CN107302268A - 配电室周边运行环境监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种配电室周边运行环境监测系统，包括用于检测配电室周边环境参数的传感器单元、与传感器单元输出端连接RS485集线器、中央处理单元、移动通信模块以及监控中心；所述数据采集单元与RS485集线器连接，所述数据处理电源通过移动通信模块与监控中心通信连接；能够对配电室周边的环境参数进行全天候持续稳定的监测，从而利于电力中心根据参数进行相应的应对措施的制定，从而能够有效保证配电网能够工作在安全可靠地环境中，进而确保配电网的稳定运行，而且无需人工巡查，确保监测数据的准确性和客观性，还能够消除人工巡查所带来的潜在安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力监测系统，尤其涉及一种配电室周边运行环境监测系统。
背景技术
配电网是电网供应链的终端环节，也是国民经济和社会发展的重要公共基础设施。我国对配电网建设的投入力度很大，2015年国家能源局还印发了“配电网建设改造行动计划(2015—2020年)”的通知，用以加快配电网建设改造，推进转型升级，服务经济社会发展。
配电网一般地域辽阔，地理环境复杂多变，气候条件相差较大，对该地区内输电线路的安全、正常运行是一个严峻的考验；而且在一些特殊的地理环境下会产生一些特殊的气候条件，这些特殊的气候环境与周边的环境有明显的差别，而这些特殊的地理环境经常会影响输电线路的正常运行，有些甚至严重损坏输电线路，造成巨大的经济损失，而由传统的工作人员的手动巡检并以纸质的记录方式，工作量非常大且效率低下，如有个别工人责任心不强，很容易造成错检漏检，很难保证配电网工作在一个安全可靠的环境下，从而对配电网的运行带来严重的安全隐患；而且，现有的人工巡查方式，对于地形复杂先要的配电室来说，工作人员在这种环境下工作，也存在这人身安全隐患。
为了解决上述技术问题，亟需提出一种配电室周边运行环境监测系统。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种配电室周边运行环境监测系统，能够对配电室周边的环境参数进行全天候持续稳定的监测，从而利于电力中心根据参数进行相应的应对措施的制定，从而能够有效保证配电网能够工作在安全可靠地环境中，进而确保配电网的稳定运行，而且无需人工巡查，确保监测数据的准确性和客观性，还能够消除人工巡查所带来的潜在安全隐患。
本发明提供的一种配电室周边运行环境监测系统，包括用于检测配电室周边环境参数的传感器单元、与传感器单元输出端连接RS485集线器、中央处理单元、移动通信模块以及监控中心；
所述数据采集单元与RS485集线器连接，所述数据处理电源通过移动通信模块与监控中心通信连接。
进一步，所述传感器单元包括气压传感器、风速传感器、风向传感器、光照传感器、雨量传感器、温度传感器以及湿度传感器中的一种或者两种即以上的组合。
进一步，所述数据采集单元为STM32F407VET6芯片。
进一步，所述移动通信模块为GPRS模块、3G模块或者4G模块。
进一步，还包括供电单元，所述供电单元包括取能电流互感器、输入端与所述取能电流互感器二次线圈连接的整流电路ZL、与所述整流电路ZL输出端连接的DC/DC转换电路IC1，所述DC/DC转换电路IC1向中央处理单元、移动通信模块以及传感器单元供电；
还包括蓄电池、电池管理电路以及与通断控制电路，所述蓄电池与电池管理电路连接，电池管理电路的输入端与DC/DC转换电路IC1的输出端VCC连接，电池管理电路的输出端通过通断控制电路与中央处理单元、移动通信模块以及传感器单元的电源端连接。
进一步，还包括用于保护取能电流互感器的检测保护电路；
所述检测保护电路包括双向瞬态抑制二极管TVS1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容组C1、二极管D1、二极管D2、三极管Q1、三极管Q2、可控硅SCR1、稳压管DW1以及接收中央处理单元输出的控制信号并触发可控硅SCR1导通的输出控制电路；
所述双向瞬态抑制二极管TVS1的一端连接于取能电流互感器的二次线圈的非接地端，另一端通过电阻R1连接于取能电流互感器二次线圈的接地端，电阻R1和双向瞬态抑制二极管TVS1的公共连接点通过电容组C1接地，电容组C1与电阻R1之间的公共连接点与二极管D1的负极连接，二极管D1的正极接地，电阻R2的一端连接于二极管D1的负极，电阻R2的另一端与三极管Q1的集电极连接，三极管Q1的集电极通过电阻R3与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的基极与稳压管DW1的负极连接，稳压管DW1的正极接地，三极管Q1的发射极通过电阻R4与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极与二极管D2的负极连接，二极管D2的正极作为检测保护电路的检测信号输出端连接于中央处理单元的输入端，可控硅SCR1的阳极连接于双向瞬态抑制二极管TVS1和取能电流互感器的二次线圈之间的公共连接点，可控硅SCR1的阴极接地，可控硅SCR1的控制极与输出控制电路的输出端连接。
进一步，还包括用于保护DC/DC转换电路IC1的电源保护电路，所述电源保护电路包括可控硅SCR2、电阻R5、手动开关S1以及双向瞬态抑制二极管TVS2；
所述双向瞬态抑制二极管TVS2的一端连接于整流电路ZL的输出端，另一端接地，所述可控硅SCR2的阳极连接于双向瞬态抑制二极管TVS2和整流电路ZL的输出端之间的公共连接点，可控硅SCR2的阴极与DC/DC转换电路IC1的输入端连接，可控硅SCR2的控制极通过电阻R5与手动开关S1的一端连接，手动开关S1的另一端与电池管理电路的输出端连接。
进一步，所述输出控制电路包括三极管Q3、电阻R6、电阻R7以及指示灯LED1；
所述电阻R6的一端作为输出控制电路的输入端连接于中央处理单元的控制输出端，电阻R6的另一端连接于三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极与指示灯LED1的负极连接，指示灯LED1的正极连接于DC/DC转换电路IC1的输出端VCC，三极管Q3的发射极通过电阻R7接地，电阻R7与三极管Q3的发射极之间的公共连接点作为输出控制电路的输出端。
进一步，所述通断控制电路包括电阻R8、电阻R9以及继电器J1；
继电器J1的线圈一端通过电阻R9连接于DC/DC转换电路IC1的输出端VCC，继电器J1的线圈的另一端接地，继电器J1的常闭开关J1-1设置于蓄电池与中央处理单元、移动通信模块以及传感器单元之间的供电通路，电阻R8的一端连接于电阻R9和DC/DC转换电路IC1的输出端VCC之间的公共连接点，另一端与中央处理单元的输入端。
进一步，所述DC/DC转换电路IC1为LM7805芯片。
本发明的有益效果：通过本发明，能够对配电室周边的环境参数进行全天候持续稳定的监测，从而利于电力中心根据参数进行相应的应对措施的制定，从而能够有效保证配电网能够工作在安全可靠地环境中，进而确保配电网的稳定运行，而且无需人工巡查，确保监测数据的准确性和客观性，还能够消除人工巡查所带来的潜在安全隐患。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的原理框图。
图2为本发明的电路原理图。
图3为本发明的输出控制电路电路图。
图4为本发明的通断控制电路电路图。
图5为本发明的中央处理单元引脚图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明做出进一步详细说明，如图所示，本发明提供的一种配电室周边运行环境监测系统，包括用于检测配电室周边环境参数的传感器单元、与传感器单元输出端连接RS485集线器、中央处理单元、移动通信模块以及监控中心；所述数据采集单元与RS485集线器连接，所述数据处理电源通过移动通信模块与监控中心通信连接，所述传感器单元包括气压传感器、风速传感器、风向传感器、光照传感器、雨量传感器、温度传感器以及湿度传感器中的一种或者两种即以上的组合；所述数据采集单元为STM32F407VET6芯片，通过本发明，能够对配电室周边的环境参数进行全天候持续稳定的监测，从而利于电力中心根据参数进行相应的应对措施的制定，从而能够有效保证配电网能够工作在安全可靠地环境中，进而确保配电网的稳定运行，而且无需人工巡查，确保监测数据的准确性和客观性，还能够消除人工巡查所带来的潜在安全隐患。
本实施例中，所述移动通信模块为GPRS模块、3G模块或者4G模块。
对于配电室周边环境的监测，除了需要对环境参数进行全面监测，从而利于综合各参数进行准确的应对措施的制定，而监测系统的工作稳定性，还需要稳定的电源，因此，本实施例中，还包括供电单元，所述供电单元包括取能电流互感器、输入端与所述取能电流互感器二次线圈连接的整流电路ZL、与所述整流电路ZL输出端连接的DC/DC转换电路IC1，所述DC/DC转换电路IC1向中央处理单元、移动通信模块以及传感器单元供电；其中，所述DC/DC转换电路IC1为LM7805芯片。
还包括蓄电池、电池管理电路以及与通断控制电路，所述蓄电池与电池管理电路连接，电池管理电路的输入端与DC/DC转换电路IC1的输出端VCC连接，电池管理电路的输出端通过通断控制电路与中央处理单元、移动通信模块以及传感器单元的电源端连接，其中，蓄电池采用现有的锂电池，电池管理电路采用现有的电路，一般来说，在采购锂电池时各厂家均会在锂电池上附带电池管理电路，属于现有技术，在此不加以赘述；通过上述结构，能够为中央处理单元、移动通信模块以及传感器单元提供稳定的工作用电，确保整个系统持续稳定的运行。
本实施例中，还包括用于保护取能电流互感器的检测保护电路；
所述检测保护电路包括双向瞬态抑制二极管TVS1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容组C1、二极管D1、二极管D2、三极管Q1、三极管Q2、可控硅SCR1、稳压管DW1以及接收中央处理单元输出的控制信号并触发可控硅SCR1导通的输出控制电路；
所述双向瞬态抑制二极管TVS1的一端连接于取能电流互感器的二次线圈的非接地端，另一端通过电阻R1连接于取能电流互感器二次线圈的接地端，电阻R1和双向瞬态抑制二极管TVS1的公共连接点通过电容组C1接地，电容组C1与电阻R1之间的公共连接点与二极管D1的负极连接，二极管D1的正极接地，电阻R2的一端连接于二极管D1的负极，电阻R2的另一端与三极管Q1的集电极连接，三极管Q1的集电极通过电阻R3与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的基极与稳压管DW1的负极连接，稳压管DW1的正极接地，三极管Q1的发射极通过电阻R4与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极与二极管D2的负极连接，二极管D2的正极作为检测保护电路的检测信号输出端连接于中央处理单元的输入端，可控硅SCR1的阳极连接于双向瞬态抑制二极管TVS1和取能电流互感器的二次线圈之间的公共连接点，可控硅SCR1的阴极接地，可控硅SCR1的控制极与输出控制电路的输出端连接，在本实施例中，取能电流互感器采用电流互感器，众所周知，电流互感器的二次侧不能开路，否则会烧毁电流互感器的自身，当电流互感器的二次侧出现开路状态，TVS1被击穿导通，从而有TVS1、电阻R1以及取能电流互感器二次侧形成新的回路，一般来说，电阻R1的组织不超过4欧，当TVS1导通后，电容组C1充电，并且通过电阻R3、稳压管DW1和三极管Q1形成的稳压电路进行稳压处理，使得三极管Q2导通，中央处理电路此时对应的输入端在初始状态下为高电平，当三极管Q2导通后，该输入端电位拉低，中央处理单元控制三极管Q3导通，从而使得可控硅SCR1导通，形成保护执行回路，由于可控硅的触发特性，此时可控硅SCR1始终出于导通状态，当取能电流互感器的二次侧的开路状态消除后并使取能电流互感器无输入后，可控硅SCR1回复截止，整个电源方可重新投入使用，二极管D1用于对电容组C1进行保护，电容组C1为多个规格相同的电容并联组成。
本实施例中，还包括用于保护DC/DC转换电路IC1的电源保护电路，所述电源保护电路包括可控硅SCR2、电阻R5、手动开关S1以及双向瞬态抑制二极管TVS2；
所述双向瞬态抑制二极管TVS2的一端连接于整流电路ZL的输出端，另一端接地，所述可控硅SCR2的阳极连接于双向瞬态抑制二极管TVS2和整流电路ZL的输出端之间的公共连接点，可控硅SCR2的阴极与DC/DC转换电路IC1的输入端连接，可控硅SCR2的控制极通过电阻R5与手动开关S1的一端连接，手动开关S1的另一端与电池管理电路的输出端连接，取能电流互感器在工作过程中，在不出现开路故障时，输电线路的电流波动也会对供电单元造成影响，从而需要对LM7805芯片进行保护的电路，在安装好供电单元后，可控硅SCR2是出于截止状态的，通过手动开关S1使得可控硅SCR2导通，从而使IC1有输入端有电能输入，进而使得整个系统开始工作，一旦整流电路ZL输出的电压超过TVS2的承受电压，TVS2导通，可控硅SCR2失去电压，进入截止，从而对IC1进行良好的保护，通过维检人员重新通过手动开关S1使得可控硅SCR2导通，手动开关S1在可控硅SCR2导通后即需要断开。
本实施例中，所述输出控制电路包括三极管Q3、电阻R6、电阻R7以及指示灯LED1；
所述电阻R6的一端作为输出控制电路的输入端连接于中央处理单元的控制输出端，电阻R6的另一端连接于三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极与指示灯LED1的负极连接，指示灯LED1的正极连接于DC/DC转换电路IC1的输出端VCC，三极管Q3的发射极通过电阻R7接地，电阻R7与三极管Q3的发射极之间的公共连接点作为输出控制电路的输出端，通过上述结构，一方面能够对可控硅SCR1进行导通控制，另一方面，对于取能电流互感器的开路状态进行指示，中央处理电路在收到开路信号后，生成告警信息发送到调度或者监控中心。
本实施例中，所述通断控制电路包括电阻R8、电阻R9以及继电器J1；
继电器J1的线圈一端通过电阻R9连接于DC/DC转换电路IC1的输出端VCC，继电器J1的线圈的另一端接地，继电器J1的常闭开关J1-1设置于蓄电池与中央处理单元、移动通信模块以及传感器单元之间的供电通路，电阻R8的一端连接于电阻R9和DC/DC转换电路IC1的输出端VCC之间的公共连接点，另一端与中央处理单元的输入端，其中，电阻R8用于检测供电单元是否有输出，当有输出时，继电器J1的常闭开关J1-1始终出于断开状态，当无输出时，继电器的常闭开关J1-1重新闭合，由蓄电池进行供电，此时，中央处理单元生成告警信息并发送至监控中心或者调度中心，从而利于即使进行维检。
此外，需要说明的是，中央处理单元为具体哪个引脚作为输入或者输出以及控制信号输出，则根据芯片引脚的说明进行确定，由于本申请中采用STM32F407VET6，其引脚功能说明容易获得，在此不加以赘述。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种配电室周边运行环境监测系统，其特征在于：包括用于检测配电室周边环境参数的传感器单元、与传感器单元输出端连接RS485集线器、中央处理单元、移动通信模块以及监控中心；
所述数据采集单元与RS485集线器连接，所述数据处理电源通过移动通信模块与监控中心通信连接。
2.根据权利要求1所述配电室周边运行环境监测系统，其特征在于：所述传感器单元包括气压传感器、风速传感器、风向传感器、光照传感器、雨量传感器、温度传感器以及湿度传感器中的一种或者两种即以上的组合。
3.根据权利要求1所述配电室周边运行环境检测系统，其特征在于：所述数据采集单元为STM32F407VET6芯片。
4.根据权利要求1所述配电室周边运行环境监测系统，其特征在于：所述移动通信模块为GPRS模块、3G模块或者4G模块。
5.根据权利要求1所述配电室周边运行环境监测系统，其特征在于：还包括供电单元，所述供电单元包括取能电流互感器、输入端与所述取能电流互感器二次线圈连接的整流电路ZL、与所述整流电路ZL输出端连接的DC/DC转换电路IC1，所述DC/DC转换电路IC1向中央处理单元、移动通信模块以及传感器单元供电；
还包括蓄电池、电池管理电路以及与通断控制电路，所述蓄电池与电池管理电路连接，电池管理电路的输入端与DC/DC转换电路IC1的输出端VCC连接，电池管理电路的输出端通过通断控制电路与中央处理单元、移动通信模块以及传感器单元的电源端连接。
6.根据权利要求5所述配电室周边运行环境监测系统，其特征在于：还包括用于保护取能电流互感器的检测保护电路；
所述检测保护电路包括双向瞬态抑制二极管TVS1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容组C1、二极管D1、二极管D2、三极管Q1、三极管Q2、可控硅SCR1、稳压管DW1以及接收中央处理单元输出的控制信号并触发可控硅SCR1导通的输出控制电路；
所述双向瞬态抑制二极管TVS1的一端连接于取能电流互感器的二次线圈的非接地端，另一端通过电阻R1连接于取能电流互感器二次线圈的接地端，电阻R1和双向瞬态抑制二极管TVS1的公共连接点通过电容组C1接地，电容组C1与电阻R1之间的公共连接点与二极管D1的负极连接，二极管D1的正极接地，电阻R2的一端连接于二极管D1的负极，电阻R2的另一端与三极管Q1的集电极连接，三极管Q1的集电极通过电阻R3与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的基极与稳压管DW1的负极连接，稳压管DW1的正极接地，三极管Q1的发射极通过电阻R4与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极与二极管D2的负极连接，二极管D2的正极作为检测保护电路的检测信号输出端连接于中央处理单元的输入端，可控硅SCR1的阳极连接于双向瞬态抑制二极管TVS1和取能电流互感器的二次线圈之间的公共连接点，可控硅SCR1的阴极接地，可控硅SCR1的控制极与输出控制电路的输出端连接。
7.根据权利要求5所述配电室周边运行环境监测系统，其特征在于：还包括用于保护DC/DC转换电路IC1的电源保护电路，所述电源保护电路包括可控硅SCR2、电阻R5、手动开关S1以及双向瞬态抑制二极管TVS2；
所述双向瞬态抑制二极管TVS2的一端连接于整流电路ZL的输出端，另一端接地，所述可控硅SCR2的阳极连接于双向瞬态抑制二极管TVS2和整流电路ZL的输出端之间的公共连接点，可控硅SCR2的阴极与DC/DC转换电路IC1的输入端连接，可控硅SCR2的控制极通过电阻R5与手动开关S1的一端连接，手动开关S1的另一端与电池管理电路的输出端连接。
8.根据权利要求6所述配电室周边运行环境监测系统，其特征在于：所述输出控制电路包括三极管Q3、电阻R6、电阻R7以及指示灯LED1；
所述电阻R6的一端作为输出控制电路的输入端连接于中央处理单元的控制输出端，电阻R6的另一端连接于三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极与指示灯LED1的负极连接，指示灯LED1的正极连接于DC/DC转换电路IC1的输出端VCC，三极管Q3的发射极通过电阻R7接地，电阻R7与三极管Q3的发射极之间的公共连接点作为输出控制电路的输出端。
9.根据权利要求5所述配电室周边运行环境监测系统，其特征在于：所述通断控制电路包括电阻R8、电阻R9以及继电器J1；
继电器J1的线圈一端通过电阻R9连接于DC/DC转换电路IC1的输出端VCC，继电器J1的线圈的另一端接地，继电器J1的常闭开关J1-1设置于蓄电池与中央处理单元、移动通信模块以及传感器单元之间的供电通路，电阻R8的一端连接于电阻R9和DC/DC转换电路IC1的输出端VCC之间的公共连接点，另一端与中央处理单元的输入端。
10.根据权利要求5所述配电室周边运行环境监测系统，其特征在于：所述DC/DC转换电路IC1为LM7805芯片。
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2017
- 2017-08-31 CN CN201710768462.1A patent/CN107302268B/zh active Active
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