CN105739357A - 一种配电柜内加热器开关控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了输配电领域的一种配电柜内加热器开关控制系统,包括加热器电源、加热器、第一空开开关、第二空开开关，控制电源、光耦和继电器，所述继电器包括线圈和常开节点；所述控制电源的负极接地，正极连接所述继电器的线圈，所述继电器的线圈再通过所述光耦接地，构成控制回路，所述第一空开开关的第一端部连接所述继电器的常开节点，所述第一空开开关的第二端部连接所述加热器电源的正极，所述加热器电源的负极连接所述第二空开开关的第一端部，所述第二空开开关的第二端部连接所述加热器的第一端部，所述加热器的第二端部连接所述继电器的常开节点，构成加热器回路；所述继电器上还连接有冗余电路。

Description

一种配电柜内加热器开关控制系统

技术领域

本发明涉及输配电领域的一种配电柜内加热器开关控制系统。

背景技术

电力设备保护柜、仪表箱、计量柜、开关柜、端子箱等电力设如长期运行在温度过低、温度过高或湿度过大等环境下时，其安全运行都将受到威胁。

目前配电柜内都装有加热器，以保证配电柜内的温度和湿度保持正常水平。配电柜内加热器多为常导通状态，其中加热器供电回路通过交流母排供电，使用加热器小开关进行回路导通的切换。部分加热器采用常州常工电子仪器有限公司的KS-3-4S系列温湿度自动防凝露单片机，通过传感器采样仓内温度和湿度进行“邦邦”控制，完成加热器回路的切换。

采用邦邦单片机对配电柜内的加热器进行控制时，当传感器检测到配电柜内的温度或湿度超过设定值时，控制电路接通加热器升温，提升箱体温度，破坏凝露形成条件，降低环境的湿度。当温度升至预定值时或湿度降至预定值时，单片机自动停止加热，达到升温、驱潮的目的。

由于采用“邦邦”控制，将会使配电柜内的湿度和温度产生较大的瞬间变波动，不能进行第平滑地控制，且温度调节时间也较长，也不利于配电柜内内设备的稳定运行。同时采用邦邦控制不能记录加热器导通关断时间、以及加热器导通或者关断时的温度和湿度，不利于对变电站工作环境和线损提升的统计。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种配电柜内加热器开关控制系统，其能高效、准确、实时地开关配电柜内的加热器，对配电柜内温度和湿度监测，防止配电柜内的出现凝露，提高电力设备运行的安全性，降低故障率，延长设备使用寿命，以免设备过热、过湿而发生火灾、爬电等事故，使设备安全能够正常运行，同时能够防止因为控制配电柜内控制继电器的单片机的失效而使继电器长时间无法导通，而使配电柜内的加热器回路无法导通，进而使配电柜内的加热器无法导通的问题的出现，保证配电柜内设备的安全运行。

实现上述目的的另一种技术方案是：一种配电柜内加热器开关控制系统，包括加热器电源、加热器、第一空开开关、第二空开开关，控制电源、光耦和继电器，所述继电器包括线圈和常开节点；

所述控制电源的负极接地，正极连接所述继电器的线圈，所述继电器的线圈再通过所述光耦接地，构成控制回路，

所述第一空开开关的第一端部连接所述继电器的常开节点，所述第一空开开关的第二端部连接所述加热器电源的正极，所述加热器电源的负极连接所述第二空开开关的第一端部，所述第二空开开关的第二端部连接所述加热器的第一端部，所述加热器的第二端部连接所述继电器的常开节点，构成加热器回路；

所述继电器上还连接有冗余电路，所述冗余电路包括单片机、冗余判断电路以及或门电路，所述单片机的控制电源和所述冗余判断电路的控制电源是不同的；

所述单片机的第一输出端连接所述或门电路的第一输入端，所述单片机的第二输出端连接所述冗余判断电路的输入端，所述冗余判断电路的输出端连接所述或门电路的第二输入端，所述或门电路的输出端连接所述继电器,所述单片机还连接温湿度传感器。

进一步的，所述单片机以温度为20℃，湿度为20％～30％为基准，将一个120分钟周期内所述继电器的常开节点导通时间设为80分钟，并实时测量所述配电柜内的温度和湿度，并按事先制定的模糊控制规则，定时发出脉冲信号，控制所述继电器的常开节点的导通时间。

进一步的，所述单片机将温度变化率分为-4℃以下、-2到-3℃、-2到2℃、2-4℃及4℃以上五个档次，将湿度分别为0-20％，20％-30％，30％-40％，40％-50％，50％以上五个档次，形成25条模糊控制规则，输出为反模糊化后脉冲信号，控制所述继电器的常开节点的导通时间。

再进一步的，若所述单片机判断不需要所述继电器的常开节点进行相应状态的切换，则所述在一个120分钟周期的119分钟时，输出一时间为20秒的脉冲波，供冗余保护使用。

进一步的，当120分钟内，所述冗余判断电路没有收到所述单片机发出的脉冲信号，则向所述或门电路输出一个高电平信号，通过所述或门电路长时间导通所述继电器，使所述加热器长时间导通。

进一步的，所述冗余判断电路内置施耐德的时间触发器，当120分钟内所述时间触发器检测到有所述单片机发出的高电平的脉冲信号输入时，则所述冗余判断电路输出低电平信号，若没有检测到所述单片机发出的高电平的脉冲信号输入时，则所述冗余判断电路输出高电平信号，以使所述继电器导通。

进一步的，所述单片机的控制电源是由直流小母线降压获得的，所述冗余判断电路的控制电源来自交流屏。

采用了本发明的一种配电柜内加热器开关控制系统的技术方案，包括加热器电源、加热器、第一空开开关、第二空开开关，控制电源、光耦和继电器，所述继电器包括线圈和常开节点；所述控制电源的负极接地，正极连接所述继电器的线圈，所述继电器的线圈再通过所述光耦接地，构成控制回路，所述第一空开开关的第一端部连接所述继电器的常开节点，所述第一空开开关的第二端部连接所述加热器电源的正极，所述加热器电源的负极连接所述第二空开开关的第一端部，所述第二空开开关的第二端部连接所述加热器的第一端部，所述加热器的第二端部连接所述继电器的常开节点，构成加热器回路；所述继电器上还连接有冗余电路，所述冗余电路包括单片机、冗余判断电路以及或门电路，所述单片机的控制电源和所述冗余判断电路的控制电源是不同的；所述单片机的第一输出端连接所述或门电路的第一输入端，所述单片机的第二输出端连接所述冗余判断电路的输入端，所述冗余判断电路的输出端连接所述或门电路的第二输入端，所述或门电路的输出端连接所述继电器,所述单片机还连接温湿度传感器。其技术效果是：其能高效、准确、实时地开关配电柜内的加热器，对配电柜内温度和湿度监测，防止配电柜内的出现凝露，提高电力设备运行的安全性，降低故障率，延长设备使用寿命，以免设备过热、过湿而发生火灾、爬电等事故，使设备安全能够正常运行，同时能够防止因为控制配电柜内控制继电器的单片机的失效而使继电器长时间无法导通，而使配电柜内的加热器回路无法导通，进而使配电柜内的加热器无法导通的问题的出现，保证配电柜内设备的安全运行。

附图说明

图1为本发明的一种配电柜内加热器开关控制系统的示意图。

图2为本发明的一种配电柜内加热器开关控制系统中的加热器回路和控制回路的示意图。

图3为本发明的一种配电柜内加热器开关控制系统中的冗余电路的示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图3，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：

请参阅图1至图2，本发明的一种配电柜内加热器开关控制系统包括加热器回路1、控制回路2和继电器3。

加热器回路1包括加热器11，加热器电源12、第一空开开关13和第二空开开关14。

控制回路2包括控制电源21和光耦22。

继电器3的常开节点31接入加热器回路1，继电器3的线圈32接入控制回路2。继电器3为SONGLE10A继电器。

控制回路2中的控制电源21的负极接地。正极连接继电器3的线圈32，继电器3的线圈32再通过光耦22接地。由此构成控制回路。光耦22处于导通状态，本发明的一种配电柜内加热器开关控制电路才开始工作。

加热器回路1的第一空开开关13的第一端部连接继电器3的常开节点31，第一空开开关13的第二端部连接加热器电源12的正极，加热器电源12的负极连接第二空开开关14的第一端部，第二空开开关14的第二端部连接加热器11的第一端部，加热器11的第二端部连接继电器3的常开节点31，由此构成加热器回路。

请参阅图1和3，本发明的一种配电柜内加热器开关控制系统还包括冗余电路4，包括单片机41、冗余判断电路42以及或门电路43，其中单片机41的控制电源来自直流小母线，冗余判断电路42的控制电源为交流屏，即交流母排的整流降压。单片机41的第一输出端连接或门电路43的第一输入端，单片机41的第二输出端连接冗余判断电路42的输入端。冗余判断电路42的输出端连接或门电路43的第二输入端。或门电路43的输出端连接配电柜内的继电器3，该继电器3用于控制配电柜内加热器所在的加热器回路的导通或开路。

单片机41处于工作状态时，定时分别向或门电路43和冗余判断电路42发出一个脉冲信号，或门电路43在接收到单片机41发出的脉冲信号后，向继电器3发出一个脉冲信号，通过继电器3使配电柜内加热器11所在的加热器回路1的导通或开路。

当120分钟内，冗余判断电路42没有收到单片机41发出的脉冲信号，则表示单片机41的直流电源丢失或者程序错误，此时冗余判断电路42向或门电路43输出一个高电平信号，通过或门电路43长时间导通继电器3的常开接点，使加热器回路1导通。冗余判断电路42内置施耐德的时间触发器，当120分钟内有脉冲信号输入时，则使冗余判断电路42输出低电平信号，若无脉冲信号输入时，则使冗余判断电路42输出高电平信号，以使继电器3的常开节点31导通。

冗余判断电路42的控制电源为交流母排的供电电源，通过整流降压后获得，即冗余判断电路42的控制电源来自交流屏。单片机1的控制电源是由直流小母线降压获得的。若直接采用单片机1的直流电源，则当直流小母线损坏时会导致冗余判断电路42失电，无法发挥其冗余判断的功能。

单片机41通过模糊规则判断串联在加热器回路1中的继电器3的常开节点31的导通和关断。每120分钟为一个周期进行温湿度的判断。根据温度和湿度前期数据积累，当晴天且温度为20℃，湿度为20％～30％时，一个120分钟周期内继电器3的常开节点31导通时间为80分钟。当温湿度有变化时，则导通时间在80分钟基础上上下变化，模糊控制输出为该变化量的大小。若模糊规则判断后不需要继电器3的常开节点31进行相应状态的切换，则单片机41在119分钟时，输出一时间为20秒的脉冲波，供冗余保护的使用。温湿度的变化是通过温湿度传感器5测量一个周期内温度和湿度的平均值得到的。温湿度传感器5位于配电柜的电缆仓内。加热器回路1、控制回路2、继电器3和冗余电路4均位于配电柜的继保仓内。控制回路2的电源来自直流母排的降压。

本发明的一种配电柜内加热器开关控制电路采用模糊控制进行温湿度配置，输入为温度变化率和湿度。将温度变化率和湿度各分为5个档次，共有25条模糊规则。其中温度变化率分为-4℃以下、-2到-3℃、-2到2℃、2-4℃及4℃以上，湿度分别为0-20％，20％-30％，30％-40％，40％-50％，50％以上这5个档次，通过预先单片机中设置的25条规则，输出为反模糊化后的继电器3的常开节点31导通和关断时间。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (7)

1.一种配电柜内加热器开关控制系统，其特征在于：

包括加热器电源、加热器、第一空开开关、第二空开开关，控制电源、光耦和继电器，所述继电器包括线圈和常开节点；

所述控制电源的负极接地，正极连接所述继电器的线圈，所述继电器的线圈再通过所述光耦接地，构成控制回路，

所述第一空开开关的第一端部连接所述继电器的常开节点，所述第一空开开关的第二端部连接所述加热器电源的正极，所述加热器电源的负极连接所述第二空开开关的第一端部，所述第二空开开关的第二端部连接所述加热器的第一端部，所述加热器的第二端部连接所述继电器的常开节点，构成加热器回路；

所述继电器上还连接有冗余电路，所述冗余电路包括单片机、冗余判断电路以及或门电路，所述单片机的控制电源和所述冗余判断电路的控制电源是不同的；

所述单片机的第一输出端连接所述或门电路的第一输入端，所述单片机的第二输出端连接所述冗余判断电路的输入端，所述冗余判断电路的输出端连接所述或门电路的第二输入端，所述或门电路的输出端连接所述继电器,所述单片机还连接温湿度传感器。

2.根据权利要求1所述的一种配电柜内加热器开关控制系统，其特征在于：所述单片机以温度为20℃，湿度为20％～30％为基准，将一个120分钟周期内所述继电器的常开节点导通时间设为80分钟，并实时测量所述配电柜内的温度和湿度，并按事先制定的模糊控制规则，定时发出脉冲信号，控制所述继电器的常开节点的导通时间。

3.根据权利要求2所述的一种配电柜内加热器开关控制系统，其特征在于：所述单片机将温度变化率分为-4℃以下、-2到-3℃、-2到2℃、2-4℃及4℃以上五个档次，将湿度分别为0-20％，20％-30％，30％-40％，40％-50％，50％以上五个档次，形成25条模糊控制规则，输出为反模糊化后脉冲信号，控制所述继电器的常开节点的导通时间。

4.根据权利要求2所述的一种配电柜内加热器开关控制系统，其特征在于：若所述单片机判断不需要所述继电器的常开节点进行相应状态的切换，则所述在一个120分钟周期的119分钟时，输出一时间为20秒的脉冲波，供冗余保护使用。

5.根据权利要求1所述的一种配电柜内加热器开关控制系统，其特征在于：当120分钟内，所述冗余判断电路没有收到所述单片机发出的脉冲信号，则向所述或门电路输出一个高电平信号，通过所述或门电路长时间导通所述继电器，使所述加热器长时间导通。

6.根据权利要求1所述的一种配电柜内加热器开关控制系统，其特征在于：所述冗余判断电路内置施耐德的时间触发器，当120分钟内所述时间触发器检测到有所述单片机发出的高电平的脉冲信号输入时，则所述冗余判断电路输出低电平信号，若没有检测到所述单片机发出的高电平的脉冲信号输入时，则所述冗余判断电路输出高电平信号，以使所述继电器导通。

7.根据权利要求1所述的一种配电柜内加热器开关控制系统，其特征在于：所述单片机的控制电源是由直流小母线降压获得的，所述冗余判断电路的控制电源来自交流屏。