CN110012101A - 一种火灾监控的配电柜系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种火灾监控的配电柜系统，包括配电柜本体、与配电柜本体连接的服务器、与服务器连接的智能终端，配电柜本体上设有智能开关和主控制器，主控制器分别与智能开关、服务器连接；智能开关上设有控制保护单元，控制保护单元包括检测模块、用于采集智能开关参数的采集模块、微控制器，微控制器分别与检测模块、采集模块、主控制器连接；检测模块包括温度检测模块、故障电弧检测模块、触头检测模块，温度检测模块、故障电弧检测模块、触头检测模块均与微控制器连接；本发明可以探测配电柜内的温度，当智能开关发生故障或可能发生火灾时，可以通过微控制器经主控制器、服务器发送给用户。
Description
技术领域
本发明涉及电气设备，尤其是涉及一种火灾监控的配电柜系统。
背景技术
随着工程项目对现场用电情况的越来越复杂度，同时对工程管理人员的数量和管理能力要求也越来越高，稍有疏漏就有可能出现安全隐患。
电气火灾监控系统中，用于临时施工中有关电气火灾产生隐患的电气参数项(如温度、剩余电流信号等)，同时目前已有的电气火灾监控系统无法提供完整良好的电弧故障检测功能。并且，中国的电压网络和负载类型复杂，电能质量不高，电网中谐波含量丰富，线路中可能存在各种电弧故障，已有的配电柜无法提供良好的电弧故障检测功能。
现有的配电柜需要专业人员进行维护巡查，无法实时不间断查看配电柜的运行状态，无法了解施工现场的用电情况，所以无法及时发现安全隐患，当专业人员外出时，配电柜出现问题需要维护不能及时现场指导，有可能对重要的生产设备和施工现场造成无法挽回的损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种火灾监控的配电柜系统，一方面实现配电柜具有智能化功能，另一方面实现配电柜与用户的智能终端实现双向通信，方便用户可以实时查看配电柜的使用状态，以便于用户对配电柜的调度和维护，同时可以实现数据共享，减少信息重复和通信通道。
本发明的另一目的在于针对现有技术中测温方法信号弱，易受干扰的缺陷，提供一种电气火灾监控探测器的温度检测电路。
本发明的又一目的在于提供一种可以检测电弧故障的配电柜系统。
本发明的另一目的在于实现用户实时远程查看配电柜的运行状态监测；运行参数监测；智能开关的通断控制。
本发明的另一目的在于便于专业人员可以随时查看、远程指导配电柜的维修。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种火灾监控的配电柜系统，包括配电柜本体、与配电柜本体连接的服务器、与服务器连接的智能终端，配电柜本体上设有智能开关和主控制器，主控制器分别与智能开关、服务器连接；智能开关上设有控制保护单元，控制保护单元包括检测模块、用于采集智能开关参数的采集模块、微控制器，微控制器分别与检测模块、采集模块、主控制器、开关本体连接，检测模块、采集模块均与开关本体连接；
检测模块包括用于检测配电柜本体内温度的温度检测模块、用于检测线路和负载的故障电弧的故障电弧检测模块、用于检测开关本体性能的触头检测模块，温度检测模块、故障电弧检测模块、触头检测模块均与微控制器连接；
主控制器从微控制器上获取与主控制器连接的智能开关的工作状态信息；
主控制器发送智能开关的工作状态信息至服务器，智能终端通过访问服务器获取智能开关的工作状态信息；
主控制器接收智能终端发送至服务器的控制指令，主控制器将接收到的控制指令发送至微控制器，微控制器根据接收到控制指令控制智能开关。把电弧检测控制器、主控制器、服务器和智能终端引入配电柜系统，一方面实现配电柜本体具有智能化功能，另一方面实现配电柜本体与用户的智能终端实现双向通信，方便用户可以实时查看配电柜本体的使用状态，以便于用户对配电柜本体的调度和维护，同时可以实现数据共享，减少信息重复和通信通道。上述技术方案可以实现用户实时远程查看配电柜本体的运行状态监测；运行参数监测；智能开关的通断控制；故障应急处理；无功率补偿的自动控制；运行参数、故障及操作记录的管理、存档及分析。控制保护单元是设在智能开关上的智能集成芯片，是集测量、运算、决策、控制、保护及遥控于一体的综合化智能体系，能完成各自对象的继电保护、实时电量监控、状态信息记录及历史记录等功能。触头检测模块包括绝缘性能检测模块、机械性能检测模块和电器性能检测模块，检测模块的检测内容包括绝缘性能检测、机械性能检测和电器性能检测，具体包括绝缘性能检测模块通过检测开断电流和燃弧时间这两个影响触头磨损量的主要参数来判断触头的电寿命；机械性能检测模块通过检测关键部件的机械振动、合/分闸线电流和电压的波形变化、控制回路通断状态，以及操动机构储能完成状况等信号，来判断断路器的机械故障；电器性能检测采用UHF电磁波来检测绝缘状态，应用感温元件或红外线技术来检测载流导体及接触部为温度。
作为优选，故障电弧检测模块包括用于获取线路高频信号的电弧检测电路、用于接收来自电弧检测电路的高频信号并且获得故障判断信息的电弧检测控制器、用于将获取的低频信号输出到电弧检测控制器的漏电检测电路、用于验证电弧故障检测装置的功能的功能测试电路，电弧检测电路、漏电检测电路、功能测试电路均与电弧检测控制器连接，电弧检测控制器与微控制器连接。通过漏电检测电路，实现了故障电弧检测模块的漏电检测功能，以便为用户提供更全面的故障检测，节省额外的投资。电弧检测控制器用于计算、比较、分析来自电弧检测电路的高频谐波信号，并判断线路中是否发生电弧故障。由于线路中存在一些特定的负载，例如电源等，也可能导致电弧检测电路检测到高频谐波分量，但此时并没有发生电弧故障，即所谓的假电弧故障。由电弧检测控制器判断是否是假电弧故障，并进行区别对待。当判断为发生真电弧故障时，通过电弧检测控制器进行后续处理。
故障电弧检测模块进一步包括：电压检测电路，用于执行过零点同步，并且将同步信号输出到电弧检测控制器。电压检测电路对电网电压进行采样，执行电压过零点同步，并且其输出连接至电弧检测控制器，用于进行准确的电弧故障检测。
故障电弧检测模块进一步包括：温度补偿电路，用于获得实时温度，并且将温度补偿信号输出到所述电弧检测控制器。由于检测电弧故障所使用的电流互感器具有温度敏感特性，该电路可以实时检测电流互感器或电压互感器周围的温度，并将结果发送至电弧检测控制器进行分析、判断，以矫正电流互感器或电压互感器的各项参数，用于进行准确的电弧故障检测。
故障电弧检测模块进一步包括：功能测试电路，用于验证所述电弧故障检测装置的功能。此电路可以方便用户对电弧故障检测装置进行定期的功能验证，包括电弧检测功能、漏电检测功能等，以便确保电弧故障检测装置的可靠性。此电路由一个机构测试按钮和一组电路组成。当按下按钮时，会产生漏电流，并触发电弧检测控制器22输出一串高频信号给电弧检测线圈。
作为优选，温度检测模块包括温度传感器、信号采集与故障检测电路、运算放大电路、参考电压电路、滤波电路，其中，信号采集与故障检测电路连接温度传感器，信号采集与故障检测电路的输出端连接运算放大电路的输入端，参考电压电路的输出端连接运算放大电路的输入端，运算放大电路的输出端连接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端与微控制器连接；
温度传感器用于采集温度信号，信号采集与故障检测电路接收并检测温度信号，并将处理后的温度信号通过运算放大电路放大后传输至滤波电路，参考电压电路用于为运算放大电路提供参考电压。
作为优选，信号采集与故障检测电路包括：电阻R7、电阻R8、电阻R10、电容C3、二极管D5、二极管D6、三极管Q6、IC器件U4，其中，
二极管D5的正极连接模拟电源，二极管D5的负极连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端通过并联二极管D6和电容C3连接三极管Q6的集电极；
三极管Q6的基极通过电阻R8连接二极管D5的正极，三极管Q6的基极连接IC器件U4的引脚1，三极管Q6的发射极连接IC器件U4的引脚2，三极管Q6的发射极通过电阻R7连接IC器件U4的引脚3，IC器件U4的引脚3接地；
温度传感器与电容C3并联连接后连接信号采集与故障检测电路的输出端。其中，二极管D6为瞬态抑制二极管，温度传感器为PT100温度传感器。
作为优选，运算放大电路包括：电阻R12、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电容C7、电容C33、运算放大器U3A，其中，
运算放大器U3A的反相输入端通过电阻R12连接信号采集与故障检测电路的输出端，运算放大器U3A的同相输入端通过电阻R17连接信号采集与故障检测电路的输出端，运算放大器U3A的同相输入端通过电阻R18连接参考电压电路300的输出端，运算放大器U3A的同相输入端通过电容C33接地；
运算放大器U3A的反相输入端通过并联电阻R19和电容C7连接运算放大器U3A的输出端，运算放大器U3A的输出端连接滤波电路。
作为优选，滤波电路包括：电阻R53、电容C24，其中，运算放大电路的输出端通过电阻R53连接滤波电路的输出端，运算放大电路的输出端通过串联电阻R53和电容C24接地，滤波电路的输出端连接微控制器。
作为优选，参考电压电路包括：电阻R23、电阻R25、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容E1、电容E2、二极管D7、IC器件U5、降噪电路，其中，
IC器件U5的引脚1通过降噪电路连接数字电源，IC器件U5的引脚1连接模拟电源，IC器件U5的引脚1通过并联电容E1、电容C12、电容C13以及二极管D7连接IC器件U5的引脚3；
IC器件U5的引脚2连接电源VREF，IC器件U5的引脚2通过电阻R23连接所述参考电压电路300的输出端；
IC器件U5的引脚2通过并联电容E2和电容C14连接IC器件U5的引脚3，IC器件U5的引脚2连接电阻R23的一端，电阻R23的另一端通过并联电阻R25和电容C15连接IC器件U5的引脚3；IC器件U5的引脚3接地。二极管D7为瞬态抑制二极管；降噪电路为磁珠，磁珠的一端连接模拟电源，磁珠的另一端连接数字电源；电容E1和电容E2为钽电容。
作为优选，开关本体包括开关机构、与开关机构连接的开关传感器，开关机构上设有触头，触头与开关传感器连接，开关传感器分别与触头检测模块、采集模块连接，微控制器与开关机构连接。触头是开关本体的关键部件，开关本体的主要性能及寿命长短很大程度取决于触头，通过触头、开关传感器、检测模块的连接，使得用户能够知道触头的磨损程度，以便于及时更换开关。
作为优选，控制保护单元还包括保护模块，保护模块包括保护控制中心和至少一个熔断器，保护控制中心分别与熔断器、微控制器连接。当采集模块采集到高压、高温、高电流时，采集模块将采集到的数据发送给电弧检测控制器，电弧检测控制器控制保护控制中心执行控制和保护命令，从而使熔断器工作，断开电路。
作为优选，配电柜本体包括柜体，主控制器和智能开关均设在柜体内，柜体上设有用于打开或关闭柜体的柜门，柜门上设有固定框和用于供固定框卡嵌的镂空部，固定框通过螺钉固定在柜门上，固定框内固定设有触摸屏，触摸屏与主控制器连接。通过触摸屏的设置，用户可以通过触摸屏直接控制主控制器，也可以通过智能终端远程控制主控制器。
作为优选，柜体内还设有电源模块，电源模块分别与主控制器、智能开关连接。电源模块分别与开关机构、检测模块、保护模块、采集模块连接。
作为优选，采集模块包括至少一个测量电路，测量电路包括第一光耦合器，第一光耦合器的第一引脚与电源模块连接，第一光耦合器的第二引脚与开关传感器连接，第一光耦合器第三引脚与微控制器连接，第一光耦合器的第四引脚接地。开关本体合闸信息经过第一光耦合器，反馈至微控制器的I/O口，微控制器根据返回信息的不同I/O口实现对不同动作开关状态的识别。
作为优选，第一光耦合器与电源模块之间串联有第一电阻，第一光耦合器与开关传感器之间串联有第一二极管，第一光耦合器与微控制器之间并联有第二电阻。第一电阻、第二电阻、第一二极管均可以用于保护第一光耦合器。
作为优选，微控制器上设有通信模块，通信模块包括通信电路，通信电路包括单片机、与单片机连接的第二光耦合器、与第二光耦合器连接的第一芯片、与第一芯片连接的转换器，转换器与主控制器连接。第一芯片为MAX485芯片，单片机输出的逻辑电平通过第二光耦合器后，由MAX485芯片转换为RS-485电平，再由RS-232/RS-485光电隔离接口转换器转换为RS-232电平，输入主控制器的RS-232接口，反之亦然。通过通信模块的设置，能够实现微控制器在更短的时间内与主控制器进行通信，提高在发生紧急故障时候的通信效率。
作为优选，微控制器或主控制器上还设有时钟模块，时钟模块包括时钟复位电路，时钟复位电路包括第二芯片、与第二芯片连接的计数器、与计数器连接的处理器，第二芯片、计数器、处理器均设在微控制器或主控制器上。第二芯片为时钟芯片，时钟芯片由电子时钟和存储器组成，可计年、月、日、时、分、秒、星期；能处理闰月闰年；可将当前时间实时存储，以便于处理器随时读取。同时通过计数器和处理器的设置，可以防止运行时程序死循环，处理器可以复位电路。通过时钟模块的设置，可以记录采集数据的时间、发生故障的时间、维修的时间等，方便用户查询记录。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明可以探测配电柜内的温度，当智能开关发生故障或可能发生火灾时，可以通过微控制器经主控制器、服务器发送给用户；
2、本发明一方面实现配电柜具有智能化功能，另一方面实现配电柜与用户的智能终端实现双向通信，方便用户可以实时查看配电柜的使用状态，以便于用户对配电柜的调度和维护，同时可以实现数据共享，减少信息重复和通信通道；
3、本发明可以实现用户实时远程查看配电柜的运行状态监测；运行参数监测；智能开关的通断控制；
4、本发明基于物联网技术，更快捷方便地管理配电柜的日常运营维护，并且可以做到实时记录或查看每台配电柜的相关位置、操作信息及零配件损耗信息，大大节约人工成本及提高人工效率。
附图说明
图1是本发明的连接示意图。
图2是本发明的另一种连接示意图。
图3是本发明的结构示意图。
图4是本发明采集电路的测量电路。
图5是本发明通信模块的通信电路。
图6是本发明时钟模块的时钟复位电路。
图7是本发明的故障电弧检测模块的连接示意图。
图8是本发明的故障电弧及漏电检测电路框图。
图9A、9B是本发明的高频检测电路图。
图10是本发明的线电流检测电路图。
图11是本发明的漏电检测电路图。
图12是本发明的线电压检测和过零检测电路图。
图13是本发明的温度检测模块的连接示意图。
图14是本发明的温度检测电路中信号采集与故障检测电路、运算放大电路、以及滤波电路的电路图。
图15是本发明的温度检测电路中参考电压电路的电路图。
图中：1、配电柜本体，2、主控制器，3、开关本体，31、开关机构，32、触头，33、开关传感器，4、检测模块，41、触头检测模块，42、故障电弧检测模块，421、电弧检测电路，422、漏电检测电路，423、电压检测电路，424、功能测试电路，425、电弧检测控制器，43、温度检测模块，5、保护模块，51、保护控制中心，52、熔断器，6、采集模块，61、第一光耦合器，62、第一电阻，63、第一二极管，64、第二电阻，7、微控制器，71、通信模块，711、单片机，712、第二光耦合器，713、第一芯片，714、转换器，72、时钟模块，721、第二芯片，722、计数器，723、处理器，8、柜体，9、柜门，91、固定框，92、镂空部，93、触摸屏，10、电源模块，11、服务器，12、智能终端，100、信号采集与故障检测电路，200、运算放大电路，300、参考电压电路，400、滤波电路，
具体实施方式
以下结合附图和实施方式对本发明作进一步的说明。
如图1-15所示，本发明一种火灾监控的配电柜系统，包括配电柜本体1、与配电柜本体1连接的服务器11、与服务器11连接的智能终端12，配电柜本体1上设有智能开关和主控制器2，主控制器2分别与智能开关、服务器11连接；智能开关上设有控制保护单元和开关本体3，控制保护单元包括检测模块4、用于采集智能开关参数的采集模块6、微控制器7，微控制器7分别与检测模块4、采集模块6、主控制器2、开关本体3连接，检测模块4、采集模块6均与开关本体3连接；
检测模块4包括用于检测配电柜本体1内温度的温度检测模块43、用于检测线路和负载的故障电弧的故障电弧检测模块42、用于检测开关本体3性能的触头检测模块41，温度检测模块43、故障电弧检测模块42、触头检测模块41均与微控制器7连接；
主控制器2从微控制器7上获取与主控制器2连接的智能开关的工作状态信息；
主控制器2发送智能开关的工作状态信息至服务器11，智能终端12通过访问服务器11获取智能开关的工作状态信息。
故障电弧检测模块42包括用于获取线路高频信号的电弧检测电路421、用于接收来自电弧检测电路421的高频信号并且获得故障判断信息的电弧检测控制器425、用于将获取的低频信号输出到电弧检测控制器425的漏电检测电路422、用于验证电弧故障检测装置的功能的功能测试电路424，电弧检测电路421、漏电检测电路422、功能测试电路424均与电弧检测控制器425连接，电弧检测控制器425与微控制器7连接。
温度检测模块43包括温度传感器、信号采集与故障检测电路100、运算放大电路200、参考电压电路300、滤波电路400，其中，信号采集与故障检测电路100连接温度传感器，信号采集与故障检测电路100的输出端连接运算放大电路200的输入端，参考电压电路300的输出端连接运算放大电路200的输入端，运算放大电路200的输出端连接滤波电路400的输入端，滤波电路400的输出端与微控制器7连接；
温度传感器用于采集温度信号，信号采集与故障检测电路100接收并检测温度信号，并将处理后的温度信号通过运算放大电路200放大后传输至滤波电路400，参考电压电路300用于为运算放大电路200提供参考电压。
信号采集与故障检测电路100包括：电阻R7、电阻R8、电阻R10、电容C3、二极管D5、二极管D6、三极管Q6、IC器件U4，其中，
二极管D5的正极连接模拟电源，二极管D5的负极连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端通过并联二极管D6和电容C3连接三极管Q6的集电极；
三极管Q6的基极通过电阻R8连接二极管D5的正极，三极管Q6的基极连接IC器件U4的引脚1，三极管Q6的发射极连接IC器件U4的引脚2，三极管Q6的发射极通过电阻R7连接IC器件U4的引脚3，IC器件U4的引脚3接地；
温度传感器与电容C3并联连接后连接信号采集与故障检测电路100的输出端。
运算放大电路200包括：电阻R12、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电容C7、电容C33、运算放大器U3A，其中，
运算放大器U3A的反相输入端通过电阻R12连接信号采集与故障检测电路的输出端，运算放大器U3A的同相输入端通过电阻R17连接信号采集与故障检测电路100的输出端，运算放大器U3A的同相输入端通过电阻R18连接参考电压电路300的输出端，运算放大器U3A的同相输入端通过电容C33接地；
运算放大器U3A的反相输入端通过并联电阻R19和电容C7连接运算放大器U3A的输出端，运算放大器U3A的输出端连接滤波电路400。
滤波电路400包括：电阻R53、电容C24，其中，运算放大电路200的输出端通过电阻R53连接滤波电路400的输出端，运算放大电路200的输出端通过串联电阻R53和电容C24接地，滤波电路400的输出端连接微控制器7。
参考电压电路300包括：电阻R23、电阻R25、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容E1、电容E2、二极管D7、IC器件U5、降噪电路，其中，
IC器件U5的引脚1通过降噪电路连接数字电源，IC器件U5的引脚1连接模拟电源，IC器件U5的引脚1通过并联电容E1、电容C12、电容C13以及二极管D7连接IC器件U5的引脚3；
IC器件U5的引脚2连接电源VREF，IC器件U5的引脚2通过电阻R23连接所述参考电压电路300的输出端；
IC器件U5的引脚2通过并联电容E2和电容C14连接IC器件U5的引脚3，IC器件U5的引脚2连接电阻R23的一端，电阻R23的另一端通过并联电阻R25和电容C15连接IC器件U5的引脚3；IC器件U5的引脚3接地。当温度传感器的输出端短路、断路或正常工作时，瞬态抑制二极管D6两端的直流电压不同，经过运算放大电路、滤波电路的处理，微处理电路就能识别判断出当前的温度检测是正常检测、还是处于短路或断路状态
触头检测模块41包括绝缘性能检测模块、机械性能检测模块和电器性能检测模块，触头检测模块41的检测内容包括绝缘性能检测、机械性能检测和电器性能检测，具体包括绝缘性能检测模块通过检测开断电流和燃弧时间这两个影响触头磨损量的主要参数来判断触头的电寿命；机械性能检测模块通过检测关键部件的机械振动、合/分闸线电流和电压的波形变化、控制回路通断状态，以及操动机构储能完成状况等信号，来判断断路器的机械故障；电器性能检测采用UHF电磁波来检测绝缘状态，应用感温元件或红外线技术来检测载流导体及接触部为温度。本实施例中智能终端12为手机、电脑等个人终端设备。本实施例中服务器11为云服务器，主控制器2与云服务器、智能终端12均通过无线连接。主控制器2与服务器11也可以通过有线的方式连接。
开关本体3包括开关机构31、与开关机构31连接的开关传感器33，开关机构31上设有触头32，触头32与开关传感器33连接，开关传感器33分别与检测模块4、采集模块6连接，微控制器7与开关机构31连接。
配电柜本体1包括柜体8，主控制器2和智能开关均设在柜体8内，柜体8上设有用于打开或关闭柜体8的柜门9，柜门9上设有固定框91和用于供固定框91卡嵌的镂空部92，固定框91通过螺钉固定在柜门9上，固定框91内固定设有触摸屏93，触摸屏93与主控制器2连接。
柜体8内还设有电源模块10，电源模块10分别与主控制器2、智能开关连接。电源模块10通过开关机构31把电能传送到采集模块6、保护模块5、检测模块4上。
保护模块5包括保护控制中心51和至少一个熔断器52，保护控制中心51分别与熔断器52、微控制器7连接。
采集模块6包括4个测量电路，测量电路包括第一光耦合器61，第一光耦合器61的第一引脚与电源模块10连接，第一光耦合器61的第二引脚与开关传感器33连接，第一光耦合器61第三引脚与微控制器7连接，第一光耦合器61的第四引脚接地。第一光耦合器61与电源模块10之间串联有第一电阻62，第一光耦合器61与开关传感器33之间串联有第一二极管63，第一光耦合器61与微控制器7之间并联有第二电阻64。4个测量电路并联连接，可以测量智能开关的电压、电流、电度等信息。
微控制器7上设有通信模块71，通信模块71包括通信电路，通信电路包括单片机711、与单片机711连接的第二光耦合器712、与第二光耦合器712连接的第一芯片713、与第一芯片713连接的转换器714，转换器714与主控制器2连接。
微控制器7或主控制器2上还设有时钟模块72，时钟模块72包括时钟复位电路，时钟复位电路包括第二芯片721、与第二芯片721连接的计数器722、与计数器722连接的处理器723。
配电柜控制方法，主控制器2从微控制器7上获取与主控制器2连接的智能开关的工作状态信息；
主控制器2发送智能开关的工作状态信息至服务器11，智能终端12通过访问服务器11获取智能开关的工作状态信息；
主控制器2接收智能终端12发送至服务器11的控制指令，主控制器2将接收到的控制指令发送至微控制器7，微控制器7根据接收到控制指令控制智能开关。
故障电弧检测模块检测到电弧故障后，将信息发送给微控制器7，主控制器2将接收到的微控制器7的信息发送给服务器11，智能终端12通过访问服务器11获取电弧故障信息。
智能开关还包括用于通过断路保护智能开关及配电柜本体1安全的保护模块5，微控制器7将采集模块6采集到的智能开关工作状态信息与预设的断路数值比对，若工作状态信息达到断路数值时，微控制器7启动保护模块5将智能开关断路，微控制器7发送断路信息至主控制器2，主控制器2发送断路信息至服务器11，服务器11发送断路信息至智能终端12。
保护模块5包括保护控制中心51和至少一个熔断器52，微控制器7发出断路指令给保护中心，保护中心根据断路指令启动熔断器52。
采集模块6包括测量电路，测量电路将测量的智能开关的工作状态信息发送至微控制器7的I/O口，微控制器7根据返回信息的不同I/O口实现对不同动作开关状态的识别。
微控制器7上设有通信模块71，通信模块71包括通信电路，通信电路包括单片机711、与单片机711连接的第二光耦合器712、与第二光耦合器712连接的第一芯片713、与第一芯片713连接的转换器714，转换器714与主控制器2连接；微控制器7将信息发送给主控制器2时，单片机711输出的逻辑电平通过第二光耦合器712后，由第一芯片713将逻辑电平转换为RS-485电平，再由转换器714将RS-485电平转换为RS-232电平，输入主控制器2的RS-232接口。
主控制器2将信息发送给微控制器7时，转换器714将主控制器2输出的RS-232电平转换为RS-485电平，第一芯片713将接受到的RS-485电平转换为逻辑电平，逻辑电平经第二光耦合器712后输出给单片机711，单片机711将获得的信息发送给微控制器7。
控制指令为定时控制指令或实时控制指令。服务器11为云服务器或物理服务器。
主控制器2上还设有时钟模块72，主控制器2发送智能开关的工作状态信息至服务器11时携带时钟模块72上的时间信息；
主控制器2接收智能终端12发送至服务器11的控制指令时，根据时钟模块72录入时间信息。
微控制器7上还设有时钟模块72，微控制器7发送智能开关的工作状态信息至主控制器2时携带时钟模块72上的时间信息；
微控制器7接收从智能终端12经服务器11发送至主控制器2的控制指令时，根据时钟模块72录入时间信息。
参考图8，在该电路中，通过高频检测电路、线电流检测电路、线电压检测和电压过零检测电路、漏电检测电路422收集线路中的电压和电流信号，被送至电弧检测控制器425，并由电弧检测控制器425进行分析处理，判断是否有故障电弧或漏电发生。其中所示的电弧检测控制器425用于接收来自于电弧检测、漏电检测等电路获取的各种信息，判断是否存在电弧故障以及是否为真电弧故障。图中所示的电流互感器、积分电路和高频电流检测电路用于实现电弧检测电路421。图中所示的接地故障检测互感器和差分电流传感电路用于实现漏电检测电路422。图中所示的过零点电压监控电路用于实现电压检测电路423。图中所示的PTT按钮以及PTT电路用于实现功能测试电路424。电弧检测电路421、漏电检测电路422、电压检测电路423、以及功能测试电路424不一定必须按照图示的硬件电路进行实施，而是可以根据本领域技术人员的常用技术手段进行替换。例如，用于实现电弧检测电路421的电流互感器、积分电路和高频电流检测电路，也可以使用电流感测电阻和运算放大器来搭建的滤波电路来替代，同样实现对高频信号的检测。
参考图9，该电路用于实现电弧检测电路421，具体由三个带通滤波器组成，对电流互感器TR1输出的信号进行滤波处理，分别采集负载线路中20kHZ、30kHz、50kHz的高频电流分量，输出给电弧检测控制器425。
参考图10该电路用于检测线电流，具体来说，该电路与高频检测电路共用一个电流互感器，即9所示的TR1，输出线电流信号给电弧检测控制器425。
参考图11，该电路用于实现漏电检测电路422，具体来说，该电路通过电流互感器TR2，即接地故障检测互感器，检测线路上的漏电信号，输出给电弧检测控制器425。
参考图12，该电路用于实现电压检测电路423，具体来说，该电路对输入电压进行分压处理，输出线电压信号和电压过零信号给电弧检测控制器425，其中电压过零信号为方波形式。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种火灾监控的配电柜系统，其特征在于：包括配电柜本体(1)、与配电柜本体(1)连接的服务器(11)、与服务器(11)连接的智能终端(12)，配电柜本体(1)上设有智能开关和主控制器(2)，主控制器(2)分别与智能开关、服务器(11)连接；智能开关上设有控制保护单元，控制保护单元包括检测模块(4)、用于采集智能开关参数的采集模块(6)、微控制器(7)，微控制器(7)分别与检测模块(4)、采集模块(6)、主控制器(2)连接；
检测模块(4)包括用于检测配电柜本体(1)内温度的温度检测模块(43)、用于检测线路和负载的故障电弧的故障电弧检测模块(42)、用于检测智能开关性能的触头检测模块(41)，温度检测模块(43)、故障电弧检测模块(42)、触头检测模块(41)均与微控制器(7)连接；
主控制器(2)从微控制器(7)上获取与主控制器(2)连接的智能开关的工作状态信息；
主控制器(2)发送智能开关的工作状态信息至服务器(11)，智能终端(12)通过访问服务器(11)获取智能开关的工作状态信息。
2.根据权利要求1所述的火灾监控的配电柜系统，其特征在于：故障电弧检测模块(42)包括用于获取线路高频信号的电弧检测电路(421)、用于接收来自电弧检测电路(421)的高频信号并且获得故障判断信息的电弧检测控制器(425)、用于将获取的低频信号输出到电弧检测控制器(425)的漏电检测电路(422)、用于验证电弧故障检测装置的功能的功能测试电路(424)，电弧检测电路(421)、漏电检测电路(422)、功能测试电路(424)均与电弧检测控制器(425)连接，电弧检测控制器(425)与微控制器(7)连接。
3.根据权利要求1或2所述的火灾监控的配电柜系统，其特征在于：温度检测模块(43)包括温度传感器、信号采集与故障检测电路(100)、运算放大电路(200)、参考电压电路(300)、滤波电路(400)，其中，信号采集与故障检测电路(100)连接温度传感器，信号采集与故障检测电路(100)的输出端连接运算放大电路(200)的输入端，参考电压电路(300)的输出端连接运算放大电路(200)的输入端，运算放大电路(200)的输出端连接滤波电路(400)的输入端，滤波电路(400)的输出端与微控制器(7)连接；
温度传感器用于采集温度信号，信号采集与故障检测电路(100)接收并检测温度信号，并将处理后的温度信号通过运算放大电路(200)放大后传输至滤波电路(400)，参考电压电路(300)用于为运算放大电路(200)提供参考电压。
4.根据权利要求3所述的火灾监控的配电柜系统，其特征在于：信号采集与故障检测电路(100)包括：电阻R7、电阻R8、电阻R10、电容C3、二极管D5、二极管D6、三极管Q6、IC器件U4，其中，
二极管D5的正极连接模拟电源，二极管D5的负极连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端通过并联二极管D6和电容C3连接三极管Q6的集电极；
三极管Q6的基极通过电阻R8连接二极管D5的正极，三极管Q6的基极连接IC器件U4的引脚1，三极管Q6的发射极连接IC器件U4的引脚2，三极管Q6的发射极通过电阻R7连接IC器件U4的引脚3，IC器件U4的引脚3接地；
温度传感器与电容C3并联连接后连接信号采集与故障检测电路(100)的输出端。
5.根据权利要求4所述的火灾监控的配电柜系统，其特征在于：运算放大电路(200)包括：电阻R12、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电容C7、电容C33、运算放大器U3A，其中，
运算放大器U3A的反相输入端通过电阻R12连接信号采集与故障检测电路的输出端，运算放大器U3A的同相输入端通过电阻R17连接信号采集与故障检测电路(100)的输出端，运算放大器U3A的同相输入端通过电阻R18连接参考电压电路(300)(300)的输出端，运算放大器U3A的同相输入端通过电容C33接地；
运算放大器U3A的反相输入端通过并联电阻R19和电容C7连接运算放大器U3A的输出端，运算放大器U3A的输出端连接滤波电路(400)。
6.根据权利要求4或5所述的火灾监控的配电柜系统，其特征在于：滤波电路(400)包括：电阻R53、电容C24，其中，运算放大电路(200)的输出端通过电阻R53连接滤波电路(400)的输出端，运算放大电路(200)的输出端通过串联电阻R53和电容C24接地，滤波电路(400)的输出端连接微控制器(7)。
7.根据权利要求6所述的火灾监控的配电柜系统，其特征在于：参考电压电路(300)包括：电阻R23、电阻R25、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容E1、电容E2、二极管D7、IC器件U5、降噪电路，其中，
IC器件U5的引脚1通过降噪电路连接数字电源，IC器件U5的引脚1连接模拟电源，IC器件U5的引脚1通过并联电容E1、电容C12、电容C13以及二极管D7连接IC器件U5的引脚3；
IC器件U5的引脚2连接电源VREF，IC器件U5的引脚2通过电阻R23连接所述参考电压电路(300)(300)的输出端；
IC器件U5的引脚2通过并联电容E2和电容C14连接IC器件U5的引脚3，IC器件U5的引脚2连接电阻R23的一端，电阻R23的另一端通过并联电阻R25和电容C15连接IC器件U5的引脚3；IC器件U5的引脚3接地。
8.根据权利要求1或2或4或5或7所述的火灾监控的配电柜系统，其特征在于：还包括电源模块(10)，电源模块(10)分别与主控制器(2)、智能开关连接；采集模块(6)包括至少一个测量电路，测量电路包括第一光耦合器(61)，第一光耦合器(61)的第一引脚与电源模块(10)连接，第一光耦合器(61)的第二引脚与智能开关连接，第一光耦合器(61)第三引脚与微控制器(7)连接，第一光耦合器(61)的第四引脚接地；
第一光耦合器(61)与电源模块(10)之间串联有第一电阻(62)，第一光耦合器(61)与智能开关之间串联有第一二极管(63)，第一光耦合器(61)与微控制器(7)之间并联有第二电阻(64)。
9.根据权利要求8所述的火灾监控的配电柜系统，其特征在于：微控制器(7)上设有通信模块(71)，通信模块(71)包括通信电路，通信电路包括单片机(711)、与单片机(711)连接的第二光耦合器(712)、与第二光耦合器(712)连接的第一芯片(713)、与第一芯片(713)连接的转换器(714)，转换器(714)与主控制器(2)连接。
10.根据权利要求1或2或4或5或7或9所述的火灾监控的配电柜系统，其特征在于：微控制器(7)或主控制器(2)上还设有时钟模块(72)，时钟模块(72)包括时钟复位电路，时钟复位电路包括第二芯片(721)、与第二芯片(721)连接的计数器(722)、与计数器(722)连接的处理器(723)，第二芯片(721)、计数器(722)、处理器(723)均设在微控制器(7)或主控制器(2)上。
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