CN111399414A - 电站机房过流监测预警控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种电站机房过流监测预警控制系统，包括电流检测单元、供电单元、处理芯片U1、蓄电池BAT、电压转换电路以及电池切换单元；所述电流检测单元用于检测电站机房供电火线L的电流，并在电流增大时向开关控制电路和处理芯片输出控制信号，所述整流电路Z2的正输入端和负输入端分别连接于供电火线L和供电零线N，所述整流电路的正输出端与开关控制电路的输入端连接，所述整流电路的负输出端接地，所述开关控制电路的第二输出端与电压转换电路的输入端连接，所述电压转换电路向处理芯片供电，所述处理芯片与上述主机连接；通过上述结构，能够对电站机房的供电火线的电压以及电流进行监测。

Description

电站机房过流监测预警控制系统

技术领域

本发明涉及一种电站供电监测系统，尤其涉及一种电站机房过流监测预警控制系统。

背景技术

电站机房是变电站等电力场所必备的设备，电站机房中设置有各种通信设备，用于将变电站等场所的监测信息进行汇集、存储以及上传，电站机房设备在工作过程中一般采用220V供电，在电站机房的供电过程中，由于各种设备的状态不一，因此，当这些设备工作时一旦某一设备出现短路等故障，会使得供电火线上的电流增大，从而对其他用电设备造成冲击，现有技术中，还没有一种有效的手段对电站机房的供电状态进行监测以及预警。

因此，为了解决上述技术问题亟需提出一种新的技术手段。

发明内容

有鉴于此，本发明提供的一种电站机房过流监测预警控制系统，能够对电站机房的供电火线的电压以及电流进行监测，并在电流过流以及电压过压时及时输出相应的检测信号，从而能够及时预警，而且整个系统工作稳定。

本发明提供的一种电站机房过流监测预警控制系统，包括电流检测单元、供电单元、处理芯片U1、蓄电池BAT、电压转换电路以及电池切换单元；

所述供电单元包括整流电路Z2和开关控制电路；

所述电流检测单元用于检测电站机房供电火线L的电流，并在电流增大时向开关控制电路和处理芯片输出控制信号，所述整流电路Z2的正输入端和负输入端分别连接于供电火线L和供电零线N，所述整流电路的正输出端与开关控制电路的输入端连接，所述整流电路的负输出端接地，所述开关控制电路的第二输出端与电压转换电路的输入端连接，所述电压转换电路向处理芯片供电，所述处理芯片与上述主机连接；

所述蓄电池BAT的正极与电池切换单元的输入端连接，电池切换单元的输出端与电压转换电路的输入端连接，所述电池切换单元的控制输出端与处理芯片的输入端连接，所述电池切换单元的控制端与开关控制电路的第一输出端连接，所述开关控制电路的控制输入单与电流检测单元的输出端连接。

进一步，所述电流检测单元包括电流互感器T1、整流电路Z1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、匹配电阻RL、电阻R14、电阻R15、三极管Q4、三极管Q5、电感L1、电容C3以及稳压管DW3；

所述电流互感器T1的初级绕组串接于供电火线L，电流互感器T1的次级绕组的正端与整流电路Z1的证输入端连接，整流电路Z1的负输入端和电流互感器T1的次级绕组的负输出端接地，电阻R1的一端与整流电路Z1的正输出端连接，整流电路的负输出端接地，电阻R1的另一端与电感L1的一端连接，电感L1的另一端通过匹配负载RL接地；

电感L1与电阻R1的公共连接点通过电阻R2与三极管Q4的发射极连接，三极管Q4的集电极通过电阻R15接地，三极管Q4的集电极通过电容C3接地，三极管Q4的集电极与稳压管DW3的负极连接，稳压管DW3的正极接地，三极管Q4的集电极与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端作为电流检测单元的输出端，三极管Q4的基极与三极管Q5的集电极连接，三极管Q5的基极通过电阻R4连接于电感L1和匹配负载RL之间的公共连接点，三极管Q5的发射极通过电阻R3连接于电感L1和匹配负载RL之间的公共连接点。

进一步，所述开关控制电路包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R16、电容C1、电容C2、稳压管DW1、稳压管DW2、三极管Q2、三极管Q3、PMOS管M1以及二极管D1；

电阻R6的一端连接于整流电路Z2的正输出端，电阻R6的另一端通过电阻R7与PMOS管M1的源极连接，电阻R6和电阻R7之间的公共连接点通过电容C1接地，电阻R6和电阻R7之间的公共连接点通过电阻R8和电阻R9串联后接地，电阻R8和电阻R9之间的公共连接点与稳压管DW1的负极连接，稳压管DW1的正极通过电阻R10与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极与三极管Q3的基极连接，三极管Q3的基极通过电阻R11与PMOS管M1的源极连接，PMOS管M1的源极通过电阻R12与PMOS管M1的栅极连接，PMOS管M1的栅极与三极管Q3的集电极连接，三极管Q3的发射极通过电阻R13接地，PMOS管M1的漏极通过电阻R16与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极作为开关控制电路的第二输出端，二极管D1的正极作为开关控制电路的第一输出端，PMOS管M1的漏极通过电容C2接地，PMOS管M1的漏极与稳压管DW2的负极连接，稳压管DW2的正极接地；三极管Q2的基极作为开关控制电路的控制输入端。

进一步，所述电池切换单元包括电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R5、三极管Q1、二极管D2；

电阻R17的一端作为电池切换单元的控制输入端，电阻R17的另一端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端作为电池切换单元的输入端，三极管Q1的集电极通过电阻R8与二极管D2的正极连接，二极管D2的负极作为电池切换单元的输出端，三极管Q1的集电极与电阻R19的一端连接，电阻R19的另一端作为电池切换单元的控制输出端，其中，三极管Q1为P型三极管。

进一步，所述电压转换电路为LM7805芯片。

进一步，所述处理芯片为AT89C2051芯片。

进一步，所述蓄电池为锂电池。

本发明的有益效果：通过本发明，能够对电站机房的供电火线的电压以及电流进行监测，并在电流过流以及电压过压时及时输出相应的检测信号，从而能够及时预警，而且整个系统工作稳定。

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。

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：

本发明提供的一种电站机房过流监测预警控制系统，包括电流检测单元、供电单元、处理芯片U1、蓄电池BAT、电压转换电路以及电池切换单元；

所述供电单元包括整流电路Z2和开关控制电路；

所述电流检测单元用于检测电站机房供电火线L的电流，并在电流增大时向开关控制电路和处理芯片输出控制信号，所述整流电路Z2的正输入端和负输入端分别连接于供电火线L和供电零线N，所述整流电路的正输出端与开关控制电路的输入端连接，所述整流电路的负输出端接地，所述开关控制电路的第二输出端与电压转换电路的输入端连接，所述电压转换电路向处理芯片供电，所述处理芯片与上述主机连接；处理芯片与上位主机之间可以通过现有的无线通信模块通信连接，比如4G通信模块、蓝牙模块等，也可以通过CAN总线连接；所述电压转换电路为LM7805芯片，所述处理芯片为AT89C2051芯片，所述蓄电池为锂电池。

所述蓄电池BAT的正极与电池切换单元的输入端连接，电池切换单元的输出端与电压转换电路的输入端连接，所述电池切换单元的控制输出端与处理芯片的输入端连接，所述电池切换单元的控制端与开关控制电路的第一输出端连接，所述开关控制电路的控制输入单与电流检测单元的输出端连接；通过上述结构，能够对电站机房的供电火线的电压以及电流进行监测，并在电流过流以及电压过压时及时输出相应的检测信号，从而能够及时预警，而且整个系统工作稳定。

本实施例中，所述电流检测单元包括电流互感器T1、整流电路Z1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、匹配电阻RL、电阻R14、电阻R15、三极管Q4、三极管Q5、电感L1、电容C3以及稳压管DW3；

所述电流互感器T1的初级绕组串接于供电火线L，电流互感器T1的次级绕组的正端与整流电路Z1的证输入端连接，整流电路Z1的负输入端和电流互感器T1的次级绕组的负输出端接地，电阻R1的一端与整流电路Z1的正输出端连接，整流电路的负输出端接地，电阻R1的另一端与电感L1的一端连接，电感L1的另一端通过匹配负载RL接地；

电感L1与电阻R1的公共连接点通过电阻R2与三极管Q4的发射极连接，三极管Q4的集电极通过电阻R15接地，三极管Q4的集电极通过电容C3接地，三极管Q4的集电极与稳压管DW3的负极连接，稳压管DW3的正极接地，三极管Q4的集电极与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端作为电流检测单元的输出端，三极管Q4的基极与三极管Q5的集电极连接，三极管Q5的基极通过电阻R4连接于电感L1和匹配负载RL之间的公共连接点，三极管Q5的发射极通过电阻R3连接于电感L1和匹配负载RL之间的公共连接点，其中，三极管Q4和三极管Q5的均为P型三极管，电阻R2和电阻R3的阻值相等或者电阻R2大于于电阻R3的阻值，一般情况下，电阻R2均是大于电阻R3的阻值，电阻R2和电阻R3的阻值差可以根据实际需要调整，该阻值也是电流波动幅度调整点，电阻R3的阻值小于电阻R4的阻值，其中，电流互感器T1用于采集火线L的电流，通过整流电路Z1整流后，通过电阻R1、电感L1以及匹配负载RL形成回路，电感L1对于稳定的直流来说，相当于一个导线，因此，电感L1的两端不具有感应电动电压，此时，三极管Q5导通，三极管Q4截止，当电流突然增大后，电感L1的左端感应出高压，电感L1左端电压大于右端电压，此时，三极管Q4的发射极电压大于基极电压，三极管Q4导通，在三极管Q4的集电极具有输出，形成一个检测信号，该检测信号一方面输送至处理芯片，由处理芯片上传至上位主机，上位主机通过报警器、显示器等方式进行告警，告知工作人员进行检修排查，以及判断是否需要进行断电控制，该检测信号另一方面传输至开关控制电路，用于切断在线供电，又蓄电池进行供电。

本实施例中，所述开关控制电路包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R16、电容C1、电容C2、稳压管DW1、稳压管DW2、三极管Q2、三极管Q3、PMOS管M1以及二极管D1；

电阻R6的一端连接于整流电路Z2的正输出端，电阻R6的另一端通过电阻R7与PMOS管M1的源极连接，电阻R6和电阻R7之间的公共连接点通过电容C1接地，电阻R6和电阻R7之间的公共连接点通过电阻R8和电阻R9串联后接地，电阻R8和电阻R9之间的公共连接点与稳压管DW1的负极连接，稳压管DW1的正极通过电阻R10与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极与三极管Q3的基极连接，三极管Q3的基极通过电阻R11与PMOS管M1的源极连接，PMOS管M1的源极通过电阻R12与PMOS管M1的栅极连接，PMOS管M1的栅极与三极管Q3的集电极连接，三极管Q3的发射极通过电阻R13接地，PMOS管M1的漏极通过电阻R16与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极作为开关控制电路的第二输出端，二极管D1的正极作为开关控制电路的第一输出端，PMOS管M1的漏极通过电容C2接地，PMOS管M1的漏极与稳压管DW2的负极连接，稳压管DW2的正极接地；三极管Q2的基极作为开关控制电路的控制输入端；通过上述结构，PMOS管M1为一个开关管，由三极管Q3的导通而导通，当刚上电时，整流电路输出的直流电由电容进行滤波后，经过电阻R6、R7以及R11使得三极管Q3导通，Q3的导通使得PMOS管M1的栅极电压被拉低，源极电压大于栅极电压而导通，从而向后续的电路供电，当电压波动时，超过了安全电压后，稳压管DW1导通，从而使得三极管Q2导通，进而控制三极管Q3截止，PMOS管M1随之而截止，从而起到过压保护的作用，当电压恢复正常后，稳压管DW1重新截止，三极管Q2也会截止，三极管Q3进入导通，PMOS管进而导通供电，当电流检测电路输出检测信号时，三极管Q2也会导通，从而使PMOS管截止形成保护机制。

本实施例中，所述电池切换单元包括电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R5、三极管Q1、二极管D2；

电阻R17的一端作为电池切换单元的控制输入端，电阻R17的另一端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端作为电池切换单元的输入端，三极管Q1的集电极通过电阻R8与二极管D2的正极连接，二极管D2的负极作为电池切换单元的输出端，三极管Q1的集电极与电阻R19的一端连接，电阻R19的另一端作为电池切换单元的控制输出端，其中，三极管Q1为P型三极管，在电流检测电路以及稳压管DW1均正常时，三极管Q1由于栅极电压大于发射极电压，三极管Q1是截止的，当PMOS管截止后，三极管Q1导通，从而有蓄电池向处理芯片供电，保证处理芯片能够将告警信息上传，处理芯片U1根据电阻R19输出信号以及电阻R14输出的信号来判断过流还是过压，当电阻R14无输出，但是电阻R19有输出，此时，判断为机房供电过压，当电阻R14和电阻R19均有输出，则判断为过流，虽然也有过流和过压同时发生，此时也归结为过流状态，处理芯片将告警信息(包含机房号或者检测位置、告警内容(过流或者过压)等)上传至上位主机。

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 (7)

1.一种电站机房过流监测预警控制系统，其特征在于：包括电流检测单元、供电单元、处理芯片U1、蓄电池BAT、电压转换电路以及电池切换单元；

所述供电单元包括整流电路Z2和开关控制电路；

所述电流检测单元用于检测电站机房供电火线L的电流，并在电流增大时向开关控制电路和处理芯片输出控制信号，所述整流电路Z2的正输入端和负输入端分别连接于供电火线L和供电零线N，所述整流电路的正输出端与开关控制电路的输入端连接，所述整流电路的负输出端接地，所述开关控制电路的第二输出端与电压转换电路的输入端连接，所述电压转换电路向处理芯片供电，所述处理芯片与上述主机连接；

所述蓄电池BAT的正极与电池切换单元的输入端连接，电池切换单元的输出端与电压转换电路的输入端连接，所述电池切换单元的控制输出端与处理芯片的输入端连接，所述电池切换单元的控制端与开关控制电路的第一输出端连接，所述开关控制电路的控制输入单与电流检测单元的输出端连接。

2.根据权利要求1所述电站机房过流监测预警控制系统，其特征在于：所述电流检测单元包括电流互感器T1、整流电路Z1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、匹配电阻RL、电阻R14、电阻R15、三极管Q4、三极管Q5、电感L1、电容C3以及稳压管DW3；

所述电流互感器T1的初级绕组串接于供电火线L，电流互感器T1的次级绕组的正端与整流电路Z1的证输入端连接，整流电路Z1的负输入端和电流互感器T1的次级绕组的负输出端接地，电阻R1的一端与整流电路Z1的正输出端连接，整流电路的负输出端接地，电阻R1的另一端与电感L1的一端连接，电感L1的另一端通过匹配负载RL接地；

电感L1与电阻R1的公共连接点通过电阻R2与三极管Q4的发射极连接，三极管Q4的集电极通过电阻R15接地，三极管Q4的集电极通过电容C3接地，三极管Q4的集电极与稳压管DW3的负极连接，稳压管DW3的正极接地，三极管Q4的集电极与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端作为电流检测单元的输出端，三极管Q4的基极与三极管Q5的集电极连接，三极管Q5的基极通过电阻R4连接于电感L1和匹配负载RL之间的公共连接点，三极管Q5的发射极通过电阻R3连接于电感L1和匹配负载RL之间的公共连接点。

3.根据权利要求1所述电站机房过流监测预警控制系统，其特征在于：所述开关控制电路包括电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R16、电容C1、电容C2、稳压管DW1、稳压管DW2、三极管Q2、三极管Q3、PMOS管M1以及二极管D1；

电阻R6的一端连接于整流电路Z2的正输出端，电阻R6的另一端通过电阻R7与PMOS管M1的源极连接，电阻R6和电阻R7之间的公共连接点通过电容C1接地，电阻R6和电阻R7之间的公共连接点通过电阻R8和电阻R9串联后接地，电阻R8和电阻R9之间的公共连接点与稳压管DW1的负极连接，稳压管DW1的正极通过电阻R10与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极与三极管Q3的基极连接，三极管Q3的基极通过电阻R11与PMOS管M1的源极连接，PMOS管M1的源极通过电阻R12与PMOS管M1的栅极连接，PMOS管M1的栅极与三极管Q3的集电极连接，三极管Q3的发射极通过电阻R13接地，PMOS管M1的漏极通过电阻R16与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极作为开关控制电路的第二输出端，二极管D1的正极作为开关控制电路的第一输出端，PMOS管M1的漏极通过电容C2接地，PMOS管M1的漏极与稳压管DW2的负极连接，稳压管DW2的正极接地；三极管Q2的基极作为开关控制电路的控制输入端。

4.根据权利要求1所述电站机房过流监测预警控制系统，其特征在于：所述电池切换单元包括电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R5、三极管Q1、二极管D2；

电阻R17的一端作为电池切换单元的控制输入端，电阻R17的另一端与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端作为电池切换单元的输入端，三极管Q1的集电极通过电阻R8与二极管D2的正极连接，二极管D2的负极作为电池切换单元的输出端，三极管Q1的集电极与电阻R19的一端连接，电阻R19的另一端作为电池切换单元的控制输出端，其中，三极管Q1为P型三极管。

5.根据权利要求1所述电站机房过流监测预警控制系统，其特征在于：所述电压转换电路为LM7805芯片。

6.根据权利要求1所述电站机房过流监测预警控制系统，其特征在于：所述处理芯片为AT89C2051芯片。

7.根据权利要求1所述电站机房过流监测预警控制系统，其特征在于：所述蓄电池为锂电池。

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