闭合，实现对隔室门监控器电路通断的控制，优选采用电子式开关，可以快速频繁的切换门锁电路的通断。

3）加热器监控接口电路12；

所述加热器监控接口电路12设有控制出口电路20、隔离驱动电路17、负载取样电路19和隔离检测接口电路18。

控制加热器电路通断的开关器件设置在控制出口电路20中，所述控制出口电路20与直流稳压电源38连接，同时串接在向加热器供电的220V一次电源输出电路上。隔离驱动电路17连接直流稳压电源37，并与微处理器电路9连接，微处理器电路9通过隔离驱动电路17驱动所述控制出口电路20开关器件进行通断。所述负载电流取样电路19串联在向加热器供电的一次电源输出电路中，并通过隔离检测接口电路18与微处理器电路9连接。所述隔离检测接口电路18检测负载电流取样电路19输出的电信号，并将取样信号输出至微处理器电路9中进行测量分析。所述隔离驱动电路17与隔离检测接口电路18均设有光电隔离器件。

4）风扇监控接口电路13；

风扇监控接口电路13采用与加热器监控接口电路12相同的电路结构设计。微处理器电路9可根据温湿度传感器发送的信号，通过加热器或风扇实现对柜内温度的恒温调节。

5）刀闸监控接口电路14；

所述刀闸监控接口电路14设有控制地刀分闸/合闸动作的控制电路、检测刀闸分/合闸状态的检测电路以及检测地刀电流的测量电路等。所述刀闸监控接口电路14经电气隔离电路与微处理器电路9连接。

6）串行通信接口电路15；

所述串行通信接口电路15经电气隔离电路与微处理器9连接，用于与外部设备进行远距离的通信连接。

7）RF射频通信模块16和微型通信天线39，所述RF射频通信模块16与微处理器电路9连接，用于与隔室内无线式测控装置进行信息交换。

本文中的高压是指在工业上电压为1000V或以上的高压电。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进。本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种智能高压交流金属封闭开关设备和控制设备隔室测控器，其特征在于，包括测控器主体(1)以及与测控器主体(1)相连的至少一个温湿度检测器(2)和至少一个隔室门监控器(3)；

所述测控器主体(1)设有微处理器电路(9)和分别与微处理器电路(9)连接的多个接口电路，所述接口电路包括至少一个温湿度测量接口电路(10)、至少一个隔室门监控接口电路(11)、至少一个加热器监控接口电路(12)、至少一个风扇监控接口电路(13)、至少一个刀闸监控接口电路(14)以及至少一个串行通信接口电路(15)；

所述测控器主体(1)外接电源，总电源线(6)接入测控器主体后通过多条供电支路输出，包括向交流金属封闭开关设备和控制设备内待监控设备供电的多路一次电源输出电路和向微处理器电路(9)、任一接口电路供电的多路二次电源输出电路，所述二次电源为经处理电路转换后的直流稳压电源，各直流稳压电源的输出端在电气上隔离；

所述隔室门监控接口电路(11)、加热器监控接口电路(12)或风扇监控接口电路(13)分别与直流稳压电源连接，所述隔室门监控接口电路(11)、加热器监控接口电路(12)、风扇监控接口电路(13)均设有控制电路通断的开关器件，隔室门监控接口电路(11)、加热器监控接口电路(12)或风扇监控接口电路(13)的开关器件各自串接在向对应负载供电的一次电源输出电路中；

所述隔室门监控接口电路(11)、加热器监控接口电路(12)或风扇监控接口电路(13)均设有负载电流检测取样电路，所述负载电流检测取样电路与微处理器电路(9)连接。

2.根据权利要求1所述的智能高压交流金属封闭开关设备和控制设备隔室测控器，其特征在于，所述加热器监控接口电路(12)、风扇监控接口电路(13)包括以下构件：

a、设有所述开关器件的控制出口电路(20)，所述控制出口电路(20)与直流稳压电源连接，所述开关器件串接在向加热器/风扇负载供电的一次电源输出电路中；

b、隔离驱动电路(17)，所述隔离驱动电路(17)连接直流稳压电源，并与微处理器电路(9)连接，所述控制出口电路(20)与隔离驱动电路(17)连接，微处理器电路(9)通过隔离驱动电路(17)控制所述控制出口电路(20)开关器件的通断；

c、负载电流取样电路(19)和隔离检测接口电路(18)，所述负载电流取样电路(19)串联在向加热器/风扇供电的一次电源输出电路中，并通过隔离检测接口电路(18)与微处理器电路(9)连接，所述隔离检测接口电路(18)将检测到的取样信号输出至微处理器电路(9)；

所述隔离驱动电路(17)与隔离检测接口电路(18)均设有光电隔离器件。

3.根据权利要求1所述的智能高压交流金属封闭开关设备和控制设备隔室测控器，其特征在于：

所述隔室门监控接口电路(11)包括设有所述开关器件的控制出口电路(22)、负载电流取样电路(24)和隔离检测接口电路(23)；

所述控制出口电路(22)、负载电流取样电路(24)串联在向隔室门监控器(3)供电的一次电源输出电路中，负载电流取样电路(24)通过隔离检测接口电路(23)与微处理器电路(9)连接，所述隔离检测接口电路(23)将检测到的取样信号输出至微处理器电路(9)；

所述控制出口电路(22)通过设有光电隔离器件的控制驱动电路(21)与微处理器电路(9)连接，微处理器电路(9)通过控制驱动电路(21)驱动所述控制出口电路(22)开关器件的通断。

4.根据权利要求3所述的智能高压交流金属封闭开关设备和控制设备隔室测控器，其特征在于：

所述隔室门监控器(3)设有门状态传感器(29)，所述门状态传感器(29)与门锁电路并联，并联后与控制出口电路(22)、负载电流取样电路(24)串联在向隔室门监控器供电的一次电源输出电路中；

所述门状态传感器(29)设有通过机械连接部件与柜门开关动作联动的行程开关(28)，并设有与行程开关(28)串联的阻抗器(27)。

5.根据权利要求4所述的智能高压交流金属封闭开关设备和控制设备隔室测控器，其特征在于：

所述门锁电路包括控制门锁开关的手动按钮(26)和电磁铁(25)，所述手动按钮(26)和电磁铁串联。

6.根据权利要求1所述的智能高压交流金属封闭开关设备和控制设备隔室测控器，其特征在于：

所述温湿度测量接口电路(10)设有电源通信总线电路(35)，所述电源通信总线电路(35)连接直流稳压电源，并通过电气隔离电路(36)与微处理器电路(9)进行通信连接；

所述温湿度检测器(2)设置有温度传感器(33)、湿度传感器(34)、信号处理电路(31)以及电源通信总线电路(32)，所述温度传感器(33)、湿度传感器(34)分别与信号处理电路(31)连接，所述信号处理电路(31)与电源通信总线电路(32)连接；

温湿度测量接口电路(10)的电源通信总线电路(35)和温湿度检测器的电源通信总线电路(32)通过无极性二总线(40)连接。

7.根据权利要求6所述的智能高压交流金属封闭开关设备和控制设备隔室测控器，其特征在于：

温湿度测量接口电路(10)的电源通信总线电路(35)包括通信信号发送电路、通信信号接收电路、调制解调电路及开关电路；

温湿度检测器(2)的电源通信总线电路(32)包括极性转换电路、调制解调电路、通信信号发送电路、通信信号接收电路和储能电路，所述储能电路连接在连接极性转换电路和调制解调电路之间的二总线上，所述储能电路用作温湿度检测器(2)的电源。

8.根据权利要求1-7中任一权项所述的智能高压交流金属封闭开关设备和控制设备隔室测控器，其特征在于：

所述刀闸监控接口电路(14)设有控制地刀分闸/合闸动作的控制电路和检测刀闸分/合闸状态的检测电路，所述刀闸监控接口电路(14)经电气隔离电路与微处理器电路(9)连接。

9.根据权利要求1-7中任一权项所述的智能高压交流金属封闭开关设备和控制设备隔室测控器，其特征在于：

所述串行通信接口电路(15)经电气隔离电路与微处理器电路(9)连接。

10.根据权利要求1-7中任一权项所述的智能高压交流金属封闭开关设备和控制设备隔室测控器，其特征在于：

设有用于与隔室内无线式测控装置进行信息交换的RF射频通信模块(16)和通信天线，所述RF射频通信模块(16)与微处理器电路(9)连接。