CN115276245B - 一种具有自动化性能检测功能的柱上开关 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有自动化性能检测功能的柱上开关，涉及柱上开关技术领域，包括馈线监控模块，用于检测和控制柱上开关模块；输入检测调理模块，用于检测输入电流并进信号调理；输出检测调理模块，用于检测输出电流并进行信号调理；变量监测模块，用于进行减法处理和阈值比较处理；漏电量检测模块，用于求得漏电量；智能控制模块，用于接收信号、信息交互和控制相关模块工作。本发明具有自动化性能检测功能的柱上开关由智能控制模块配合输入检测调理模块和输出检测调理模块分别对柱上开关模块的输入电能和输出电能进行检测，并由智能控制模块与馈线监控模块进行信息交互，同时对检测信号进行减法和比较处理，以便获知输出电能的变量情况。
Description
技术领域
本发明涉及柱上开关技术领域，具体是一种具有自动化性能检测功能的柱上开关。
背景技术
柱上开关是用在电线杆上保障用电安全的一类开关，主要作用是隔离电路的高压，是配电网开断和架空线路中重要的设备。传统的柱上开关自动化程度较低，存在较多缺陷，其中馈线监控终端作为柱上开关的监控部分，起到控制柱上开关分闸、合闸和输入输出检测等作用，但其无法对柱上开关进行二次检测，如果馈线监控终端出现故障，容易导致柱上开关出现错误的闭合状态，继而造成严重损失，并且馈线监控终端通常采用独立的故障检测电路完成对柱上开关的不同工作数值的检测和判断，电路较为复杂，故障率高，亟待改进。
发明内容
本发明提供一种具有自动化性能检测功能的柱上开关，以解决上述背景技术中提出的问题。
依据本发明的第一方面，提供一种具有自动化性能检测功能的柱上开关，该具有自动化性能检测功能的柱上开关包括：电源输入模块、馈线监控模块、柱上开关模块、输入检测调理模块、输出检测调理模块、智能控制模块、变量监测模块及漏电量检测模块；
所述电源输入模块，用于接收电能；
所述馈线监控模块，用于通过馈线监控装置检测和控制所述柱上开关模块的输入电压电流、输出电压电流和零序电压，输出控制信号并控制所述柱上开关模块的工作；
所述柱上开关模块，与所述馈线监控模块连接，用于传输所述电源输入模块输出的电能和线路保护；
所述输入检测调理模块，与所述电源输入模块连接，用于检测所述柱上开关模块的输入电流，对输入电流进行降压、稳压、整流和电流转换处理并输出输入电压信号；
所述输出检测调理模块，与所述柱上开关模块连接，用于检测所述柱上开关模块的输出电流，对输出电流进行降压、稳压、整流和电流转换处理并输出输出电压信号；
所述变量监测模块，与所述输入检测调理模块和输出检测调理模块连接，用于将所述输入电压信号和输出电压信号进行减法处理和阈值比较处理并输出比较信号；
所述漏电量检测模块，与所述输入检测调理模块和输出检测调理模块连接，用于对所述输出电压信号进行电能补偿，对补偿后的输出电压信号与所述输入电压信号进行减法处理并输出漏电量信号；
所述智能控制模块，与所述输入检测调理模块、馈线监控模块、输出检测调理模块、变量监测模块和漏电量检测模块连接，用于接收和处理所述输入电压信号、输出电压信号、比较信号和漏电量信号，输出控制信号并控制所述漏电量检测模块的电能补偿工作，并与所述馈线监控模块进行信息交互。
依据本发明的另一方面，所述具有自动化性能检测功能的柱上开关还包括输入保护模块和输出状态显示模块；
所述输入保护模块，用于接收所述电源输入模块输出的电能并进行瞬态电压保护和雷击保护；
所述输出状态显示模块，用于接收所述漏电量检测模块输出的漏电量信号并进行漏电程度显示；
所述输入保护模块与所述电源输入模块和柱上开关模块连接，输出状态显示模块与所述漏电量检测模块连接。
本发明的有益效果是：本发明的具有自动化性能检测功能的柱上开关由智能控制模块配合输入检测调理模块和输出检测调理模块分别对柱上开关模块的输入电能和输出电能进行检测，并由智能控制模块与馈线监控模块进行信息交互，以便获知两个模块是否出现故障，同时通过变量监测模块对输入电压信号和输出电压信号进行减法和比较处理，以便获知输出电能的变量情况，并通过变量监测模块可获知柱上开关是否出现漏电，并由漏电量检测模块获知具体的漏电值，完成对柱上开关工作时的变量检测，提高对柱上开关的性能检测精度，电路结构简单易行，故障率低，稳定可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的具有自动化性能检测功能的柱上开关的原理方框示意图。
图2为本发明实施例提供的具有自动化性能检测功能的柱上开关的电路图。
图3为本发明实施例提供的漏电量检测模块的电路图。
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1，一种具有自动化性能检测功能的柱上开关，包括电源输入模块1、馈线监控模块2、柱上开关模块3、输入检测调理模块4、输出检测调理模块5、智能控制模块6、变量监测模块7、及漏电量检测模块8。
具体地，所述电源输入模块1用于接收电能；馈线监控模块2用于通过馈线监控装置检测和控制所述柱上开关模块3的输入电压电流、输出电压电流和零序电压，输出控制信号并控制所述柱上开关模块3的工作；柱上开关模块3与所述馈线监控模块2连接，用于传输所述电源输入模块1输出的电能和线路保护；输入检测调理模块4与所述电源输入模块1连接，用于检测所述柱上开关模块3的输入电流，将输入电流进行降压、稳压、整流和电流转换处理并输出输入电压信号；输出检测调理模块5与所述柱上开关模块3连接，用于检测所述柱上开关模块3的输出电流，对输出电流进行降压、稳压、整流和电流转换处理并输出输出电压信号；变量监测模块7与所述输入检测调理模块4和输出检测调理模块5连接，用于将所述输入电压信号和输出电压信号进行减法处理和阈值比较处理并输出比较信号；漏电量检测模块8与所述输入检测调理模块4和输出检测调理模块5连接，用于对所述输出电压信号进行电能补偿，对补偿后的输出电压信号与所述输入电压信号进行减法处理并输出漏电量信号；智能控制模块6与所述输入检测调理模块4、馈线监控模块2、输出检测调理模块5、变量监测模块7和漏电量检测模块8连接，用于接收和处理所述输入电压信号、输出电压信号、比较信号和漏电量信号，输出控制信号并控制所述漏电量检测模块8的电能补偿工作，并与所述馈线监控模块2进行信息交互。
进一步地，所述具有自动化性能检测功能的柱上开关还包括输入保护模块9和输出状态显示模块10；
具体地，所述输入保护模块9用于接收所述电源输入模块1输出的电能并进行瞬态电压保护和雷击保护；输出状态显示模块10用于接收所述漏电量检测模块8输出的漏电量信号并进行漏电程度显示；该输入保护模块9与所述电源输入模块1和柱上开关模块3连接，输出状态显示模块10与所述漏电量检测模块8连接。
在本实施例中，上述电源输入模块1用于将电能传输给柱上开关模块3，上述馈线监控模块2可采用专门的馈线监控器完成对柱上开关的控制，上述柱上开关模块3采用柱上开关进行配电保护，在此均不做赘述。
上述输入检测调理模块4和输出检测调理模块5均可采用互感器电路，分别进行输入电能和输出电能的采样，并均由降压电路和运算放大器电路完成对输入信号的处理；上述智能控制模块6可采用但并不限于采用DSP、单片机等微控制器，完成对柱上开关性能的检测；上述变量监测模块7可采用减法电路和比较电路，分别进行输入输出的减法运算和阈值比较控制；上述漏电量检测模块8可采用补偿电路和减法电路计算出漏电值；上述输入保护模块9可采用但并不限于由第一压敏电阻RV1、第二压敏电阻RV2和放电管G1组成的防雷击保护电路；上述输出状态显示模块10可采用功率管电路，根据上述漏电量检测模块8的漏电值调节显示亮度，在此不做赘述。
实施例2
请参阅图2和图3，所述柱上开关模块3包括柱上开关和输出端口；所述输入检测调理模块4包括第一互感器CT1、第一电容C1、第二电容C2及第一变压器W1。
具体地，所述电源输入模块1通过第一互感器CT1连接柱上开关的第一输入端和第二输入端，柱上开关的第一输出端和第二输出端通过所述输出检测调理模块5连接输出端口，第一互感器CT1的第一采样输出端连接第一变压器W1的第一端并通过第二电容C2连接第一变压器W1的第二端和第一电容C1的一端，第一电容C1的另一端连接第一互感器CT1的第二采样输出端，柱上开关的控制端连接所述馈线监控模块2。
在本实施例中，上述第一互感器CT1可选用电流互感器，具体型号不做限定，用于检测输入电能。
进一步地，所述输入检测调理模块4包括第一稳压管VD1、第一整流器T1、第三电容C3、第一电阻R1、第二电阻R2、第一运放OP1及第三电阻R3。
具体地，所述第一稳压管VD1的一端连接第一整流器T1的第三端和所述第一变压器W1的第三端，第一稳压管VD1的另一端连接第一整流器T1的第一端和所述第一变压器W1的第四端，第一整流器T1的第四端连接第三电容C3的一端并通过第一电阻R1连接第一运放OP1的同相端，第一整流器T1的第二端连接第三电容C3的另一端并通过第二电阻R2连接第一运放OP1的反相端和第三电阻R3的一端，第三电阻R3的另一端连接第一运放OP1的输出端。
在本实施例中，上述第一稳压管VD1可选用双向稳压管，具体型号不做限定，用于输入保护；上述第一运放OP1可选用OP07运算放大器，用于将输入的电流信号转换为电压信号。
进一步地，所述输出检测调理模块5包括第二互感器CT2、第四电容C4、第五电容C5、第二变压器W2和信号调理电路。
具体地，所述第二互感器CT2、第四电容C4、第五电容C5和第二变压器W2组成的电路连接结构与所述第一互感器CT1、第一电容C1、第二电容C2、第一变压器W1组成的电路连接结构相同，所述信号调理电路的内部电路连接结构与所述第一稳压管VD1、第一整流器T1、第三电容C3、第一电阻R1、第二电阻R2、第一运放OP1、第三电阻R3组成的电路连接结构相同，信号调理电路的输入端和输出端分别与第二变压器W2的副边绕组和所述智能控制模块6连接。
在本实施例中，上述第二互感器CT2与第一互感器CT1的作用和选型相同，在此不做赘述。
进一步地，所述变量监测模块7包括第五电阻R5、第四电阻R4、第六电阻R6、第七电阻R7、第二运放OP2、第一比较器A1、电压阈值、第九电阻R9、第一电源VCC1、第八电阻R8。
具体地，所述第五电阻R5的一端与所述信号调理电路的输出端连接，第五电阻R5的另一端连接第二运放OP2的反相端并通过第六电阻R6连接第二运放OP2的输出端和第一比较器A1的同相端，第一比较器A1的反相端连接电压阈值，第四电阻R4的一端连接所述第一运放OP1的输出端，第四电阻R4的另一端连接第二运放OP2的同相端并通过第七电阻R7连接地端，第一比较器A1的输出端连接第八电阻R8的一端并通过第九电阻R9连接第一电源VCC1，第八电阻R8的另一端连接所述智能控制模块6。
在本实施例中，上述第二运放OP2可选用LM358运算放大器；上述第一比较器A1可选用LM393比较器；上述电压阈值为流过柱上开关损耗的电能。
进一步地，所述漏电量检测模块8包括第二电源VCC2、第十四电阻R14、第十五电阻R15、可调稳压器U1、第一功率管Q1、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第三运放OP3、第六电容C6、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13。
具体地，所述第二电源VCC2通过第十四电阻R14连接第一功率管Q1的漏极、第十五电阻R15的一端和可调稳压器U1的阴极，第十五电阻R15的另一端连接可调稳压器U1的控制端并通过第十六电阻R16连接可调稳压器U1的阳极和地端，第一功率管Q1的源极连接所述信号调理电路的输入端，第一功率管Q1的栅极连接所述智能控制模块6，第十一电阻R11的一端和第十电阻R10的一端分别连接所述信号调理电路的输出端和第一运放OP1的输出端，第十电阻R10的另一端连接第三运放OP3的反相端并通过第十二电阻R12连接第三运放OP3的输出端，第十一电阻R11的另一端连接第三运放OP3的同相端并通过第十七电阻R17连接地端，第三运放OP3的输出端通过第十三电阻R13连接所述智能控制模块6和第六电容C6的一端，第六电容C6的另一端连接地端。
在本实施例中，上述可调稳压器U1可选用TL431三端集成稳压器；上述第一功率管Q1可选用N沟道增强型MOS管；上述第三运放OP3可选用M358运算放大器。
本发明具有自动化性能检测功能的柱上开关由电源输入模块1接通电能，并将电能由柱上开关输出，其中柱上开关由馈线监控模块2进行控制，输入检测调理模块4和输出检测调理模块5分别通过第一互感器CT1和第二互感器CT2对输入电能和输出电能的检测，并分别对检测的电能进行降压、整流和电流转换处理，以便由智能控制模块6接收、获知输入电能和输出电能的变化量，同时对输入检测调理模块4输出的信号和输出检测调理模块5输出的信号进行减法处理，由于柱上开关的传输消耗，所以减法处理后的信号为一个正值信号，该正值通过第一比较器A1与电压阈值进行比较，当输出高电平时，则说明有柱上开关输出的电能降低了，柱上开关的传输电能所消耗的电能增加，当输出处理后的信号为一个负值信号，第一运放OP1将输出低电平，由智能控制模块6判断为发生漏电，并控制第一功率管Q1的工作，使得对信号调理电路输出的信号进行电压补偿，该补偿的电压为柱上开关传输时所需消耗的电能，补偿后的信号调理电路的输出信号与第一运放OP1输出的信号进行减法处理，以便获知大概的漏电量，并由智能控制模块6调理和接收。
该具有自动化性能检测功能的柱上开关由智能控制模块6配合输入检测调理模块4和输出检测调理模块5分别对柱上开关模块3的输入电能和输出电能进行检测，并由智能控制模块6与馈线监控模块2进行信息交互，以便获知两个模块是否出现故障，同时通过变量监测模块7对输入电压信号和输出电压信号进行减法和比较处理，以便获知输出电能的变量情况，并通过变量监测模块7获知柱上开关是否出现漏电，并由漏电量检测模块8获知具体的漏电值，完成对柱上开关工作时的变量检测，提高对柱上开关的性能检测精度，并且该电路结构简单易行。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种具有自动化性能检测功能的柱上开关，其特征在于：
该具有自动化性能检测功能的柱上开关包括电源输入模块、馈线监控模块、柱上开关模块、输入检测调理模块、输出检测调理模块、智能控制模块、变量监测模块及漏电量检测模块；
所述电源输入模块，用于接收电能；
所述馈线监控模块，用于通过馈线监控装置检测和控制所述柱上开关模块的输入电压电流、输出电压电流和零序电压，输出控制信号并控制所述柱上开关模块的工作；
所述柱上开关模块，与所述馈线监控模块连接，用于传输所述电源输入模块输出的电能和线路保护；
所述输入检测调理模块，与所述电源输入模块连接，用于检测所述柱上开关模块的输入电流，对输入电流进行降压、稳压、整流和电流转换处理并输出输入电压信号；
所述输出检测调理模块，与所述柱上开关模块连接，用于检测所述柱上开关模块的输出电流，对输出电流进行降压、稳压、整流和电流转换处理并输出输出电压信号；
所述变量监测模块，与所述输入检测调理模块和输出检测调理模块连接，用于将所述输入电压信号和输出电压信号进行减法处理得到正值信号，该正值信号与电压阈值进行比较处理并输出比较信号；
所述漏电量检测模块，与所述输入检测调理模块和输出检测调理模块连接，用于对所述输出电压信号进行电能补偿，对补偿后的输出电压信号与所述输入电压信号进行减法处理并输出漏电量信号；
所述智能控制模块，与所述输入检测调理模块、馈线监控模块、输出检测调理模块、变量监测模块和漏电量检测模块连接，用于接收和处理所述输入电压信号、输出电压信号、比较信号和漏电量信号，输出控制信号并控制所述漏电量检测模块的电能补偿工作，并与所述馈线监控模块进行信息交互。
2.根据权利要求1所述的一种具有自动化性能检测功能的柱上开关，其特征在于，所述具有自动化性能检测功能的柱上开关还包括输入保护模块和输出状态显示模块；
所述输入保护模块，用于接收所述电源输入模块输出的电能并进行瞬态电压保护和雷击保护；
所述输出状态显示模块，用于接收所述漏电量检测模块输出的漏电量信号并进行漏电程度显示；
所述输入保护模块与所述电源输入模块和柱上开关模块连接，输出状态显示模块与所述漏电量检测模块连接。
3.根据权利要求1所述的一种具有自动化性能检测功能的柱上开关，其特征在于，所述柱上开关模块包括柱上开关和输出端口；所述输入检测调理模块包括第一互感器、第一电容、第二电容及第一变压器；所述输出检测调理模块包括第二互感器、第四电容、第五电容、第二变压器和信号调理电路；
所述电源输入模块通过第一互感器连接柱上开关的第一输入端和第二输入端，柱上开关的第一输出端和第二输出端通过第二互感器连接输出端口，第一互感器的第一采样输出端连接第一变压器的第一端，同时第一互感器的第一采样输出端通过第二电容分别连接第一变压器的第二端和第一电容的一端，第一电容的另一端连接第一互感器的第二采样输出端，柱上开关的控制端连接所述馈线监控模块。
4.根据权利要求3所述的一种具有自动化性能检测功能的柱上开关，其特征在于，所述输入检测调理模块包括第一稳压管、第一整流器、第三电容、第一电阻、第二电阻、第一运放及第三电阻；
所述第一稳压管的一端连接第一整流器的第三端和所述第一变压器的第三端，第一稳压管的另一端连接第一整流器的第一端和所述第一变压器的第四端，第一整流器的第四端连接第三电容的一端并通过第一电阻连接第一运放的同相端，第一整流器的第二端连接第三电容的另一端并通过第二电阻连接第一运放的反相端和第三电阻的一端，第三电阻的另一端连接第一运放的输出端。
5.根据权利要求4所述的一种具有自动化性能检测功能的柱上开关，其特征在于，所述第二互感器、第四电容、第五电容和第二变压器组成的电路连接结构与所述第一互感器、第一电容、第二电容、第一变压器组成的电路连接结构相同，所述信号调理电路的内部电路连接结构与所述第一稳压管、第一整流器、第三电容、第一电阻、第二电阻、第一运放、第三电阻组成的电路连接结构相同，信号调理电路的输入端和输出端分别与第二变压器的副边绕组和所述智能控制模块连接。
6.根据权利要求5所述的一种具有自动化性能检测功能的柱上开关，其特征在于，所述变量监测模块包括第五电阻、第四电阻、第六电阻、第七电阻、第二运放、第一比较器、电压阈值、第九电阻、第一电源及第八电阻；
所述第五电阻的一端与所述信号调理电路的输出端连接，第五电阻的另一端连接第二运放的反相端并通过第六电阻连接第二运放的输出端和第一比较器的同相端，第一比较器的反相端连接电压阈值，第四电阻的一端连接所述第一运放的输出端，第四电阻的另一端连接第二运放的同相端并通过第七电阻连接地端，第一比较器的输出端连接第八电阻的一端并通过第九电阻连接第一电源，第八电阻的另一端连接所述智能控制模块。
7.根据权利要求5所述的一种具有自动化性能检测功能的柱上开关，其特征在于，所述漏电量检测模块包括第二电源、第十四电阻、第十五电阻、可调稳压器、第一功率管、第十六电阻、第十七电阻、第三运放、第六电容、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻及第十三电阻；
所述第二电源通过第十四电阻连接第一功率管的漏极、第十五电阻的一端和可调稳压器的阴极，第十五电阻的另一端连接可调稳压器的控制端并通过第十六电阻连接可调稳压器的阳极和地端，第一功率管的源极连接所述信号调理电路的输出端，第一功率管的栅极连接所述智能控制模块，第十一电阻的一端和第十电阻的一端分别连接所述信号调理电路的输出端和第一运放的输出端，第十电阻的另一端连接第三运放的反相端并通过第十二电阻连接第三运放的输出端，第十一电阻的另一端连接第三运放的同相端并通过第十七电阻连接地端，第三运放的输出端通过第十三电阻连接所述智能控制模块和第六电容的一端，第六电容的另一端连接地端。
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