CN202276194U - 中压开关柜在线监测装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种中压开关柜在线监测装置。它的开关量监测部件(1)由输入端与柜内的断路器、接地刀和手车的辅助触点信号控制端连接的光电耦合器组成，人体感应监测部件(4)由型号为IRM-2638的红外接收器组成，人机交互部件(12)由接口电路、触摸显示屏、语音芯片、运放器和扬声器组成，后台通讯部件(13)由串行接口485芯片组成，电压监测部件(2)由三相电压互感器的二次侧与第一模数转换器电连接组成，电流监测部件(3)由三相电流互感器的二次侧与第二模数转换器电连接组成，温湿度监控部件(5)由型号为SHT10的数字式温湿度传感器、光电转换器、继电器、风机和加热器组成，单片机(14)的型号为C8051F120。它可广泛地用于中压成套开关设备中。

Description

中压开关柜在线监测装置
技术领域
本实用新型涉及一种监测装置，尤其是一种中压开关柜在线监测装置。
背景技术
在我国的电力系统中，中压开关柜是指3.6～40.5kV电压等级的中压成套开关设备，简称中压开关柜；其内部主要分别置有主母线室、断路器室、电缆室、仪表室。中压开关柜内的一次设备主要有：电压互感器、电流互感器、接地开关、避雷器、隔离开关、断路器、高压带电显示器、主母线和分支母线、绝缘件等；二次设备(指对一次设备进行监察、控制、测量、调整和保护的低压设备)主要有：电压表、电流表、温湿度测量器、节点温度监测器、显示控制器、微机综合保护器等，其大部分安装于中压开关柜的仪表室面板上。如目前系统中正在普遍使用的中压开关柜。但是，这些中压开关柜存在着不足之处，首先，柜中的二次设备如电压表、电流表、温湿度测量器、节点温度监测器、显示控制器等的功能单一，在有限的仪表室面板上安装如此繁多的二次设备，不仅造成了内部的布线复杂，还极易因如此密集的安装而对电力安全操作与运行留下了隐患；其次，这些来自不同厂家的二次设备只是空间上组合在一起，各器件之间的通讯接口和通讯规约没有统一的标准，很难将这些离散器件采集的数据统一接入客户端后台，造成整个开关柜的状态监测象一座“孤岛”，不能满足现今智能电网的需求；再次，柜中的二次设备既无监测断路器、接地刀和手车位置状态的功能，也没有人体接近柜体时的告警功能，不仅遗漏了对这些重要一次设备的实时监测，还忽略了维护人员检修开关柜时的安全隐患。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种结构合理，能接入智能电网的中压开关柜在线监测装置。
为解决本实用新型的技术问题，所采用的技术方案为：中压开关柜在线监测装置包括柜中的电压监测部件、电流监测部件、温湿度监控部件和单片机，特别是，
所述柜中还置有开关量监测部件、人体感应监测部件、人机交互部件和后台通讯部件；
所述开关量监测部件由输入端与柜内的断路器、接地刀和手车的辅助触点信号控制端连接的光电耦合器组成，其输出端与单片机的输入端电连接，用于监测断路器、接地刀和手车的位置状态；
所述人体感应监测部件由型号为IRM-2638的红外接收器组成，其输出端与单片机的输入端电连接；
所述人机交互部件由电连接的接口电路、触摸显示屏、语音芯片、运放器和扬声器组成，其中，触摸显示屏经第一接口电路与单片机电连接，依次电连接的语音芯片、运放器和扬声器经第二接口电路与单片机的输出端电连接，用于通过触摸显示屏显示开关柜内部的一次系统图、各开关的分合状态、三相电压电流值、温湿度数据和文字告警信息，以及输入相应的处理信息，通过语音芯片、运放器和扬声器输出告警语音；
所述后台通讯部件由串行接口485芯片组成，其输入端与单片机的输出端电连接，用于将各部件监测到的数据传送给上位机；
所述电压监测部件由三相电压互感器的二次侧与第一模数转换器电连接组成，其输出端与单片机的输入端电连接；
所述电流监测部件由三相电流互感器的二次侧与第二模数转换器电连接组成，其输出端与单片机的输入端电连接；
所述温湿度监控部件由型号为SHT10的数字式温湿度传感器，以及光电转换器、继电器、风机和加热器组成，其中，数字式温湿度传感器的输出端与单片机的输入端电连接，单片机的输出端经光电转换器与其常开触点分别串接于风机、加热器回路中的继电器连接；
所述单片机的型号为C8051F120。
作为中压开关柜在线监测装置的进一步改进，所述的柜中置有多点测温无线发射部件，其由置于柜内断路器触头、母排和电缆头节点处的温度传感器及与其电连接的无线发射器组成，用于测量断路器触头、母排和电缆头节点处的温度并将其发射出去；所述的柜中置有由型号为IU-R10的无线接收器与第三接口电路电连接组成的多点测温无线接收部件，其输入端与多点测温无线发射部件无线电连接、输出端与单片机的输入端电连接，用于显示断路器触头、母排和电缆头节点处的温度及其48小时内的温度曲线，并于断路器触头、母排和电缆头节点处的温度超标时，分别发出文字、音响告警信号；所述的柜中置有由依次电连接的高频电流互感器、滤波电路、调理电路、运放电路、第三模数转换器组成的电缆局放监测部件，其输出端与单片机的输入端电连接，用于对柜内电缆发生的局部放电现象进行监测、记录和告警；所述的柜中置有由型号为TAD-169的烟雾传感器组成的烟雾监测部件，其输出端与单片机的输入端电连接；所述的柜中置有由光纤传感器与光电转换电路连接组成的弧光监测部件，其输出端与单片机的输入端电连接，用于对柜内发生的弧光放电进行监测、记录和告警；所述的柜中置有由Rogowski线圈电流传感器与第四接口电路电连接组成的断路器寿命监测部件，其输出端与单片机的输入端电连接，用于监测柜内断路器的电寿命；所述的触摸显示屏的型号为DMT80600T080_02WT；所述的三相电压互感器的型号为HPT205NBJ-1；所述的三相电流互感器的型号为HCT916B-1。
相对于现有技术的有益效果是，采用在柜中已有的电压监测部件、电流监测部件、温湿度监控部件和单片机的基础上，再于柜中设置开关量监测部件、人体感应监测部件、人机交互部件和后台通讯部件，其中，开关量监测部件由输入端与柜内的断路器、接地刀和手车的辅助触点信号控制端连接的光电耦合器组成，人体感应监测部件由型号为IRM-2638的红外接收器组成，人机交互部件由电连接的接口电路、触摸显示屏、语音芯片、运放器和扬声器组成，后台通讯部件由串行接口485芯片组成，电压监测部件由三相电压互感器的二次侧与第一模数转换器电连接组成，电流监测部件由三相电流互感器的二次侧与第二模数转换器电连接组成，温湿度监控部件由型号为SHT10的数字式温湿度传感器，以及光电转换器、继电器、风机和加热器组成，单片机的型号为C8051F120的技术方案，既实现了对柜内主要的一次设备的动作位置和运行状态进行有效地显示、监测和控制，如三相交流电压、电流、功率等电量参数的显示和监测，各个开关的分合状态的显示和监测，柜内温湿度的显示、监测和自动控制；又整合了柜中的二次设备，使其小型、集约化，不仅减小了体积，也减少了布线，极大地降低了安装的成本，杜绝了电力安全操作与运行的隐患；还使各个监测部件的输出同归单片机统一处理，除大大地提高了整机智能化的水平、工作的稳定性，以及具有统一的通讯接口和通讯规约标准之外，也易于将其与上位机连接，使电网管理人员及时了解柜内各设备工作的状态，以便及时发现设备缺陷和异常征兆，提前采取预防措施，将“定期检修”变为“状态检修”，大大地降低了维修周期内的设备故障率，保证了设备的安全运行，从而极大地提高了供电的可靠性；更因人体感应监测部件的设置，而确保了维修人员的生命安全。
作为有益效果的进一步体现，一是柜中优选置有由置于柜内断路器触头、母排和电缆头节点处的温度传感器及与其电连接的无线发射器组成的多点测温无线发射部件，以及优选置有由型号为IU-R10的无线接收器与第三接口电路电连接组成的多点测温无线接收部件，利于以最少的布线采集到散布于柜内多处的多个断路器触头、母排和电缆头节点处的温度；二是柜中优选置有其输出端与单片机的输入端电连接的由依次电连接的高频电流互感器、滤波电路、调理电路、运放电路、第三模数转换器组成的电缆局放监测部件，优选置有其输出端与单片机的输入端电连接的由型号为TAD-169的烟雾传感器组成的烟雾监测部件，优选置有其输出端与单片机的输入端电连接的由光纤传感器与光电转换电路连接组成的弧光监测部件，利于及时发现柜内电缆发生的局部放电，柜内的烟雾状态，以及柜内发生的弧光放电现象；三是柜中优选置有其输出端与单片机的输入端电连接的由Rogowski线圈电流传感器与第四接口电路电连接组成的断路器寿命监测部件，利于监测柜内断路器的电寿命；四是触摸显示屏的型号优选为DMT80600T080_02WT，三相电压互感器的型号优选为HPT205NBJ-1，三相电流互感器的型号优选为HCT916B-1，均便于对相应信号的采集。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的优选方式作进一步详细的描述。
图1是本实用新型的一种基本结构示意图。
具体实施方式
参见图1，中压开关柜在线监测装置的构成如下：其由与单片机14电连接的开关量监测部件1、人体感应监测部件4、人机交互部件12、后台通讯部件13、电压监测部件2、电流监测部件3和温湿度监控部件5，以及多点测温无线发射部件6、多点测温无线接收部件7、电缆局放监测部件8、烟雾监测部件9、弧光监测部件10和断路器寿命监测部件11组成。其中，
单片机14起总管作用，它的型号为C8051F120。
开关量监测部件1由其输出端与单片机14的输入端电连接的、输入端与柜内的断路器、接地刀和手车的辅助触点信号控制端连接的光电耦合器组成。
人体感应监测部件4由其输出端与单片机14的输入端电连接的、型号为IRM-2638的红外接收器组成。
人机交互部件12由电连接的接口电路、触摸显示屏、语音芯片、运放器和扬声器组成；其中，触摸显示屏的型号为DMT80600T080_02WT，其经第一接口电路与单片机14电连接，依次电连接的语音芯片、运放器和扬声器经第二接口电路与单片机14的输出端电连接。
后台通讯部件13由其输入端与单片机14的输出端电连接的串行接口485芯片组成。
电压监测部件2由三相电压互感器的二次侧与第一模数转换器电连接组成，其输出端与单片机14的输入端电连接；其中，三相电压互感器的型号为HPT205NBJ-1。
电流监测部件3由三相电流互感器的二次侧与第二模数转换器电连接组成，其输出端与单片机14的输入端电连接；其中，三相电流互感器的型号为HCT916B-1。
温湿度监控部件5由型号为SHT10的数字式温湿度传感器，以及光电转换器、继电器、风机和加热器组成；其中，数字式温湿度传感器的输出端与单片机14的输入端电连接，单片机14的输出端经光电转换器与其常开触点分别串接于风机、加热器回路中的继电器连接。
多点测温无线发射部件6由置于柜内断路器触头、母排和电缆头节点处的温度传感器及与其电连接的无线发射器组成。
多点测温无线接收部件7由型号为IU-R10的无线接收器与第三接口电路电连接组成，其输入端与多点测温无线发射部件6无线电连接、输出端与单片机14的输入端电连接。
电缆局放监测部件8由依次电连接的高频电流互感器、滤波电路、调理电路、运放电路、第三模数转换器组成，其输出端与单片机14的输入端电连接。
烟雾监测部件9由其输出端与单片机14的输入端电连接的、型号为TAD-169的烟雾传感器组成。
弧光监测部件10由光纤传感器与光电转换电路连接组成，其输出端与单片机14的输入端电连接。
断路器寿命监测部件11由Rogowski线圈电流传感器与第四接口电路电连接组成，其输出端与单片机14的输入端电连接。
使用时，本装置中的所有部件在单片机14的总管之下，各司其职，对柜内各种一次设备的运行和位置状态进行监测和/或控制，并于触摸显示屏上显示出来和送往上位机。如：开关量监测部件1监测断路器、接地刀和手车的位置状态；人体感应监测部件4在人员接近时发出告警语音信号；人机交互部件12通过触摸显示屏显示开关柜内部的一次系统图、各开关的分合状态、三相电压电流值、温湿度数据和文字告警信息，以及输入相应的处理信息，通过语音芯片、运放器和扬声器输出告警语音；后台通讯部件13将各部件监测到的数据传送给上位机；电压监测部件2、电流监测部件3监测并显示三相交流电压、电流、功率等电量参数；温湿度监控部件5监测和控制柜内的温度和湿度；多点测温无线发射部件6与多点测温无线接收部件7相配合，监测和显示断路器触头、母排和电缆头节点处的温度及其48小时内的温度曲线，并于断路器触头、母排和电缆头节点处的温度超标时，分别发出文字、音响告警信号；电缆局放监测部件8对柜内电缆发生的局部放电现象进行监测、记录和告警；烟雾监测部件9当柜内出现浓度超标的烟雾时发出告警信号；弧光监测部件10对柜内发生的弧光放电进行监测、记录和告警；断路器寿命监测部件11监测柜内断路器的电寿命。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型的中压开关柜在线监测装置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，倘若对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 (10)

1.一种中压开关柜在线监测装置，包括柜中的电压监测部件(2)、电流监测部件(3)、温湿度监控部件(5)和单片机(14)，其特征在于：
所述柜中还置有开关量监测部件(1)、人体感应监测部件(4)、人机交互部件(12)和后台通讯部件(13)；
所述开关量监测部件(1)由输入端与柜内的断路器、接地刀和手车的辅助触点信号控制端连接的光电耦合器组成，其输出端与单片机(14)的输入端电连接，用于监测断路器、接地刀和手车的位置状态；
所述人体感应监测部件(4)由型号为IRM-2638的红外接收器组成，其输出端与单片机(14)的输入端电连接；
所述人机交互部件(12)由电连接的接口电路、触摸显示屏、语音芯片、运放器和扬声器组成，其中，触摸显示屏经第一接口电路与单片机(14)电连接，依次电连接的语音芯片、运放器和扬声器经第二接口电路与单片机(14)的输出端电连接，用于通过触摸显示屏显示开关柜内部的一次系统图、各开关的分合状态、三相电压电流值、温湿度数据和文字告警信息，以及输入相应的处理信息，通过语音芯片、运放器和扬声器输出告警语音；
所述后台通讯部件(13)由串行接口485芯片组成，其输入端与单片机(14)的输出端电连接，用于将各部件监测到的数据传送给上位机；
所述电压监测部件(2)由三相电压互感器的二次侧与第一模数转换器电连接组成，其输出端与单片机(14)的输入端电连接；
所述电流监测部件(3)由三相电流互感器的二次侧与第二模数转换器电连接组成，其输出端与单片机(14)的输入端电连接；
所述温湿度监控部件(5)由型号为SHT10的数字式温湿度传感器，以及光电转换器、继电器、风机和加热器组成，其中，数字式温湿度传感器的输出端与单片机(14)的输入端电连接，单片机(14)的输出端经光电转换器与其常开触点分别串接于风机、加热器回路中的继电器连接；
所述单片机(14)的型号为C8051F120。
2.根据权利要求1所述的中压开关柜在线监测装置，其特征是柜中置有多点测温无线发射部件(6)，其由置于柜内断路器触头、母排和电缆头节点处的温度传感器及与其电连接的无线发射器组成，用于测量断路器触头、母排和电缆头节点处的温度并将其发射出去。
3.根据权利要求2所述的中压开关柜在线监测装置，其特征是柜中置有由型号为IU-R10的无线接收器与第三接口电路电连接组成的多点测温无线接收部件(7)，其输入端与多点测温无线发射部件(6)无线电连接、输出端与单片机(14)的输入端电连接，用于显示断路器触头、母排和电缆头节点处的温度及其48小时内的温度曲线，并于断路器触头、母排和电缆头节点处的温度超标时，分别发出文字、音响告警信号。
4.根据权利要求1所述的中压开关柜在线监测装置，其特征是柜中置有由依次电连接的高频电流互感器、滤波电路、调理电路、运放电路、第三模数转换器组成的电缆局放监测部件(8)，其输出端与单片机(14)的输入端电连接，用于对柜内电缆发生的局部放电现象进行监测、记录和告警。
5.根据权利要求1所述的中压开关柜在线监测装置，其特征是柜中置有由型号为TAD-169的烟雾传感器组成的烟雾监测部件(9)，其输出端与单片机(14)的输入端电连接。
6.根据权利要求1所述的中压开关柜在线监测装置，其特征是柜中置有由光纤传感器与光电转换电路连接组成的弧光监测部件(10)，其输出端与单片机(14)的输入端电连接，用于对柜内发生的弧光放电进行监测、记录和告警。
7.根据权利要求1所述的中压开关柜在线监测装置，其特征是柜中置有由Rogowski线圈电流传感器与第四接口电路电连接组成的断路器寿命监测部件(11)，其输出端与单片机(14)的输入端电连接，用于监测柜内断路器的电寿命。
8.根据权利要求1所述的中压开关柜在线监测装置，其特征是触摸显示屏的型号为DMT80600T080_02WT。
9.根据权利要求1所述的中压开关柜在线监测装置，其特征是三相电压互感器的型号为HPT205NBJ-1。
10.根据权利要求1所述的中压开关柜在线监测装置，其特征是三相电流互感器的型号为HCT916B-1。
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