CN114465109A - 一种基于自主检测的智能开关柜及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种基于自主检测的智能开关柜及其控制方法，一种基于自主检测的智能开关柜包括柜体和安装在柜体内部的若干开关触头以及电器元件。柜体包括若干隔板、光纤温度检测计、激光位移传感器、电阻测量仪和微处理器。隔板竖直设置，将柜体划分成若干独立的隔离室，每个隔离室设置一个湿度检测计，光纤温度检测计设置在开关触头上端，激光位移传感器设置在开关触头内部，电阻测量仪串联在开关触头前端或后端。电阻测量仪、光纤温度检测计、激光位移传感器和湿度检测计与微处理器电性连接。本申请的一种基于自主检测的智能开关柜，能够自主检测开关触头的平整度、温度和阻值，全方位避免触头过热，并具备故障自我修复和断路保护功能。

Description

一种基于自主检测的智能开关柜及其控制方法

技术领域

本发明涉及开关柜领域，具体为一种基于自主检测的智能开关柜及其控制方法。

背景技术

近年来，变电站已经发生多起开关柜触头过热而导致隔离触头烧毁事故。这些事故主要来自开关柜触头发热，导致内部烧毁，而触头发热主要是触头多次使用后氧化导致接触电阻变大，以及触头表面破损平整度降低，再次通电产生较大热量烧毁触头。最终造成事故的原因在于缺乏针对开关柜隔离触头温升的有效监测手段和预警手段。目前，国内变电站内，对高压开关柜隔离触头温度测量大多采用红外测温仪等离线测温手段，存在造价高，工作量大，测试不准确等问题。也没有未对触头的本身的使用寿命和阻值进行有效自检和预警。

另外高低压开关柜的电器元件对环境的湿度要求较高，需要保持在干燥环境下运行，当开关柜内湿气较重时，水分子会加快触头的氧化缩短触头的使用寿命，同时电器元件受潮后的阻值会减小，容易产生击穿电压，从而损坏电器元件。一般开关柜与外界接触部分较潮湿，而内部较为干燥，因此开关柜外侧电器元件受损较为严重。当开关柜局部放电时，由于电场力的作用或压力的作用，开关柜内气体会发生膨胀和收缩，这个过程将会引起局部体积变化，在外部产生声波。因此使用两个声波检测计能够检测和定位放电位置。

因此，急需一种具有自检功能且使用寿命长的智能开关柜，中国专利公开号：CN213779321U，发明创造的名称为：一种基于光纤光栅温度传感器的开关柜温度在线监测系统，公开了一种基于光纤光栅温度传感器的开关柜温度在线监测系统，包括设置在变电站的多个高压开关柜，所述高压开关柜内部设置有多个固定安装在高压开关柜的触头、铜铝排压接面上的光纤光栅温度传感器，所述光纤光栅温度传感器通过光缆与光纤光栅调制解调器相连；所述变电站的监控室内设置有监控终端，所述监控终端通过gsm模块实现与变电站设置的远程监控中心的双向无线通信；所述中央控制器还通过导线与高压开关柜的控制开关相连。利用光纤光栅作为温度检测计，利用光电转换电路，光纤光栅反射波长与温度的线性关系，得出具体温度值并实时显示，当温度达到警戒值触发断电指令，从而保护开关柜。其不足之处在于：该发明创造并没有从根本上解决触头发热的问题，没有改变触头发热的条件，没有检测触头的电阻变化，也没有在触头老化后及时更换，并且缺乏调控手段。

本发明提供一种基于自主检测的智能开关柜及其控制方法，提升了触头寿命并能够自行检测开关触头的平整度、温度和阻值，全方位避免触头过热并具备自我修复和排查功能。同时设置冷却装置、风机、吸湿层和产气片，能够营造相对干燥和低温的工作环境，减少开关触头的故障率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于自主检测的智能开关柜及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明提供如下技术方案：一种基于自主检测的智能开关柜，包括柜体和安装在柜体内部的若干开关触头以及电器元件，开关触头控制电器元件连接。柜体包括若干隔板、光纤温度检测计、激光位移传感器、电阻测量仪和微处理器。隔板竖直设置，将柜体划分成若干独立的隔离室，依据开关触头使用功能进行隔离排列，防止开关触头彼此影响和烧蚀扩张，即便其中一个隔离室内发生故障，其余隔离室内的开关触头能够得到隔离保护。每个隔离室单独设置一个湿度检测计，分别检测单个隔离室的湿度，所述光纤温度检测计设置在开关触头上端，用于检测开关触头的温度，激光位移传感器设置在开关触头内部，用于检测开关触头的平整度和进而直观表示开关触头的磨损程度，电阻测量仪串联在开关触头前端或后端，用于检测开关触头的电阻值。电阻测量仪、光纤温度检测计、激光位移传感器和湿度检测计与微处理器电性连接，微处理器依据检测数据控制开关触头通断，当开关触头的温度、湿度、阻值超出设定值，微处理器控制开关触头断电，以保护开关柜。

进一步地，所述开关触头上端设置产气片，产气片为内凹半球形凹槽A，凹面正对开关触头，并半包裹开关触头，凹槽A内壁以其圆心为中心对称点，对称设置若干曲线形引流条，产气片由产气材料制成，当开关触头持续发热时，产气片受热产生气体，产生气体的过程吸热，同时气体在引流条的作用下向下螺旋流动，产生流动气体并带走开关触头产生的热量，相对传统送风机散热反应更快，且节约能源、气体流动性更强。产气片上端设置凹槽状的挡板。隔板中间竖直设置若干能够正反转的风机，所述风机两端设置转轴，转轴连接转动电机，所述风机能够相对隔板转动，并将湿度高的隔离室气流倾斜向下抽向湿度低的隔离室，或将温度低的隔离室气流倾斜向上抽向温度高的隔离室，从而使湿度和温度平均性下降，有利于快速减少隔离室内的湿气和散热，并产生倾斜流动的气流，辅助水蒸气向下运动，提高除湿效率。柜体底部设置吸湿层、排气管和排水管，吸湿层下端的隔离室彼此接通。吸湿层连接排水管，排水管将吸湿层水分排出。排气管贯穿柜体侧面，入口设置在柜体底部一侧并位于吸湿层下端，出口设置在柜体顶部，隔离室的排气管彼此接通。当产气片受热产生气体时，受挡板和气体产生方向影响，气流会向下运动至吸湿层处，其中水蒸气被吸收，并从排水管排出，其余气体从排气管拉伸冷却重新回到隔离室或排出。

进一步地，所述隔离室为三个，包括设置在柜体两侧的隔离室A、隔离室B和中间的隔离室C。风机倾斜对称设置在隔板中间，且上端均向隔离室C倾斜。隔离室C上端设置冷却装置，冷却装置包括通风机构、热交换机构和出气管，出气管设置在隔离室C上端，所述排气管出口与热交换机构连接。通风机构抽取外界空气经热交换机构冷却后从出气管排入隔离室内，排气管将其余气体从冷却装置冷却后进入隔离室C辅助降温。因为隔离室A、隔离室B设置在柜体两侧易受潮，所以风机将隔离室A、隔离室B内的空气抽入隔离室C内。若隔离室A和隔离室B内的温度高于隔离室C，则风机反转，且随转轴向相对转动，将隔离室C内的冷气从下至上输入隔离室A和隔离室B内，再随产气片的气流向下运动，完全填充隔离室A和隔离室B，达到整体降温的效果。

进一步地，所述开关触头包括动触头和静触头，所述静触头向上凸起，侧边呈半球形凸起，顶部为圆形平面，下端设置绝缘层A。动触头设置与静触头匹配的向下的凹槽B，凹槽B底部为圆形底面，侧壁为半球面，上端设置绝缘层B，动触头与静触头接触时，凹槽B两侧与静触头留有间隙，用于散热。开关触头采用球面和平面共同接触的方式，有利于开关触头的散热和减小开关触头磨损，开关触头表面涂覆抗氧化膜，球形面在外，不易被磨损，平面在内增大接触面积，从而在不影响开关触头接触效率的前提下提高其使用寿命。产气片设置在动触头上端且留有动触头的活动间隙。激光位移传感器为四个，分别设置在凹槽B的底面与半球面接触端的四角，并穿过非绝缘层，在绝缘层B内设置激光位移传感器的电路，其中两组正对静触头圆形平面处，另两组正对静触头半球面与圆形平面的接触端，分别检测易被磨损的交界处和接触压力最大的平面处，这两个区域最能体现开关触头的平整度。激光位移传感器检测和计算静触头的平整度，静触头裸露在外更易磨损，而动触头接触端在凹槽B内部，不易被磨损，所以检测静触头的平整度，并与开关触头的阻值对比，若平整度变化且阻值增大，则判定为静触头平整度缺陷，当开关阻值达到预警值，则需要更换静触头，重新检测阻值达标后再正常使用开关触头。

进一步地，所述微处理器还包括显示端，微处理器根据开关触头以及电器元件在隔离室内位置进行编号并显示在显示端，所述微处理器通过开关触头的阻值和平整度计算开关触头的预期寿命，所述显示端显示开关触头的使用状态、阻值和预期寿命以及开关柜的温度和湿度，用于定期维护和人工维修。维修人员根据显示端显示的开关触头和电器元件编号，对故障零件进行维修更换或定期保养。

进一步地，所述柜体包括替换电路、冲击电路和零序互感器，所述冲击电路与零序互感器电性连接，所述替换电路短接开关触头两端并串联一个临时开关。当开关触头被检测到超出预警温度值或预警寿命值时，微处理器启动替换电路，将开关触头屏蔽，使用临时开关代替，从而保护开关触头，避免其持续发热引起安全故障。冲击电路在开关触头前端或后端串联一个冲击电阻，当零序互感器检测到开关柜发生漏电时，启动冲击电路，由冲击电阻吸收剩余电流，并吸收漏电电流产生的热量。

进一步地，所述微处理器包括预警系统和报警系统，微处理器设定预警温度值、预警阻值和预警湿度值，当电阻测量仪、光纤温度检测计和湿度检测计实际检测值达到预警值时，微处理器根据实际信号给出判定指令切换替换电路、冲击电路或控制风机正反转、冷却装置运行以及开关触头通断，所述报警系统包括断路器，微处理器设定断路温度值、断路湿度值和断路阻值，用于温度、湿度和阻值超出断路温度值、断路湿度值和断路阻值时断开柜体主电路。

进一步地，所述每个隔离室上端两侧分别设置一个声波检测计，所述声波检测计检测放电声波频率，声波检测计与微处理器电性连接，微处理器能够计算两个声波检测计传送的声波信号大小和时间差，用于检测开关柜放电是否异常并定位异常放电位置；所述隔板为双层抽真空板，且两侧表面涂覆隔音材料，减小不同隔离室之间的声波交叉和彼此的影响。当开关柜出现漏电或放电异常时，声波检测计能够检测到异常信号，微处理器根据两个异常信号的前后触发时间差和强弱确定漏电或放电异常区域，并根据该区域的开关触头或电器元件编号在显示端显示位置。方便维修人员及时维修，节省了人工排查风险区域的时间。

进一步地，所述隔离室上端两侧还分别设置转动架、转动电机和激光发生器，所述声波检测计固定安装在转动架上并与转动电机电性连接，所述激光发生器固定安装在声波检测计上，转动电机与微处理器电性连接，微处理器依据声波信号强弱控制转动架转动，使激光发生器指向声波异常区域，所述激光发生器能够发射激光，两激光发生器所发射的激光的交点为放电异常区域。维修人员仅需根据激光交叉处直接确定异常区域，方便维修。

一种基于自主检测的智能开关柜的控制方法：

A.当开关触头持续接触发热时，产气片受热并产生气体，产气片产生气体的过程吸收热量，并由引流条引导气体运动形成向下螺旋运动的气流，部分向上运动的气体受挡板的作用转向下流动，同时微处理器根据湿度和温度值控制风机正反转将湿度高的隔离室气流倾斜向下抽向湿度低的隔离室或将温度低的隔离室气流倾斜向上抽向温度高的隔离室，其中，温度优先级大于湿度；气流同时带动水蒸气向下流动，经过吸湿层去除水蒸气，并通过排气管排出多余气体；

B.当温度达到预警温度值时，冷却装置启动，冷气从隔离室上端进入并进行热交换降低开关触头温度，同时在隔离室下端进行交叉运动，经过吸湿层去除水蒸气并从排气管回到冷却装置内重新冷却后进入隔离室重新参与冷却循环；

C.当部分开关触头达到断路温度值时，微处理器启动替换电路，将开关触头屏蔽，使用临时开关代替开关触头，待开关触头温度降低至预警温度值以内时再重新启动开关触头；当零序互感器检测到开关柜发生漏电或声波检测计检测到异常放电时，启动冲击电路直至剩余电路消失再切换正常电路；

D.当全部开关触头达到断路温度值时，断路器启动，关闭所有开关触头。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1、能够自行检测开关触头的平整度、温度和阻值，全方位避免触头过热并设置替换电路和冲击电路进行开关触头屏蔽和开关柜自我保护，在断开开关触头的同时，使用替换电路，保证开关柜的正常运转，提高开关柜的使用效率，开关柜设置多个隔离室，风险分摊，避免故障完全损坏整个开关柜。

2、隔离室内设置冷却装置、风机、吸湿层和产气片，风机和产气片能够在开关触头过热和受潮的情况下，产生稳定的气流循环，降低隔离室内的温度和湿度，使开关柜在运行时，能够自动调节温湿度，可靠性强。相对传统送风机，产气片散热反应速度更快，且节约能源、气体流动性更强。隔离室彼此湿度和温度能够随气流平均分摊，营造相对干燥和低温的工作环境，减少开关触头的故障率。

3、优化开关触头接触形状，使静触头和动触头接触端不易磨损，且留有散热间隙，绝缘层能够辅助散热并安装检测开关触头平整度的激光位移传感器，在开关触头磨损后能够有效反馈微处理器，并提醒维修人员及时更换，预防开关触头因破损产生大量热烧蚀开关柜。

4、隔离室设置声波检测计，能够自动检测和定位漏电和异常放电区域，方便维修。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一种基于自主检测的智能开关柜的示意图；

图2是本发明一种基于自主检测的智能开关柜产气片的仰视图

图3是本发明一种基于自主检测的智能开关柜开关触头的剖视图；

图4是本发明一种基于自主检测的智能开关柜动触头的仰视图；

图5是本发明一种基于自主检测的智能开关柜的控制方法流程图；

图中：1、柜体，101、隔离室A，102、隔离室B，103、隔离室C，2、开关触头，201、动触头，202、静触头，203、激光位移传感器，204、绝缘层A，205、绝缘层B，3、隔板，4、产气片，401、引流条，5、挡板，6、风机，7、吸湿层，8、排气管，9、冷却装置，10、声波检测计，11、转动架，12、激光发生器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参阅图1-5，本发明提供技术方案：本发明一种基于自主检测的智能开关柜，包括柜体1和安装在柜体1内部的开关触头2以及电器元件，开关触头2控制电器元件连接。柜体1包括两个竖直等距间隔固定在柜体1内部的隔板3、光纤温度检测计、激光位移传感器203、电阻测量仪和微处理器。隔板3将柜体1划分成三个独立的隔离室，分别为设置在柜体1两侧的隔离室A101、隔离室B102和中间的隔离室C103。每个隔离室单独设置一个湿度检测计，用于分别检测各个隔离室的湿度，每个开关触头2上端固定设置一个光线温度检测计，用于检测开关触头2的温度，激光位移传感器203设置在开关触头2内部，用于检测开关触头2的平整度，进而直观表示开关触头2的磨损程度，电阻测量仪串联在开关触头2后端，用于检测开关触头2的电阻值，所述电阻测量仪是万用表。电阻测量仪、光纤温度检测计、激光位移传感器203和湿度检测计与微处理器电性连接，当开关触头2的温度、湿度、阻值超出设定值时，微处理器控制开关触头2断电，防止开关触头2持续受热引发事故，以保护开关柜。

开关触头2上端设置内凹的半球形凹槽A，凹面正对开关触头，并半包裹开关触头，凹槽A内壁以其圆心为中心对称点，对称设置六个曲线形的引流条401，产气片4由产气材料制成，当开关触头2发热时，产气片4产生气体，气体在引流条401的作用下向下螺旋流动，产生流动气体并带走开关触头2产生的热量。产气片4上端设置V型凹槽状的挡板5，阻挡气流向上运动。隔板3中间倾斜设置一个能够正反转的风机6，且风机6上端均向隔离室C103倾斜，倾斜角为15度，风机6左右贯穿隔板3，前后两端设置转轴，转轴连接转动电机，风机6能够相对隔板3左右转动30度，微处理器通过控制风机6的正反转，将湿度高的隔离室气流倾斜向下抽向湿度低的隔离室，或将温度低的隔离室气流倾斜向上抽向温度高的隔离室，从而使湿度和温度平均性下降，有利于快速减少隔离室内的湿气和散热，并产生倾斜流动的气流，辅助水蒸气向下运动，提高除湿效率。柜体1底部设置吸湿层7、排气管8和排水管，吸湿层7为吸湿树脂，吸湿层7下端隔离室彼此接通。吸湿层7连接排水管，排水管将吸湿层7吸收的水分排出。排气管8贯穿柜体1侧面，入口设置在柜体1底部一侧并位于吸湿层7下端，出口设置在柜体1顶部，隔离室的排气管8彼此接通。当产气片4受热产生气体时，受挡板5和气体产生方向影响，气流会向下运动至吸湿层7处，其中水蒸气被吸收，并从排水管排出。在其它实施例中，使用压缩箱、导气管和膨胀开关代替产气片，所述压缩箱内存储压缩的冷空气，并由导气管将冷空气喷洒至开关触头2处，膨胀开关设置在导气管出口靠近开关触头2处，通过设定膨胀开关与温度的比例，确定膨胀开关开启的温度。当开关触头2发热并达到预警温度值时，膨胀开关受热膨胀并开启，冷空气喷洒在开关触头2上降温，当温度降低至安全温度后，膨胀开关收缩并关闭导气管，冷空气不再喷出。

隔离室C103上端设置冷却装置9，冷却装置9包括通风机构、热交换机构和出气管，出气管设置在隔离室C103上端，排气管8出口与热交换机构连接，将隔离室内干燥后多余气体导入冷却机构冷却，再重新参与隔离室内的气体循环。通风机构抽取外界空气经热交换机构冷却后从出气管排入隔离室内，排气管8将其余气体从冷却装置9冷却后进入隔离室C103辅助降温。因为隔离室A101、隔离室B102设置在柜体1两侧易受潮，所以一般情况下风机6正转将隔离室A101、隔离室B102内的空气抽入隔离室C103内，在经过吸湿层7时去除水蒸气。当隔离室C103内的温度或湿度高于隔离室A101或隔离室B102时，微处理器控制风机6反转并将风机6向两端旋转，使隔离室C103内气流从下至上流向隔离室A101或隔离室B102内，再随产气片4的气流向下运动，完全填充隔离室A101和隔离室B102，微处理器控制风机6正反转的优先级温度大于湿度。

开关触头2包括动触头201和静触头202，静触头202向上凸起，侧边呈半球形凸起，顶部为圆形平面，下端设置绝缘层A204。动触头201设置与静触头202匹配的向下的凹槽B，凹槽B底部为圆形底面，侧壁为半球面，上端设置绝缘层B205，动触头201与静触头202接触时，凹槽B两侧与静触头202留有间隙，用于散热。采用球面和平面共同接触，球面在平面侧缘，有利于开关触头2的散热和减小开关触头2磨损，开关触头2表面涂覆抗氧化膜，球形面在外，不易被磨损和氧化，平面在内增大接触面积，从而在不影响开关触头2接触效率的前提下提高其使用寿命。产气片4设置在动触头201上端且留有动触头201的活动间隙。

激光位移传感器203为四个，分别设置在凹槽B的底面与半球面接触端的四角，并穿过非绝缘层，在绝缘层B205内设置激光位移传感器203的电路，其中两组正对静触头202圆形平面处，另两组正对静触头202半球面与圆形平面的接触端，分别检测易被磨损的交界处和接触压力最大的平面处，这两个区域最能体现开关触头2的平整度。激光位移传感器203检测和计算静触头202的平整度，静触头202裸露在外更易磨损，而动触头201接触端在凹槽B内部，不易被磨损，所以只需要检测静触头202的平整度，并与开关触头2的阻值对比，若平整度变化且阻值增大，则判定为静触头202平整度缺陷，当开关阻值达到预警值，则需要更换静触头202，重新检测阻值达标后再正常使用开关触头2。

微处理器还包括显示端，显示端为电脑，微处理器根据开关触头2以及电器元件在隔离室内位置进行编号并显示在显示端，微处理器通过开关触头2的阻值和平整度计算开关触头2的预期寿命，当开关触头2使用时长超过预期寿命时，微处理器自动断开该开关触头2并在显示端显示待更换。显示端显示开关触头2的使用状态、阻值和预期寿命以及开关柜的温度和湿度，用于定期维护和人工维修。维修人员根据显示端显示的开关触头2和电器元件编号，对故障零件进行维修更换或定期保养。

柜体1包括替换电路、冲击电路和零序互感器，冲击电路与零序互感器电性连接，所述替换电路短接开关触头2两端并串联一个临时开关。当开关触头2被检测到超出预警温度值或预警寿命值时，微处理器启动替换电路，将开关触头2屏蔽，使用临时开关代替，从而保护开关触头2，避免其持续发热引起安全故障。冲击电路在开关触头2后端串联一个冲击电阻，当零序互感器检测到开关柜发生漏电时，启动冲击电路，由冲击电阻吸收剩余电流，并吸收漏电电流产生的热量。

微处理器包括预警系统和报警系统，微处理器设定预警温度值、预警阻值和预警湿度值，当电阻测量仪、光纤温度检测计和湿度检测计实际检测值达到预警值时，微处理器根据实际信号给出判定指令切换替换电路、冲击电路或控制风机6正反转、冷却装置9运行以及开关触头2通断。报警系统包括断路器，微处理器设定断路温度值、断路湿度值和断路阻值，当温度、湿度和阻值超出断路温度值、断路湿度值和断路阻值时，断路器自动断开柜体1主电路，防止引发触头烧蚀事故。

每个隔离室上端两侧分别设置一个声波检测计10，声波检测计10能够检测放电声波频率，声波检测计10与微处理器电性连接，微处理器能够计算两个声波检测计10传送的声波信号大小和时间差，用于检测开关柜放电是否异常并定位异常放电位置。隔板3为双层抽真空板，且两侧表面涂覆隔音材料，减小不同隔离室之间的声波交叉和彼此的影响。当开关柜出现漏电或放电异常时，声波检测计10能够检测到异常信号，微处理器根据两个异常信号的前后触发时间差和强弱确定漏电或放电异常区域，并根据该区域的开关触头2或电器元件编号在显示端显示位置。方便维修人员及时维修，节省了人工排查风险区域的时间。

隔离室上端两侧还分别设置转动架11、转动电机和激光发生器12，声波检测计10固定安装在转动架11上并与转动电机电性连接，能够随转动架11转动，激光发生器12通过螺钉螺母固定安装在声波检测计10上，激光发生器12随声波检测器10一起转动，转动电机与微处理器电性连接，微处理器依据声波信号最强位置控制转动架11转动，使声波检测计10指向声波异常区域，激光发生器12随声波检测器一起指向声波异常区域。激光发生器12能够发射激光，两激光发生器12所发射的激光的交点为放电异常区域。维修人员仅需根据激光交叉处直接确定异常区域，方便维修。

一种基于自主检测的智能开关柜的控制方法：

A.当开关触头2持续接触发热时，产气片4受热并产生气体，产气片4产生气体的过程吸收热量，并由引流条401引导气体运动形成向下螺旋运动的气流，部分向上运动的气体受挡板5的作用转向下流动，同时微处理器根据湿度和温度值控制风机6正反转将湿度高的隔离室气流倾斜向下抽向湿度低的隔离室或将温度低的隔离室气流倾斜向上抽向温度高的隔离室，其中，温度优先级大于湿度；气流同时带动水蒸气向下流动，经过吸湿层7去除水蒸气，并通过排气管8排出多余气体；

B.微处理器设定正常温度值为20-30摄氏度，预警温度值为50摄氏度，断路温度值为80摄氏度；当温度在50-80摄氏度时，冷却装置9启动，冷气从隔离室上端进入并进行热交换降低开关触头2温度，同时在隔离室下端进行交叉运动，经过吸湿层7去除水蒸气并从排气管8回到冷却装置9内重新冷却后进入隔离室重新参与冷却循环；

C.当部分开关触头2达到断路温度值时，微处理器启动替换电路，将开关触头2屏蔽，使用临时开关代替开关触头2，待开关触头2温度低于50摄氏度时再重新启动开关触头2；当零序互感器检测到开关柜发生漏电或声波检测计10检测到异常放电时，启动冲击电路直至剩余电路消失再切换正常电路；

D.当全部开关触头2达到断路温度值时，断路器启动，关闭所有开关触头2。

需要说明的是，在本文中，诸如前、后和上、下等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性地包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者还是包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于自主检测的智能开关柜，包括柜体（1）和安装在柜体内部的若干开关触头（2）以及电器元件，所述开关触头（2）控制电器元件连接，其特征在于：所述柜体（1）包括若干隔板（3）、光纤温度检测计、激光位移传感器（203）、电阻测量仪和微处理器；所述隔板（3）竖直设置，将柜体（1）划分成若干独立的隔离室，所述每个隔离室单独设置一个湿度检测计，所述光纤温度检测计设置在开关触头（2）上端，所述激光位移传感器（203）设置在开关触头（2）内部，所述电阻测量仪串联在开关触头（2）前端或后端，用于检测开关触头（2）的电阻值；所述电阻测量仪、光纤温度检测计、激光位移传感器（203）和湿度检测计与微处理器电性连接，所述微处理器能够依据检测数据控制开关触头（2）的通断。

2.根据权利要求1所述的一种基于自主检测的智能开关柜，其特征在于：所述开关触头（2）上端设置产气片（4），所述产气片（4）为内凹半球形凹槽A，凹面正对开关触头（2），并半包裹开关触头（2），凹槽A内壁以其圆心为中心对称点，对称设置若干曲线形引流条（401），产气片（4）由产气材料制成；所述产气片（4）上端设置凹槽状的挡板（5）；所述隔板（3）中间活动设置若干能够正反转的风机（6），所述风机（6）两端设置转轴，转轴连接转动电机，所述风机（6）能够相对转动，并将湿度高的隔离室气流倾斜向下抽向湿度低的隔离室或将温度低的隔离室气流倾斜向上抽向温度高的隔离室；所述柜体（1）底部设置吸湿层（7）、排气管（8）和排水管，吸湿层（7）下端的隔离室彼此接通；所述吸湿层（7）连接排水管，所述排水管将水分排出；所述排气管（8）贯穿柜体（1）侧面，入口设置在柜体（1）底部一侧并位于吸湿层（7）下端，出口设置在柜体（1）顶部，隔离室的排气管（8）彼此接通。

3.根据权利要求2所述的一种基于自主检测的智能开关柜，其特征在于：所述隔离室为三个，包括设置在柜体（1）两侧的隔离室A（101）、隔离室B（102）和中间的隔离室C（103）；所述风机（6）倾斜对称设置在隔板（3）中间，且上端均向隔离室C（103）倾斜；所述隔离室C（103）上端设置冷却装置（9），所述冷却装置（9）包括通风机构、热交换机构和出气管；所述出气管设置在隔离室C（103）上端，所述排气管（8）出口与热交换机构连接。

4.根据权利要求2所述的一种基于自主检测的智能开关柜，其特征在于：所述开关触头（2）包括动触头（201）和静触头（202），所述静触头（202）向上凸起，侧边呈半球形凸起，顶部为圆形平面，下端设置绝缘层A（204）；所述动触头（201）设置与静触头（202）匹配的向下的凹槽B，凹槽B底部为圆形底面，侧壁为半球面，上端设置绝缘层B（205）；动触头（201）与静触头（202）接触时，凹槽B两侧与静触头（202）留有间隙；所述产气片（4）设置在动触头（201）上端且留有动触头（201）的活动间隙；所述激光位移传感器（203）为四个，分别设置在凹槽B的底面与半球面接触端的四角，并穿过非绝缘层，在绝缘层B（205）内设置激光位移传感器（203）的电路，其中两组激光位移传感器（203）正对静触头（202）的圆形平面处，另两组正对静触头（202）的半球面与圆形平面的接触端，激光位移传感器（203）用于检测和计算静触头（202）的平整度。

5.根据权利要求4所述的一种基于自主检测的智能开关柜，其特征在于：所述微处理器还包括显示端，所述微处理器根据开关触头（2）以及电器元件在隔离室内位置进行编号并显示在显示端，所述微处理器能够通过开关触头（2）的阻值和平整度计算开关触头（2）的预期寿命，所述显示端显示开关触头（2）的使用状态、阻值和预期寿命以及开关柜的温度和湿度。

6.根据权利要求1所述的一种基于自主检测的智能开关柜，其特征在于：所述柜体（1）包括替换电路、冲击电路和零序互感器，所述冲击电路与零序互感器电性连接；所述替换电路短接开关触头（2）两端并串联一个临时开关，所述冲击电路在开关触头（2）前端或后端串联一个冲击电阻。

7.根据权利要求5或6所述的一种基于自主检测的智能开关柜，其特征在于：所述微处理器包括预警系统和报警系统，微处理器设定预警温度值、预警阻值和预警湿度值，微处理器根据实际信号给出判定指令切换替换电路、冲击电路或控制风机（6）正反转、冷却装置（9）运行以及开关触头（2）通断，所述报警系统包括断路器，微处理器设定断路温度值、断路湿度值和断路阻值，用于温度、湿度和阻值超出断路温度值、断路湿度值和断路阻值时断开柜体（1）的主电路。

8.根据权利要求6所述的一种基于自主检测的智能开关柜，其特征在于：所述每个隔离室上端两侧分别设置一个声波检测计（10），所述声波检测计（10）能够检测放电声波频率，声波检测计（10）与微处理器电性连接；所述微处理器能够计算两个声波检测计（10）传送的声波信号大小和时间差，用于检测开关柜放电是否异常并定位异常放电位置；所述隔板（3）为双层抽真空板，且两侧表面涂覆隔音材料。

9.根据权利要求8所述的一种基于自主检测的智能开关柜，其特征在于：所述隔离室上端两侧还分别设置转动架（11）、转动电机和激光发生器（12），所述声波检测计（10）固定安装在转动架（11）上并与转动电机电性连接，所述激光发生器（12）固定安装在声波检测计（10）上，转动电机与微处理器电性连接，微处理器依据声波信号强弱控制转动架转动，使激光发生器（12）指向声波异常区域，所述激光发生器（12）能够发射激光，两激光发生器（12）所发射的激光的交点为放电异常区域。

10.一种基于自主检测的智能开关柜的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

A．当开关触头（2）持续接触发热时，产气片（4）受热并产生气体，产气片（4）产生气体的过程吸收热量，并由引流条（401）引导气体运动形成向下螺旋运动的气流，部分向上运动的气体受挡板（5）的作用转向下流动，同时微处理器根据湿度和温度值控制风机（6）正反转将湿度高的隔离室气流倾斜向下抽向湿度低的隔离室或将温度低的隔离室气流倾斜向上抽向温度高的隔离室，其中，温度优先级大于湿度；气流同时带动水蒸气向下流动，经过吸湿层（7）去除水蒸气，并通过排气管（8）排出多余气体；

B．当温度达到预警温度值时，冷却装置（9）启动，冷气从隔离室上端进入并进行热交换降低开关触头（2）温度，同时在隔离室下端进行交叉运动，经过吸湿层（7）去除水蒸气并从排气管（8）回到冷却装置（9）内重新冷却后进入隔离室重新参与冷却循环；

C．当部分开关触头（2）达到断路温度值时，微处理器启动替换电路，将开关触头（2）屏蔽，使用临时开关代替开关触头（2），待开关触头（2）温度降低至预警温度值以内时再重新启动开关触头（2）；当零序互感器检测到开关柜发生漏电或声波检测计检测到异常放电时，启动冲击电路直至剩余电路消失再切换正常电路；

D．当全部开关触头（2）达到断路温度值时，断路器启动，关闭所有开关触头（2）。

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