CN108873978A - 一种自动检测和控制内部温度状态的配电柜 - Google Patents
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Abstract
本发明属于配电附属设备领域，尤其涉及一种自动检测和控制内部温度状态的配电柜。本发明的一种自动检测和控制内部温度状态的配电柜能够实现对配电柜内温度数据的检测和反馈，根据配电柜内不同结构之间的温度控制需要，采用差异化处理，便于根据结构和发热原理不同分别获取正确的温度数据，同时采用多种冷却方式结合的方案，对开关柜和配电柜采取不同冷却方式，保证冷却效果，提高配电柜性能。
Description
技术领域
本发明属于配电附属设备领域，尤其涉及一种自动检测和控制内部温度状态的配电柜。
背景技术
配电柜是配电网网络中的节点设备，主要用于实现对配电以及设备连接等的控制以及管理，在各节点之间的电网出现故障等异常情况时，保护相应设备或电路，减少或避免危险发生。配电柜在居民年日常生活以及工业生产中均是必不可少的一部分，是电网的重要组成部分之一。
由于配电柜大多独立的设置在机房或者室外暴露环境，很少会设置专门的区域或环供其使用，在配电柜自身的封闭结构的限制下，配电柜内部的温度较高，一方面温度过高影响了配电柜的正常使用，降低了元器件的使用寿命，另一方面高温加剧了设备以及配电柜收到水汽、污染物、腐蚀性气体等对其的影响，特别是在沿海水路沿线空气水汽盐雾度较高或者车辆较多的市中心区域，配电柜受到水汽盐雾腐蚀或者汽车尾气腐蚀等状况非常普遍，这导致配电柜以及配电柜内元器件上的金属零部件以及连接件腐蚀破坏，最终导致连接松动，设备脱落，极大的影响了配电柜以及电网使用过程的安全性，降低了电网的稳定性。
发明内容
本发明创造的目的在于，提供一种自动检测和控制内部温度状态的配电柜，尤其是能对机柜局部温度进行检测和调节，防止内部温度过高。
为实现上述目的，本发明创造采用如下技术方案。
一种自动检测和控制内部温度状态的配电柜，配电柜包括开关柜和变压器柜，还包括检测模块以及控制模块；
所述检测模块包括设置在开关柜内部的数字温度传感器以及位于变压器柜内部的非接触式温度传感器；
所述控制模块包括设置在变压器柜内的风机以及设置在开关柜内的水冷设备以及快速降温装置；还包括数据网关、STM单片机，
所述数据网关用于获取数字温度传感器以及非接触式温度传感器获得的温度数据；
所述STM单片机用于根据非接触式传感器和数字温度传感器获取的检测数据计算温度检测数据，还用于比较所获得的温度检测数据与标准温度数据的大小，并根据检测结果发出相应指令来控制风机、水冷设备以及快速降温装置。
对上述方案的进一步优化还包括，所述检测模块还包括设置在变压器柜和开关柜内的盐雾检测装置和/或污染物检测装置，所述控制模块还包括设置在变压器柜和开关柜内部的降温除湿空调，所述数据网关还用于获取盐雾检测装置和/或污染物检测装置获得的检测数据。
对上述方案的进一步优化还包括，所述数字温度传感器是指DIS18B20传感器；所述非接触式温度传感器是指热辐射式温度传感器；STM单片还用于将热辐射式温度传感器获得的电压数据与传感器电压和温度曲线作比较以获取电压值相应的温度数据。
对上述方案的进一步优化还包括，还包括远程中心，远程中心内设有安装有LabVIEW以及MATLAB软件的PC以实现对温度数据的收集以及可视化处理。
对上述方案的进一步优化还包括，还包括RS232-USB接口，RS232-USB用于实现数据网关内相应数据与STM单片机以及PC之间的数据传递。
其有益效果在于：
本发明的一种自动检测和控制内部温度状态的配电柜能够实现对配电柜内温度数据的检测和反馈，根据配电柜内不同结构之间的温度控制需要，采用差异化处理，便于根据结构和发热原理不同分别获取正确的温度数据，同时采用多种冷却方式结合的方案，对开关柜和配电柜采取不同冷却方式，保证冷却效果，提高配电柜性能。
附图说明
图1是具体实施例中配电柜在日照条件下对变压器柜进行风机散热的结果数据图；
图2是具体实施例中配电柜在日照条件下开关柜内进行水冷散热的结果数据图；
图3是具体实施例的具体控制结构图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明创造作详细说明。
配电柜主要包括开关柜、变压器柜等多个柜体结构，由于其使用时基本处于封闭的环境下，受内部元器件工作的影响以及受外部阳光照射等，柜内温度会迅速上升，为此本发明首先设置了检测模块，其基本原理是通过温度传感器测量配电柜内节点的温度等相关数据，并通过无线通讯的方式将上述数据传输至数据网关进行协议转换，以使之能够通过RS232-USB接口偶传输至单片机进行处理控制，同时利用可以在PC上运转的LabVIEW以及MATLAB软件对数据进行处理以及可视化表达，以实现利用远程中心根据需要进行警报提示以及联网发布等扩展操作。
基于前述检测模块获取的温度数据，本发明还设置了控制模块以对配电柜内温度进行控制调节，使其保持在合理范围，其基本原理是，通过STM单片机的AD口接收检测模块获取的检测数据，通过将温度数据与标准温度数据进行比较，判断是否启动温度控制系统。其具体内容包括：经过RS232-USB通讯获取数据网关中的数据；通过LabVIEW前面板调用NI-VISA获取USB接口中的检测数据，并基于检测数据确定相应的控制指令，启动后续的控制功能。
为实现检测模块的功能，必须通过温度传感器获取配电柜内准确的温度等检测数据，配电柜必须包括开关柜、变压器柜两大主要部分，这两部分也是需要重点检测的区域，对于开关柜，直接采用数字温度传感器即可，如最常见的DIS18B20传感器即可。但对于变压器柜来说，柜体内的温度不能直接反应变压器本身的温度，对于变压器来说温度控制的直接目的也是防止变压器器芯过热而并非对柜体内环境的温度进行控制，因此为准确的对变压器进行温度检测，本发明采用热辐射式温度传感器来获取变压器柜内的温度数据，为保证数据的可靠性，还需要根据对应的变压器对传感器进行温度标定，建立温度和电压信号之间的关系曲线，并通过编程使STM单片机能够根据采集得到的电压信号计算温度数据；
为实现温度控制模块的各项功能，需要设计完整的温度控制系统，由于开关柜以及变压器柜是配电柜中的主要热源，因此本发明也着重对开关柜和变压器柜内的温度控制模块进行改进。其中变压器柜中的变压器本身即设置有相应的散热结构，包括散热片等，本发明对其改进或者实现温度控制功能的基础是利用风机实现空气的对流，通过某型配电柜在日照条件下对变压器柜进行风机散热的结果数据图1可知，变压器柜体的温度与风机功率直接相关，风机功率越大，温度越低，且足够满足变压器柜的使用标准(干式变压器的运行标准是≤60℃)。
由于开关柜内整体结构紧凑且一般不附带散热片等结构，柜内元器件的平均厚度及尺寸偏大，使用风机冷却效率较低，无法满足实际使用需求，因此本发明主要采用水冷的方式进行温度控制，通过某型配电柜在日照条件下开关柜内进行水冷散热的结果数据图2可以发现，当水泵功率不断增大至某一数值后，柜内温度就与功率(即水的流量)没有直接关系，因此为避免临时故障或者温升过快导致开关柜温度失控，在水冷系统之外还应当设置临时应急降温装置，如应急空调等快速降温装置，并设置温度阈值，当超过阈值时，启动款速降温装置；
由于多数配电柜暴露在室外环境，受环境污染以及特殊的地理环境的影响也不可忽视，配电柜的正常使用需要考虑到空气内盐雾以及腐蚀性污染物的不利影响，因此本发明中的检测模块还包括用于检测盐雾数据或者污染物数据的传感器，并采用空调降温除湿的方法对这盐雾以及污染物进行清除，基于上述基础，本发明的总体框架图如图3所示。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对本发明创造保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明创造作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明创造的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明创造技术方案的实质和范围。
Claims (5)
1.一种自动检测和控制内部温度状态的配电柜，配电柜包括开关柜和变压器柜，其特征在于，还包括检测模块以及控制模块；
所述检测模块包括设置在开关柜内部的数字温度传感器以及位于变压器柜内部的非接触式温度传感器；
所述控制模块包括设置在变压器柜内的风机以及设置在开关柜内的水冷设备以及快速降温装置；还包括数据网关、STM单片机；
所述数据网关用于获取数字温度传感器以及非接触式温度传感器获得的温度数据；
所述STM单片机用于根据非接触式传感器和数字温度传感器获取的检测数据计算温度检测数据，还用于比较所获得的温度检测数据与标准温度数据的大小，并根据检测结果发出相应指令来控制风机、水冷设备以及快速降温装置。
2.根据权利要求1所述一种自动检测和控制内部温度状态的配电柜，其特征在于，所述检测模块还包括设置在变压器柜和开关柜内的盐雾检测装置和/或污染物检测装置，所述控制模块还包括设置在变压器柜和开关柜内部的降温除湿空调，所述数据网关还用于获取盐雾检测装置和/或污染物检测装置获得的检测数据。
3.根据权利要求1所述一种自动检测和控制内部温度状态的配电柜，其特征在于，所述数字温度传感器是指DIS18B20传感器；所述非接触式温度传感器是指热辐射式温度传感器；STM单片还用于将热辐射式温度传感器获得的电压数据与传感器电压和温度曲线作比较以获取电压值相应的温度数据。
4.根据权利要求1所述一种自动检测和控制内部温度状态的配电柜，其特征在于，还包括远程中心，远程中心内设有安装有LabVIEW以及MATLAB软件的PC以实现对温度数据的收集以及可视化处理。
5.根据权利要求1所述一种自动检测和控制内部温度状态的配电柜，其特征在于，还包括RS232-USB接口，RS232-USB用于实现数据网关内相应数据与STM单片机以及PC之间的数据传递。
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