CN112018627A - 一种智能微正压防风沙户外电力机构箱 - Google Patents

一种智能微正压防风沙户外电力机构箱 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种智能微正压防风沙户外电力机构箱，包括：一箱体，风机组件，设置在箱体后侧壁并与箱体固定；监测组件，设置在箱体内部用于对箱体内部的温度、风速进行监测并传输控制模块，设置在箱体内部用于接收监测组件的检测信息并产生控制指令，对风机组件进行控制；通讯模块，设置在箱体内部用于将控制模块通过无线网络与云监控中心连接；供电模块，设置在箱体内部用于向风机组件、监测组件和控制模块供电；所述监测组件与控制模块的输入端连接，所述控制模块的输出端连接风机组件和通讯模块，所述供电模块与风机组件、监测组件和控制模块连接。本发明有效地实现防风沙功能，实现异常告警，实现远程控制功能。

Description

一种智能微正压防风沙户外电力机构箱
技术领域
本发明涉及电力设备技术领域，具体涉及到一种智能微正压防风沙户外电力机构箱。
背景技术
电力机构箱是用于保护断路器、隔离开关等电力系统一次设备的精密机构或重要机构免受外部环境因素侵蚀、破坏的金属箱体。电力机构箱内主要含有电力系统一次设备的操动系统、电源系统、监视系统和保护系统等，是一次设备的重要组成部分。
我国西北地区，浮尘及沙暴情况非常严重，现有电力机构箱的防风沙能力弱，沙尘容易进入机构箱内造成箱内元器件损坏，导致一次设备不能正常工作。若对机构箱加装防尘罩、防尘网等防尘装置，机构箱散热能力将大幅下降，箱内元器件使用寿命也将急剧缩短。
现有电力机构箱由于结构原因加之夏季高温对机构箱散热要求，防护等级只能达到IP55等级，即不能防止粉尘进入也不能防止有害粉尘堆积。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种智能微正压防风沙户外电力机构箱。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种智能微正压防风沙户外电力机构箱，包括：
一箱体，
风机组件，设置在箱体后侧壁并与箱体固定；
监测组件，设置在箱体内部用于对箱体内部的温度、风速进行监测并传输
控制模块，设置在箱体内部用于接收监测组件的检测信息并产生控制指令，对风机组件进行控制；
通讯模块，设置在箱体内部用于将控制模块通过无线网络与云监控中心连接；
供电模块，设置在箱体内部用于向风机组件、监测组件和控制模块供电；
所述监测组件与控制模块的输入端连接，所述控制模块的输出端连接风机组件和通讯模块，所述供电模块与风机组件、监测组件和控制模块连接。
作为本发明的进一步技术方案为：所述箱体上设置双层门，所述双层门的每个门体与箱体接缝处设置密封条。
作为本发明的进一步技术方案为：所述风机组件包括两端开口的壳体、防尘进风口、过滤棉、进风风机、进风阀门；所述外壳嵌入在箱体上，所述防尘进风口设置在箱体外侧的壳体入口处，所述防尘进风口的进风口向下，所述防尘进风口内设置过滤棉，置过滤棉位置的壳体底部设置过滤棉更换口；所述壳体内侧设置进风风机和进风阀门，所述进风阀门与进风风机连接。
进一步的，所述风机组件至少设置两组。
作为本发明的进一步技术方案为：所述监测组件包括风速传感器、箱内气压传感器、箱内温度传感器和箱外气压传感器，所述壳体的内开口处设置风速传感器，所述风速传感器与进风阀门连接，所述箱内气压传感器、箱内温度传感器设在箱体内侧面，所述箱外气压传感器在箱体外壁侧面。
作为本发明的进一步技术方案为：所述控制模块为STM32系列的单片机。
作为本发明的进一步技术方案为：所述供电模块包括12V电压电源、5V电压电源和电源变送器，所述电压变送器将5V电压电源输出为3.3V电压电源。
作为本发明的进一步技术方案为：所述箱内气压传感器和箱外气压传感器为MS5611-01BA03金属封装气压计。
作为本发明的进一步技术方案为：所述风速传感器的控制电路包括霍尔传感器、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一射级跟随器、迟滞比较器、反相器、射级输出器；所述霍尔传感器的两端并联第一电容，所述霍尔传感器的输出端与第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极与第二二极管的负极连接，所述第一二极管的负极通过第一电阻与第一射级跟随器的正极输入端连接，所述第一射级跟随器的输出端通过第二电容与迟滞比较器的负极输入端连接，所述迟滞比较器的输出端通过限流电阻与反相器的基极连接，所述反相器的集电极与射级输出器的集电极连接，所述射级输出器的发射极通过电阻与迟滞比较器的正极输入端连接。
作为本发明的进一步技术方案为：所述箱内温度传感器为硅温度传感器。
本发明的有益效果：
本发明通过箱体内气压大于箱体外气压有效地实现防风沙功能，同时通过监测模块箱内外气压差、温度智能调节风机组件转速，且控制模块通过进风风速监测过滤棉堵塞程度，实现异常告警，严重时实现自动停止风机，通讯模块通过专用无线网络将机构箱监测信息实时将控制模块与云监控中心连接，实现远程控制功能。
附图说明
图1为本发明提出的一种智能微正压防风沙户外电力机构箱结构图；
图2为本发明提出的所述箱体结构图；
图3为本发明提出的所述监测组件控制结构图；
图4为本发明提出的所述风机组件结构图；
图5为本发明提出的一种智能微正压防风沙户外电力机构箱控制电路图；
图中所示：
1-箱体，2-风机组件，3-监测组件，4-控制模块，5-通讯模块，7-云监控中心，6-供电模块；
11-双层门，12-密封条；
21-壳体，22-防尘进风口，23-过滤棉，24-进风风机，25-进风阀门，26-过滤棉更换口；
31-风速传感器，32-箱内气压传感器，33-箱内温度传感器，34-箱外气压传感器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
另外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
参见图1至图4，为本发明提出的一种智能微正压防风沙户外电力机构箱结构图；
如图1和图4所示，一种智能微正压防风沙户外电力机构箱，包括：
一箱体1，
风机组件2，设置在箱体1后侧壁并与箱体固定；
监测组件3，设置在箱体1内部用于对箱体1内部的温度、风速进行监测并传输
控制模块4，设置在箱体1内部用于接收监测组件3的检测信息并产生控制指令，对风机组件2进行控制；
通讯模块5，设置在箱体1内部用于将控制模块4通过无线网络与云监控中心7连接；
供电模块6，设置在箱体1内部用于向风机组件2、监测组件3和控制模块4供电；
监测组件3与控制模块4的输入端连接，控制模块4的输出端连接风机组件2和通讯模块5，供电模块6与风机组件2、监测组件3和控制模块4连接。
其中，箱体1上设置双层门11，双层门11的每个门体与箱体1接缝处设置密封条12。箱体1具有密封结构，设有双层箱门11，每层箱门与箱体1接缝处双侧各设有密封条12，箱体1良好的密封结构可提高气密性，为箱体1微正压环境提供良好的外部保障。
本发明实施例中，风机组件2包括两端开口的壳体21、防尘进风口22、过滤棉23、进风风机24、进风阀门25；外壳21嵌入在箱体1上，防尘进风口22设置在箱体1外侧的壳体21入口处，防尘进风口22的进风口向下，防尘进风口22内设置过滤棉23，设置过滤棉23位置的壳体21底部设置过滤棉更换口26；壳体21内侧设置进风风机24和进风阀门25，进风阀门25与进风风机24连接。本发明实施例中，防尘进风口的进风口朝下，具有防尘结构，防尘进风口内设有过滤棉，过滤棉设有可从箱体外部朝下拉出，过滤棉更换口的结构。
本发明在实施过程中风机组件可根据需要设置多组，即风机组件2至少设置两组。风机组件设有两组，第一风机组件、第二风机组件相互备用，当一组风机组件故障或过滤棉22堵塞时，控制模块4通过监测组件3检测的风速传感器检测风速远小于应有风速时，自动停止对应的风机组件，且将另一组风机组件的风速档位调大，同时通过通讯模块5将故障及动作信号发送至云监控中心7，及时提醒运行人员检查处理本组风机组件故障状态。
监测组件3包括风速传感器31、箱内气压传感器32、箱内温度传感器33和箱外气压传感器34，壳体21的内开口处设置风速传感器31，风速传感器31与进风阀门25连接，箱内气压传感器32、箱内温度传感器33设在箱体1内侧面，箱外气压传感器34在箱体1外壁侧面。
本发明实施例中，防尘进风口22具有防尘结构，进风口朝下，防尘进风口22内设有过滤棉23，过滤棉23设有可从箱体1外部朝下拉出，过滤棉更换口26的结构，当控制模块5通过监测组件4风速传感器检测风速略小于应有风速时，通讯模块5将告警及动作信号发送至云监控中心7，提醒运行人员更换过滤棉22。
防尘进风口21在箱壁外部，过滤棉23设在防尘进风口22内部，进风风机24与防尘进风口22相连，在箱体1内部，进风阀门25与进风风机24相连。当进风风机24停止时，本组进风阀门25也随即被控制模块4关闭，防止风沙进入箱体1。
以两组风机组件为例，风机组件的第一、第二进风阀门分别与监测组件的第一风速传感器、第二风速传感器相连，第一风速传感器、第二风速传感器用于监测第一风机组件、第二风机组件的实时风速，并通过控制模块、通讯模块发送至云监控中心，在云监控中心形成数据库，进行数据存储，发生故障时方便运维人员调阅分析。
监测组件3的箱内气压传感器32、箱内温度传感器33设在箱体内腔侧面，监测组件3的箱外气压传感器34在箱体外壁侧面，监测组件3通过箱外气压传感器34与箱内气压传感器32的差值监测箱体1内外气压差值PCD。
控制模块与第一风机组件、第二风机组件、监测组件、通讯模块相连，控制模块对监测到的箱体内外气压差值PCD进行计算，当内外气压差值PCD小于风机风速增档定值C1，且经过延时t秒后，控制模块控制第一风机组件或第二风机组件任意一台进风风机调大一档风机速度，直至调至最大档位后，通过通讯模块将告警及动作信号发送至云监控中心，提醒运行人员处理；当内外气压差值PCD大于风机风速减档定值C2，且经过延时时间定值t秒后，控制模块控制第一风机组件或第二风机组件任意一台进风风机调小一档风机速度，直至调至最小档位后，通过通讯模块将告警及动作信号发送至云监控中心，提醒运行人员处理，风机风速增档定值C1在小于风机风速减档定值C2的前提下运行人员可通过云监控中心人工调整，同时延时时间定值t也可通过云监控中心人工调整。另外，当控制模块通过监测组件的箱内温度传感器监测到箱内温度高于夏季温度超高风速增档定值时，控制第一风机组件或第二风机组件任意一台进风风机调大一档风机速度，直至调至最大档位后，通过通讯模块将告警及动作信号发送至云监控中心，提醒运行人员处理。当控制模块通过监测组件的箱内温度传感器监测到箱内温度低于冬季温度超低风速减档定值T2时，控制第一风机组件或二风机组件任意一台进风风机调小一档风机速度，直至调至最小档位后，通过通讯模块将告警及动作信号发送至云监控中心，提醒运行人员处理。夏季温度超高风速增档定值T1、冬季温度超低风速减档定值T2运行人员可通过云监控中心人工调整。
通讯模块将控制模块通过无线专用网络与云监控中心连接，电力设备运行设备属于保密信息，无线专用网络属于物联网专用网络，且通信方式加密，不与互联网相联，不易被窃取，安全性极高。
本发明通过箱体内气压大于箱体外气压有效地实现防风沙功能，同时通过监测模块箱内外气压差、温度智能调节风机组件转速，且控制模块通过进风风速监测过滤棉堵塞程度，实现异常告警，严重时实现自动停止风机，通讯模块通过专用无线网络将机构箱监测信息实时将控制模块与云监控中心连接，实现远程控制功能。
参见图5，本发明实施例中，控制模块为单片机，可以采用STM32系列的单片机、也可以采用51系列的单片机，以能够实现本发明的技术方案为准。
供电模块包括12V电压电源、5V电压电源和电源变送器，所述电压变送器将5V电压电源输出为3.3V电压电源。
其中A1，A2，A3，A4，A5，A6为LM358(最大频率为0.7MHZ)；
U1为电源模块，为整个电路提供12V电压电源与5V电压电源；
U2为电源变送器，为将5V电压电源转换为3.3V电压电源，并为整个电路提供3.3V电压电源；R1＝470；
U4，U5分别为箱内气压传感器组件与箱外气压传感器组件，由MS5611-01BA03金属封装气压计组成；U4模块7，8引脚提供I2C总线通讯，R2，R3为上拉电阻。I2C总线分别由SDA(串行数据线MOSI引脚)和SCL(串行时钟线SCK引脚)及上拉电阻组成；通信原理是通过对SCL和SDA线高低电平时序的控制，来产生I2C总线协议所需要的信号进行数据的传递；在总线空闲状态时，这两根线一般被上面所接的上拉电阻拉高，保持着高电平，R2，R3＝10k。
本发明实施例中，风速传感器的控制电路包括霍尔传感器、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一射级跟随器、迟滞比较器、反相器、射级输出器；霍尔传感器的两端并联第一电容，霍尔传感器的输出端与第一二极管的正极连接，第一二极管的负极与第二二极管的负极连接，第一二极管的负极通过第一电阻与第一射级跟随器的正极输入端连接，第一射级跟随器的输出端通过第二电容与迟滞比较器的负极输入端连接，迟滞比较器的输出端通过限流电阻与反相器的基极连接，反相器的集电极与射级输出器的集电极连接，射级输出器的发射极通过电阻与迟滞比较器的正极输入端连接。
以两组风机为例，控制模块SPEED1与SPEED2引脚所连接电路分别为第一风速传感器组件与第二风速传感器组件，HG1，HG2为霍尔传感器，D1，D2，D3，D4，D5，D6为肖特基二极管1N5819(解决负直流干扰)；A1，A3为射级跟随器(为降低对转速传感器的影响)；C7，C9电容为去掉直流分量(解决正直流干扰)；A2，A4为迟滞比较器(解决毛刺信号)；Q1，Q3为反相器做电压转换(直连控制模块定时器累加计数)；Q2，Q4射级输出电路为迟滞比较器的参考电压源。R4，R5，R6，R15，R16，R17＝100k；R7，R18＝10k；R8，R9，R10，R11，R12，R19，R20，R21，R22，R23＝130k；，R13，R24＝3.kK；R14，R25＝3.1k。
控制模块的TEMP引脚所连接电路为温度传感器组件，STS为硅温度传感器，A5，A6为运算放大器，当硅温度传感器处在温度下限时调整R34，使放大器输出为0V，当硅温度传感器在温度上限时调整R31，使放大器输出为5V，从而可得到一定温度量程的0-5V输出。R26＝1k；R27＝120k；R28＝68k；R30，R32＝2.7k；R33，R35＝820；R36＝1.5M。
上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (10)

1.一种智能微正压防风沙户外电力机构箱，其特征在于，包括：
一箱体；
风机组件，设置在箱体后侧壁并与箱体固定；
监测组件，设置在箱体内部用于对箱体内部的温度、风速进行监测并传输
控制模块，设置在箱体内部用于接收监测组件的检测信息并产生控制指令，对风机组件进行控制；
通讯模块，设置在箱体内部用于将控制模块通过无线网络与云监控中心连接；
供电模块，设置在箱体内部用于向风机组件、监测组件和控制模块供电；
所述监测组件与控制模块的输入端连接，所述控制模块的输出端连接风机组件和通讯模块，所述供电模块与风机组件、监测组件和控制模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能微正压防风沙户外电力机构箱，其特征在于，所述箱体上设置双层门，所述双层门的每个门体与箱体接缝处设置密封条。
3.根据权利要求1所述的一种智能微正压防风沙户外电力机构箱，其特征在于，所述风机组件包括两端开口的壳体、防尘进风口、过滤棉、进风风机、进风阀门；所述外壳嵌入在箱体上，所述防尘进风口设置在箱体外侧的壳体入口处，所述防尘进风口的进风口向下，所述防尘进风口内设置过滤棉，设置过滤棉位置的壳体底部设置过滤棉更换口；所述壳体内侧设置进风风机和进风阀门，所述进风阀门与进风风机连接。
4.根据权利要求3所述的一种智能微正压防风沙户外电力机构箱，其特征在于，所述风机组件至少设置两组。
5.根据权利要求1所述的一种智能微正压防风沙户外电力机构箱，其特征在于，所述监测组件包括风速传感器、箱内气压传感器、箱内温度传感器和箱外气压传感器，所述壳体的内开口处设置风速传感器，所述风速传感器与进风阀门连接，所述箱内气压传感器、箱内温度传感器设在箱体内侧面，所述箱外气压传感器在箱体外壁侧面。
6.根据权利要求1所述的一种智能微正压防风沙户外电力机构箱，其特征在于，所述控制模块为STM32系列的单片机。
7.根据权利要求1所述的一种智能微正压防风沙户外电力机构箱，其特征在于，所述供电模块包括12V电压电源、5V电压电源和电源变送器，所述电压变送器将5V电压电源输出为3.3V电压电源。
8.根据权利要求5所述的一种智能微正压防风沙户外电力机构箱，其特征在于，所述箱内气压传感器和箱外气压传感器为MS5611-01BA03金属封装气压计。
9.根据权利要求5所述的一种智能微正压防风沙户外电力机构箱，其特征在于，所述风速传感器的控制电路包括霍尔传感器、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一射级跟随器、迟滞比较器、反相器、射级输出器；所述霍尔传感器的两端并联第一电容，所述霍尔传感器的输出端与第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极与第二二极管的负极连接，所述第一二极管的负极通过第一电阻与第一射级跟随器的正极输入端连接，所述第一射级跟随器的输出端通过第二电容与迟滞比较器的负极输入端连接，所述迟滞比较器的输出端通过限流电阻与反相器的基极连接，所述反相器的集电极与射级输出器的集电极连接，所述射级输出器的发射极通过电阻与迟滞比较器的正极输入端连接。
10.根据权利要求5所述的一种智能微正压防风沙户外电力机构箱，其特征在于，所述箱内温度传感器为硅温度传感器。
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