CN201663368U - 一种端子箱防凝露控制系统 - Google Patents

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郭俊峰
姜毅
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重庆市电力公司万州供电局
重庆润创科技有限公司
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Abstract

本实用新型公开了一种端子箱防凝露控制系统,包括内温\湿度传感器、外温\湿度传感器、电源模块和中央控制运算模块;其中,中央控制模块包括箱内外温\湿度采集模块、策略运算模块、排气加热驱动模块和上电自检模块;策略运算模块利用箱内外温\湿度采集模块从内温\湿度传感器和外温\湿度传感器采集端子箱内外温、湿度,利用上电自检模块测试风扇和加热器的健康状态,最后利用策略运算模块内设置的防凝露决策方案驱动风扇和加热器进行除凝露处理;本实用新型采用了根据内外温、湿度环境进行决策的策略运算模块,能够在凝露产生前有序地启动排气和加热动作,主动防凝露的方式提高了系统工作可靠性、稳定性。

Description

一种端子箱防凝露控制系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种电力系统变电站设备的防凝露技术领域,具体涉及端子箱防 凝露控制系统。
背景技术
[0002] 室外端子箱管理是变电站设备管理中一个重要方面。在变电站内,昼夜温差大且 空气潮湿的地方,部分端子箱柜体内顶部、内壁均有可能凝结水珠。箱体内的凝露现象将 造成端子间绝缘下降、端子锈蚀、端子排上的二次回路的短路或接地,甚至造成断路器的误 动,危害极大,因此,对端子箱内部进行防凝露控制很有必要。
[0003] 新型高压端子箱内部空间十分紧凑,为保证在高湿地区内部绝缘水平,保证装置 可靠工作,对箱内防潮、防凝露提出了更高的要求。目前,我国端子箱的防潮保护主要有从 两方面入手,一是从物理结构上实施保护,如:通过在端子箱外设置额外保护箱体,在端子 箱内设置露水隔断保护装置,在箱体内加橡胶密封条等;另一措施是通过排气加温装置对 端子箱进行除湿操作。措施一,由于额外箱体同样存在与端子箱相似的老化、内部隔断保护 装置也在只是对可以考虑到的箱体内外部实行局部防潮保护,对于湿度较大的室外环境物 理上的阻断依然无法确保低温潮湿下潮湿空气向端子箱体内的侵入。目前的措施二的排气 加温为非智能化装置,多数装置在端子箱内局部已有结露现象才启动排气、加热去湿;非智 能化去凝露装置在启动排气和加热装置去湿时缺乏策略化方法,无法根据端子箱内外环境 有序地安排排气、加热的时间、时机、顺序、和强度;更恶化的是长期箱内凝露、灰尘等污染 降低了传感器的灵敏度,致使凝露控制器作用失灵,给开关设备的安全带来威胁。目前的放 凝露控制器均是采用单一凝露传感器,通过检测凝露测试电阻的大小来感知或预知是否发 生凝露,再进行简单的排气和加热处理。
实用新型内容
[0004] 有鉴于此,为了解决上述问题,本实用新型提出了一种端子箱防凝露控制系统,能 够根据端子箱内外环境有序地安排排气和加热的时间、时机、顺序和强度,智能地在凝露形 成前启动去湿功能来阻断箱内潮湿环境。
[0005] 本实用新型的目的是这样实现的:一种端子箱防凝露控制系统,包括内温\湿度 传感器、外温\湿度传感器、电源模块、中央控制运算模块、排气装置和加热器;内温\湿度 传感器和外温\湿度传感器的信号输出端与中央控制运算模块的信号输入端电连接,中央 控制运算模块的控制输出端与排气装置和加热器的控制输入端电连接;电源模块的电源输 出端与中央控制运算模块、内温\湿度传感器、外温\湿度传感器和排气装置的电源输入端 电连接。
[0006] 进一步:所述中央控制运算模块包括箱内外温\湿度采集模块、策略运算模块、排 气加热驱动模块和上电自检模块;所述内外温\湿度采集模块的信号输入端与内温\湿度 传感器和外温\湿度传感器的信号输出端电连接,内外温\湿采集模块的信号输出端与策略运算模块的信号输入端电连接,策略运算模块的控制输出端与排气加热驱动模块的控制 输入端电连接;所述排气加热驱动模块的控制输出端分别与排气装置和加热器的控制输入 端电连接;排气装置和加热器的工作状态信号输出端与上电自检模块的工作状态信号输入 端电连接,上电自检模块的工作状态信号输出端与策略运算模块的工作状态信号输入端电 连接;
[0007] 进一步:所述外温\湿度传感器和内温\湿度传感器是SHTll ;
[0008] 进一步:所述电源模块包括电源芯片AS1117 ;
[0009] 进一步:中央控制运算模块是STM32F103单片机芯片;
[0010] 进一步:所述排气装置为风扇;
[0011] 进一步:风扇、加热器带有上电检测电路;
[0012] 进一步:加热器为远红外加热装置,加热器内设两个档次加热电路;
[0013] 进一步:电源模块内设电源转换电路、滤波、防雷电路。
[0014] 本实用新型的有益效果是:根据凝露发生和预防机理,通过采集端子箱箱内、箱外 的温、湿度来控制箱内温、湿度,预防凝露的发生。系统的中央控制运算模块采用经验公式 计算出箱内露点,获得控制的基本判决条件;然后,根据箱内外温、湿度之间的差,再进行条 件判决,确定排气加热的时间、时机和强度,从而破坏露点产生的条件,主动防凝露。在凝露 发生前启动排气加热,减少了设备的无效使用时间,并提高工作效率,提高端子箱防凝露控 制器的可靠性和工作寿命,降低了 30-40%的能耗。系统为全自动化、智能化操作,不用人为 干预,工作可靠,稳定连续工作时间长,具有系统故障自恢复功能。
附图说明
[0015] 为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本实用 新型作进一步的详细描述:
[0016] 图1示出了端子箱防凝露控制系统的结构示意图;
[0017] 图2示出了端子箱防凝露控制系统的工作流程图;
[0018] 图3示出了端子箱中央控制运算模块的防凝露策略图。
具体实施方式
[0019] 以下将对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。
[0020] 本实用新型包括传感器模块、电源模块、中央控制运算模块、排气装置和加热器, 如图1所示。
[0021] 温\湿传感器是一体化结构,温\湿度传感器型号为SHTll ;可测温度范围 为-40-125度,精度0. 1摄氏度,湿度测量范围为0-100%,精度为1 % ;使用SHTll传感器采 集温度湿度,其温度线形很好,可以直接转换输出。本实用新型采用内温\湿传感器和外温 \湿传感器,内温\湿传感器用于设置于端子箱内,外温\湿传感器用于设置于端子箱外。
[0022] 中央控制运算模块包括内外温\湿度采集模块、策略运算模块、排气加热驱动模 块和上电自检模块;中央控制运算模块采用STM32F103单片机芯片,完成温、湿度信号采 集,排气加热单元的控制,同时完成系统控制的条件判定与策略实现。本实用新型的中央控 制运算模块用于设置于端子箱内。
4[0023] 排气装置为风扇,风扇型号为KDE0504PKB2,功率1W,排风量达到9CFM,通过计算 得知其能够在10分钟之内完成一个容积为5m3的端子箱的空气交换。本实用新型的风扇 用于设置在端子箱一侧壁,侧壁上对应开有通风口。
[0024] 加热器利用市电供电,采用远红外加热装置,远红外加热与传统的蒸汽、热风和电 阻等加热方法相比,具有加热速度快、设备占地面积小、费用低和加热效率高等许多优点。 用它代替电加热,可节电30%左右。加热器采用额定功率分别为60和120W的两路加热,可 以根据不同需要组合为三个等级的加热强度。本实用新型加热器用于设置在端子箱内。
[0025] 电源采用市电供电,市电电压经电源内AC-DC电源转换电路获得+5V工作电压, +5V工作电压经过电源内的低压差的LDO电源芯片AS1117得到3. 3V电压作为整个系统的 主要工作电压;电源向系统的中央控制运算模块STM32F103,风扇,内温\湿度传感器和外 温\湿度传感器供电;电源内设置有滤波、防雷电路。电源用于设置在端子箱内。
[0026] 如图2所示,端子防凝露控制系统上电后,上电自检模块通过风扇和加热器的检 测电路检测风扇和加热器的故障,将检测信息输入策略运算控制模块判断是否可进入凝露 检测阶段;如无故障,系统启动内外温\湿度采集模块从内温\湿度传感器和外温\湿度传 感器分别采集端子箱的内、外温湿度;内外温\湿度采集模块将温、湿度信息传入策略运算 模块进行决策,策略运算模块利用内设的防凝露策略判断是否是凝露产生前的临界状态, 如果是,则给排气加热驱动模块信号,通过排气加热模块启动加热器和风扇进行箱体内排 湿处理。
[0027] 策略运算模块的防凝露策略如图3所示,Sl表示端子箱内湿度,S2表示端子箱外 湿度,Tl表示端子箱内温度,T2表示端子箱外温度。
[0028] 系统每1分钟采集一次端子箱内外温、湿度,将湿度作为第一判定条件,分为大于 85%、85%和70%之间和小于70%三种情况,根据控制策略结合温度进行相应的控制排气 与加热。对于箱内湿度大于85%的情况,系统启动加热器加热30分钟,然后通过内温\湿 度传感器和外温\湿度传感器获取端子箱内、外湿度,如果内湿度大于外湿度,则启动加热 器和风扇加热排气30分钟。对于端子箱内湿度大于70%的情况,系统启动内温\湿度传感 器和外温\湿度传感器获取端子箱内、外温度,如果端子箱内温度小于端子箱外温度,则启 动加热器加热30分钟,然后获取端子箱体内、外湿度,如果端子箱体内湿度大于外湿度,则 启动加热器和排气装置加热排气30分钟。对于箱内湿度小于70%的情况,如果端子箱内温 度小于端子箱外温度,则启动缓加热60分钟。鉴于一般自然规律,当温度高于55度时,端子 箱内肯定不会发生凝露现象,因此,设定在高于55度时停止加热程序。当温度低于0度时, 为了防止凝露结冰,应该进行60分钟的缓慢加热操作,在缓加热过程中假如出现湿度大于 70%情况,则停止动作,若是外部湿度较低的话,则进行排气操作。
[0029] 以上所述仅为本实用新型的优选实施例,并不用于限制本实用新型,显然,本领域 的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样, 倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内,则 本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

  1. 一种端子箱防凝露控制系统,其特征在于:包括内温\湿度传感器、外温\湿度传感器、电源模块、中央控制运算模块、排气装置和加热器;内温\湿度传感器和外温\湿度传感器的信号输出端与中央控制运算模块的信号输入端电连接,中央控制运算模块的控制输出端与排气装置和加热器的控制输入端电连接;电源模块的电源输出端与中央控制运算模块、内温\湿度传感器、外温\湿度传感器和排气装置的电源输入端电连接。
  2. 2.如权利要求1所述的端子箱防凝露控制系统,其特征在于:所述中央控制运算模块 包括箱内外温\湿度采集模块、策略运算模块、排气加热驱动模块和上电自检模块;所述内 外温\湿度采集模块的信号输入端与内温\湿度传感器和外温\湿度传感器的信号输出端 电连接,内外温\湿采集模块的信号输出端与策略运算模块的信号输入端电连接,策略运 算模块的控制输出端与排气加热驱动模块的控制输入端电连接;所述排气加热驱动模块的 控制输出端分别与排气装置和加热器的控制输入端电连接;排气装置和加热器的工作状态 信号输出端与上电自检模块的工作状态信号输入端电连接,上电自检模块的工作状态信号 输出端与策略运算模块的工作状态信号输入端电连接。
  3. 3.如权利要求1所述的端子箱防凝露控制系统,其特征在于:所述外温\湿度传感器 和内温\湿度传感器是SHTl 1。
  4. 4.如权利要求1所述的端子箱防凝露控制系统,其特征在于:所述电源模块包括电源 芯片 AS1117。
  5. 5.如权利要求1所述的端子箱防凝露控制系统,其特征在于:中央控制运算模块是 STM32F103单片机芯片。
  6. 6.如权利要求1所述的端子箱防凝露控制系统,其特征在于:所述排气装置为风扇。
  7. 7.如权利要求6所述的端子箱防凝露控制系统,其特征在于:风扇、加热器带有上电检 测电路。
  8. 8.如权利要求1所述的端子箱防凝露控制系统,其特征在于:加热器为远红外加热装 置,加热器内设两个档次加热电路。
  9. 9.如权利要求1所述的端子箱防凝露控制系统,其特征在于:电源模块内设电源转换 电路、滤波、防雷电路。
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