CN106123969A - 母线槽电气参数监视及报警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种母线槽电气参数监视及报警系统，包括中央处理器、与中央处理器输入端相连的电流采集模块、电压传感器和若干温度传感器以及与中央处理器输出端相连的声光报警器；若干温度传感器依次通过放大电路、低通滤波器和监测数据集中模块与比较电路的输入端相连，比较电路的输出端与中央处理器连接；电流采集模块和电压传感器通过信号处理器与中央处理器连接，监测数据集中模块的输入端还与温湿度探头连接，中央处理器与CPU监视电路形成回路。以解决现有母线槽温升及电流和电压超出额定值造成的用电不安全且不能及时发出警报通知的问题。

Description

母线槽电气参数监视及报警系统

技术领域

本发明涉及监控及报警领域，具体涉及到一种母线槽电气参数监视及报警系统。

背景技术

我国在步入发达国家的进程中，供用电容量将大幅增长，变电设备与控制设备的额定电流也在不断提高。国家开始逐步加大城市电网和农村电网的改造，进而提升电网的供电质量和保障能力，以此同时，变电设备与控制设备母线的额定电流，也由1250A～3150A级，升至2500A～8000A 级。

在电网的改造和建设过程中，我国长期大量采用矩型母线作为电器设备连接的主要设备，但是采用裸母线，其供电安全性并没有得到改善，仍会有异物搭接、动物短接、气候温变凝露及人为触电等闪络事故的发生。因此，随着对大容量大电流安全传输的迫切需求，采用固体绝缘智能母线系统的重要性也愈加突出，在此基础上的智能电网也是目前发展的前瞻趋势，而电力设备智能化是智能电网的重要基石，如何实现固体绝缘母线槽各种监测数据采集的智能化，标准化，便于实时传输、报告输电线路情况或进行巡回检测，对于从根本上避免事故的发生，进而保证电缆安全、可靠的运行，具有重大意义；而固体绝缘智能母线系统的研制在国内目前仍处于空白状态。

发明内容

本发明的目的是提供一种母线槽电气参数监视及报警系统，以解决现有母线槽温升及电流和电压超出额定值造成的用电不安全且不能及时发出警报通知的问题。

为达上述目的，本发明的一个实施例中提供了一种母线槽电气参数监视及报警系统，中央处理器、与中央处理器输入端相连的电流采集模块、电压传感器和若干温度传感器以及与中央处理器输出端相连的声光报警器；若干温度传感器依次通过放大电路、低通滤波器和监测数据集中模块与比较电路的输入端相连，比较电路的输出端与中央处理器连接；电流采集模块和电压传感器通过信号处理器与中央处理器连接，监测数据集中模块的输入端还与温湿度探头连接，所述中央处理器与CPU监视电路形成回路；温度传感器包括设于母线槽端头上的温度传感器A、安装于母线槽金属外壳上的温度传感器B及设置在母线槽绝缘件表面的温度传感器C，声光报警器包括振荡报警单元以及分别与振荡报警单元连接的闪光振荡电路和音频振荡电路，闪光振荡电路的输出端与指示灯及控制电路相连，音频振荡电路的输出端通过输出功率电路与扬声器相连；放大电路包括第一放大运算器、第一电压负反馈电路和带通滤波电路；其中，所述第一放大运算器的输入端与第一电压负反馈电路的一端及带通滤波电路的一端相连，输出端与第一电压负反馈电路的另一端、带通滤波电路的另一端及低通滤波电路的输入端相连；低通滤波电路包括第一低通滤波电路、第二低通滤波电路、第二电压负反馈电路和第二放大运算器；其中，第一低通滤波电路的一端与放大电路的第一放大运算器的输出端相连，另一端与第二低通滤波电路的一端、第二放大运算器的输出端、第二电压负反馈电路的一端及A/D 转换器相连；第二低通滤波电路的另一端与第二放大运算器的输入端相连，第二放大运算器的输入端还与第二电压负反馈电路的另一端相连；比较电路包括第一运算放大器A1和第二运算放大器A2，所述第一运算放大器A1的正极端通过第二电阻R2与第二运算放大器A2的负极相连，第一运算放大器A1的负极与第一电阻R1的一端相连，第一电阻R1的另一端与比较电压输端相连，第一运算放大器A1的引脚4与电源连接，引脚7接地，引脚6分别与第一稳压管D1的正极和第四电阻R4的一端相连，第一稳压管D1与第二稳压管D2串联；所述第二运算放大器A2的正极与第三电阻R3的一端相连，第三电阻R3另一端与比较电压输入端相连，第二运算放大器A2的引脚4连接电源，引脚7接地，引脚6分别与第三稳压管D3的正极和第五电阻R5的一端相连，所述第三稳压管D3的负极与第四稳压管D4的负极连接，第四电阻R4和第五电阻R5均串联一个发光二极管；闪光振荡电路包括第三运算放大器A3，第三运算放大器A3的正极通过第九电阻R9接地，并与第八电阻R8形成回路，第三运算放大器A3的负极通过第一电容C1接地，第三运算放大器A3的负极分别与第一滑动变阻器Rp1的一端和第七电阻R7的一端连接，第一滑动变阻器Rp1和第七电阻R7的另一端分别与第一二极管VD1和第二二极管VD2串联，第三运算放大器A3的引脚4连接正极电源，引脚7与负极电源相连。

优选的，指示灯及控制电路包括第四运算放大器A4和第五运算放大器A5，第四运算放大器A4的引脚6通过发光二极管的一端与第五运算放大器A5的正极连接，发光二极管的另一端接地，第四运算放大器A4的引脚7接正极电源，引脚4与负极电源相连，第四运算放大器A4的负极接地，第五运算放大器A5的负极通过第十电阻R10接地，第五运算放大器A5与第二滑动变阻器Rp1形成回路。

优选的，音频振荡电路包括第六运算放大器A6，第六运算放大器A6的正极通过并联的第三电容C3和第十二电阻R12接地，第六运算放大器A6的正极与第二电容C2的一端相连，第二电容C2的另一端与第十一电阻R11的一端连接，第六运算放大器A6的负极通过第十四电阻R14接地，第六运算放大器A6与第十三电阻R13形成回路，第六运算放大器A6的引脚4与负极电源连接。

优选的，中央处理器的输出端与监控电脑、基准电流输入模块和基准电压输入模块相连。

综上所述，本发明具有以下优点：

1、本发明通过在母线槽的端头、金属外壳和绝缘件表面上均安装有温度传感器，并在母线槽上设置电流采集模块和电压传感器，可对母线槽的温度、电压和电流进行实时监测，当温度、电压和电流数值度超标时第一时间发出报警信息，提高了供电的安全可靠性。

2、比较电路设置有四个稳压管，且第一稳压管D1与第二稳压管D2串联，第三稳压管D3和第四稳压管D4串联，形成了双向稳压管，起到稳定电压的作用；同时，在比较电路中每个发光二极管串联一个电阻，有利于保护发光二极管正常工作。

3、指示灯及控制电路中发光二极管与方波发生器之间设有一单门限电压比较器，当输入电压在门限电压上下变化的时候，其输出电压将相应的输出运算放大器的正负极限电压，提高了灵敏度。

附图说明

图1为本发明母线槽电气参数监视及报警系统的模块图；

图2为本发明放大电路和低通滤波电路的模块图；

图3为比较电路的原理图；

图4为闪光振荡电路的原理图；

图5为指示灯及控制电路的原理图；

图6为音频振荡电路的原理图。

具体实施方式

本发明提供了一种母线槽电气参数监视及报警系统，中央处理器、与中央处理器输入端相连的电流采集模块、电压传感器和若干温度传感器以及与中央处理器输出端相连的声光报警器；若干温度传感器依次通过放大电路、低通滤波器和监测数据集中模块与比较电路的输入端相连，比较电路的输出端与中央处理器连接；电流采集模块和电压传感器通过信号处理器与中央处理器连接，监测数据集中模块的输入端还与温湿度探头连接，中央处理器与CPU监视电路形成回路；温度传感器包括设于母线槽端头上的温度传感器A、安装于母线槽金属外壳上的温度传感器B及设置在母线槽绝缘件表面的温度传感器C，声光报警器包括振荡报警单元以及分别与振荡报警单元连接的闪光振荡电路和音频振荡电路，闪光振荡电路的输出端与指示灯及控制电路相连，音频振荡电路的输出端通过输出功率电路与扬声器相连；放大电路包括第一放大运算器、第一电压负反馈电路和带通滤波电路；其中，所述第一放大运算器的输入端与第一电压负反馈电路的一端及带通滤波电路的一端相连，输出端与第一电压负反馈电路的另一端、带通滤波电路的另一端及低通滤波电路的输入端相连；低通滤波电路包括第一低通滤波电路、第二低通滤波电路、第二电压负反馈电路和第二放大运算器；其中，第一低通滤波电路的一端与放大电路的第一放大运算器的输出端相连，另一端与第二低通滤波电路的一端、第二放大运算器的输出端、第二电压负反馈电路的一端及A/D 转换器相连；第二低通滤波电路的另一端与第二放大运算器的输入端相连，所述第二放大运算器的输入端还与第二电压负反馈电路的另一端相连；比较电路包括第一运算放大器A1和第二运算放大器A2，第一运算放大器A1的正极端通过第二电阻R2与第二运算放大器A2的负极相连，所述第一运算放大器A1的负极与第一电阻R1的一端相连，第一电阻R1的另一端与比较电压输端相连，第一运算放大器A1的引脚4与电源连接，引脚7接地，引脚6分别与第一稳压管D1的正极和第四电阻R4的一端相连，第一稳压管D1与第二稳压管D2串联；所述第二运算放大器A2的正极与第三电阻R3的一端相连，第三电阻R3另一端与比较电压输入端相连，第二运算放大器A2的引脚4连接电源，引脚7接地，引脚6分别与第三稳压管D3的正极和第五电阻R5的一端相连，第三稳压管D3的负极与第四稳压管D4的负极连接，第四电阻R4和第五电阻R5均串联一个发光二极管；闪光振荡电路包括第三运算放大器A3，第三运算放大器A3的正极通过第九电阻R9接地，并与第八电阻R8形成回路，第三运算放大器A3的负极通过第一电容C1接地，第三运算放大器A3的负极分别与第一滑动变阻器Rp1的一端和第七电阻R7的一端连接，第一滑动变阻器Rp1和第七电阻R7的另一端分别与第一二极管VD1和第二二极管VD2串联，第三运算放大器A3的引脚4连接正极电源，引脚7与负极电源相连。闪光振荡电路给指示灯提供电能，同时也为它提供闪光的频率；其主要作用还是为指示灯提供闪光频率，即能使是指示灯亮灭交替，采用方波振荡电路，方波发生器产生的波的频率就是指示灯的闪光频率。

本发明的优化实施例，指示灯及控制电路包括第四运算放大器A4和第五运算放大器A5，第四运算放大器A4的引脚6通过发光二极管的一端与第五运算放大器A5的正极连接，发光二极管的另一端接地，第四运算放大器A4的引脚7接正极电源，引脚4与负极电源相连，第四运算放大器A4的负极接地，第五运算放大器A5的负极通过第十电阻R10接地，第五运算放大器A5与第二滑动变阻器Rp1形成回路。指示灯及控制电路中的指示灯选用的是发光二极管，它的闪光频率是通过方波来控制的，即其频率与方波的频率相同，因此，发光二极管与方波发生器之间设有一单门限电压比较器，当输入电压在门限电压上下变化的时候，其输出电压将相应的输出运算放大器的正负极限电压，它的灵敏度比较高。

音频振荡电路包括第六运算放大器A6，第六运算放大器A6的正极通过并联的第三电容C3和第十二电阻R12接地，第六运算放大器A6的正极与第二电容C2的一端相连，第二电容C2的另一端与第十一电阻R11的一端连接，第六运算放大器A6的负极通过第十四电阻R14接地，第六运算放大器A6与第十三电阻R13形成回路，第六运算放大器A6的引脚4与负极电源连接。中央处理器的输出端与监控电脑、基准电流输入模块和基准电压输入模块相连。音频振荡电路是为扬声器提供电能，更重要的是为扬声器发声提供发声的频率。音频振荡电路是一个正弦波振荡电路发生器，正弦波振荡电路可以通过RC正弦波振荡电路和LC正弦波振荡电路来实现。RC正弦波振荡电路有桥式振荡电路、双T网络式和移相式振荡电路等类型，LC正弦波振荡电路有LC选频放大电路、变压器反馈式LC振荡电路、三点式LC振荡电路和石英晶体振荡电路等类型。

第一稳压管D1、第二稳压管D2、第三稳压管D3和第四稳压管D4的型号均为IN4678，且第一稳压管D1与第二稳压管D2串联，第三稳压管D3和第四稳压管D4串联，形成双向稳压管起到稳压的作用；每个发光二极管串联一个电阻，起保护作用。例如，比较电压Vh和V1的取值分别为8V和15V，当电压V2的值大于15V的时候，带有第一运算放大器A1的比较电路会输出高电平，从而使红色发光二极管发光，同时，将信号传送至中央处理器，当电压V2的值小于8V的时候，带有第二运算放大器A2的比较电路会输出高电平，从而绿色的发光二极管会发光，同时，将信号传送至中央处理器，当电压值在8V到12V之间的时候，两个比较电路都会输出低电平，因此发光二极管都不会点亮。通过温度传感器A、温度传感器B和温度传感器C分别对母线槽的端头、金属外壳和绝缘件进行温度采集，放大器将温度传感器A、温度传感器B和温度传感器C采集的信号进行放大处理，再通过低通滤波器进行滤波，然后进行模数转化后送至比较电路，而温湿度探头检测到的环境温湿度通过监测集中模块送至比较电路，比较电路将转化后的信号进行处理并将处理结果与预设值进行对比，使得上下发光二极管发光，同时，将对比结果发送至中央处理器，中央处理器根据亮着的发光二极管以及对比结果来判断母线槽的温度是否升高，当温度升高时，中央处理器将温升信号发至声光报警器进行声光报警并显示在监控电脑上；而电流采集模块与电压传感器将采集的工作电流和电压通过信号处理器处理后发送至中央处理器，中央处理器根据基准电流输入模块和基准电压输入模块来判断电流和电压是否超过额定值，超过额定值则发送至声光报警器发出警报并在监控电脑上显示电压、电流数值。

Claims (4)

1.一种母线槽电气参数监视及报警系统，其特征在于：包括中央处理器、与中央处理器的输入端相连的比较电路和信号处理器、与所述比较电路和信号处理器的输入端均相连接的监测数据集中模块，以及与所述监测数据集中模块的输入端相连接的电流采集模块、温湿度探头、电压传感器和温度传感器装置；以及与中央处理器输出端相连的声光报警器；所述温度传感器装置与监测数据集中模块的输入端之间依次设有放大电路、低通滤波电路和A/D转换器；所述电流采集模块和电压传感器通过信号处理器与中央处理器连接，所述监测数据集中模块的输入端还与温湿度探头连接，所述中央处理器与CPU监视电路形成闭合回路；所述温度传感器装置包括设于母线槽端头上的温度传感器A、安装于母线槽金属外壳上的温度传感器B及设置在母线槽绝缘件表面的温度传感器C，所述声光报警器包括振荡报警单元以及分别与振荡报警单元连接的闪光振荡电路和音频振荡电路，所述闪光振荡电路的输出端与指示灯及控制电路相连，所述音频振荡电路的输出端通过输出功率电路与扬声器相连；所述放大电路包括第一放大运算器、第一电压负反馈电路和带通滤波电路；其中，所述第一放大运算器的输入端与第一电压负反馈电路的一端及带通滤波电路的一端相连，输出端与第一电压负反馈电路的另一端、带通滤波电路的另一端及低通滤波电路的输入端相连；所述低通滤波电路包括第一低通滤波电路、第二低通滤波电路、第二电压负反馈电路和第二放大运算器；其中，所述第一低通滤波电路的一端与放大电路的第一放大运算器的输出端相连，另一端与第二低通滤波电路的一端、第二放大运算器的输出端、第二电压负反馈电路的一端及A/D 转换器相连；所述第二低通滤波电路的另一端与第二放大运算器的输入端相连，所述第二放大运算器的输入端还与第二电压负反馈电路的另一端相连；所述比较电路包括第一运算放大器A1和第二运算放大器A2，所述第一运算放大器A1的正极端通过第二电阻R2与第二运算放大器A2的负极相连，所述第一运算放大器A1的负极与第一电阻R1的一端相连，第一电阻R1的另一端与比较电压输端相连，所述第一运算放大器A1的引脚4与电源连接，引脚7接地，引脚6分别与第一稳压管D1的正极和第四电阻R4的一端相连，所述第一稳压管D1与第二稳压管D2串联；所述第二运算放大器A2的正极与第三电阻R3的一端相连，第三电阻R3另一端与比较电压输入端相连，所述第二运算放大器A2的引脚4连接电源，引脚7接地，引脚6分别与第三稳压管D3的正极和第五电阻R5的一端相连，所述第三稳压管D3的负极与第四稳压管D4的负极连接，所述第四电阻R4和第五电阻R5均串联一个发光二极管；所述闪光振荡电路包括第三运算放大器A3，所述第三运算放大器A3的正极通过第九电阻R9接地，并与第八电阻R8形成回路，所述第三运算放大器A3的负极通过第一电容C1接地，第三运算放大器A3的负极分别与第一滑动变阻器Rp1的一端和第七电阻R7的一端连接，所述第一滑动变阻器Rp1和第七电阻R7的另一端分别与第一二极管VD1和第二二极管VD2串联，所述第三运算放大器A3的引脚4连接正极电源，引脚7与负极电源相连。

2.如权利要求1所述的母线槽电气参数监视及报警系统，其特征在于：所述指示灯及控制电路包括第四运算放大器A4和第五运算放大器A5，所述第四运算放大器A4的引脚6通过发光二极管的一端与第五运算放大器A5的正极连接，所述发光二极管的另一端接地，所述第四运算放大器A4的引脚7接正极电源，引脚4与负极电源相连，第四运算放大器A4的负极接地，所述第五运算放大器A5的负极通过第十电阻R10接地，所述第五运算放大器A5与第二滑动变阻器Rp1形成回路。

3.如权利要求1所述的母线槽电气参数监视及报警系统，其特征在于：所述音频振荡电路包括第六运算放大器A6，所述第六运算放大器A6的正极通过并联的第三电容C3和第十二电阻R12接地，所述第六运算放大器A6的正极与第二电容C2的一端相连，所述第二电容C2的另一端与第十一电阻R11的一端连接，所述第六运算放大器A6的负极通过第十四电阻R14接地，所述第六运算放大器A6与第十三电阻R13形成回路，所述第六运算放大器A6的引脚4与负极电源连接。

4.如权利要求1所述的母线槽电气参数监视及报警系统，其特征在于：所述中央处理器的输出端与监控电脑、基准电流输入模块和基准电压输入模块相连。