CN204348051U - 可扩展的变电站失电报警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可扩展的变电站失电报警装置，包括单片机单元、无线报警单元、本地报警单元、回铃检测单元、和变电站失电检测单元相连的级联扩展单元以及电源单元，级联扩展单元、无线报警单元、本地报警单元分别和单片机单元相连，回铃检测单元既和单片机单元相连又和无线报警单元相连。使用本实用新型，变电站失电或缺相时，既能通过无线网络进行电话和短信报警，又能进行本地的声光报警，便于相关人员及时作出处理。本装置可独立运行，支持通道任意配置和扩展，增强了报警装置的适配性、扩展性，连接方便，大大减少出线柜特别多的运用场景下的成本，加快市场化推广。

Description

可扩展的变电站失电报警装置

技术领域

本实用新型涉及电力设备领域，尤其涉及一种可扩展的变电站失电报警装置。

背景技术

传统的配电房，一般都通过专人值班或定时巡检的方式进行现场监管，存在监管实时性差的缺陷，无远程监测功能，一旦发生故障或其他异常情况，无法第一时间了解故障源，及时做出响应。随着通信技术的发展及运用，推进了配电房的无人值守的改革，目前能够将各变电站的运行状态、故障情况通过无线网络实时传送，进行集中监测、集中维护。但是，现有的变电站失电报警装置需要下位机采集端与上位机汇集端配套使用，并且不支持扩展，在需要监测特别多的开关柜的时候，难以实现用较低的成本完成这个变电站监测系统的搭建。

发明内容

本实用新型为了克服现有技术的不足，提供一种可扩展的变电站失电报警装置，其可独立运行，并且支持通道任意配置和扩展，增强了报警装置的适配性、扩展性，大大减少出线柜特别多的运用场景下的成本，加快变电站失电报警装置的市场化推广。

本实用新型另一目的是提供一种可扩展的变电站失电报警装置，其既能远程报警又能本地报警，还能通过回铃检测，确保报警的可靠性。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本实用新型包括单片机单元、无线报警单元及和变电站失电检测单元相连的级联扩展单元以及为整个可扩展的变电站失电报警装置提供工作电压的电源单元，级联扩展单元、无线报警单元分别和单片机单元相连。变电站失电检测单元检测变电站、配电房是否缺相、失电，并把检测信号通过级联扩展单元输送给单片机单元，再由单片机单元输出控制信号给无线报警单元，控制无线报警单元是否通过无线网络进行远程报警。本实用新型可独立运行，通过级联扩展单元连接变电站失电检测单元，支持通道任意配置和扩展，增强了报警装置的适配性、扩展性，连接方便，减少成本。本实用新型运用无线电通讯技术，将各个变电站的运行状态通过无线网络进行传输，由服务器端进行数据处理，实现集中监测，实行远程监测功能，便于配电房的监管维护。

作为优选，所述的可扩展的变电站失电报警装置包括本地报警单元，本地报警单元和所述的单片机单元相连。当变电站缺相或失电时，单片机单元既能启动无线报警单元进行远程报警又能启动本地报警单元进行本地报警，无线远程报警便于相关人员第一时间获知报警，本地报警便于在变电站、配电房现场更快地辨别出具体故障线路，提高报警可靠性，便于相关人员及时作出处理。

作为优选，所述的可扩展的变电站失电报警装置包括回铃检测单元，回铃检测单元既和所述的单片机单元相连又和所述的无线报警单元相连。回铃检测单元检测无线报警单元呼出报警信号后是否有回铃音，在回铃检测未通过时，单片机单元将启动重拨控制，继续控制无线报警单元，连续发送报警信号直至报警信号正常发出，确保无线报警信号的可靠性。

作为优选，所述的电源单元包括充电电池和欠压检测电路，欠压检测电路的输入端和充电电池相连，欠压检测电路的输出端和所述的单片机单元相连。欠压检测电路检测充电电池的电量是否足够，并将检测信号输送给单片机单元。一旦电量低于设定值，则单片机单元输出控制信号启动无线报警和本地报警。

作为优选，所述的可扩展的变电站失电报警装置包括开关机控制单元，开关机控制单元的一端和所述的单片机单元相连，开关机控制单元的另一端和所述的电源单元相连。当本装置的工作电源电压不足够时，单片机单元在启动报警的同时，输出控制信号给开关机控制单元，由开关机控制单元关闭电源单元输出电压，使本装置自动关机，等待再次来电，来电时自动开机，并发送正常开机运行信息。

作为优选，所述的单片机单元包括单片机U1，单片机U1采用STC12C5608AD单片机，所述的无线报警单元包括电话短信通信模块U2，电话短信通信模块U2采用MG2639-V3通信模块，所述的级联扩展单元包括稳压管DW451、电阻R451和电容C452；电阻R451的一端接电压+5V，电阻R451的另一端和稳压管DW451的负极相连，稳压管DW451的正极接地，电容C452和稳压管DW451并联，稳压管DW451的负极既和所述的变电站失电检测单元的输出端相连又和单片机U1的18脚相连；单片机U1的3脚、2脚分别和电话短信通信模块U2的15脚、16脚相连，电话短信通信模块U2的24脚经电阻R902接地，电话短信通信模块U2的6脚既接电压+3.6V又经电容C305和电容C306的并联电路接地，电话短信通信模块U2的14脚、11脚、12脚、13脚分别和SIM卡的C1脚、C2脚、C3脚、C6脚相连，SIM卡的C6脚经电阻R901和SIM卡的C1脚并接再经电容C903接地，电话短信通信模块U2的1脚、3脚、5脚及28脚均接地。当变电站失电或缺相时，通过电话短信通信模块进行电话和短信报警，将报警信号以电话的形式拨打到设定电话上或发送报警短信给设定的手机上，便于相关人员第一时间获知报警，及时作出处理。电话呼叫报警号码及短信报警发送号码还可以由指定权限的号码进行远程修改，有权限的号码发送指定的短信格式，报警装置接收到符合规定的短信后进行确认，修改完成后，发送短信至指定号码进行确认。本技术方案实现方便，性能可靠。

作为优选，所述的可扩展的变电站失电报警装置包括和所述的单片机单元相连的本地报警单元，本地报警单元包括发光二极管D601和蜂鸣器B601，发光二极管D601的正极接电压+5V，发光二极管D601的负极经电阻R604和单片机U1的8脚相连，蜂鸣器B601的正极接电压+5V，蜂鸣器B601的负极和场效应管Q601的漏极相连，场效应管Q601的源极接地，场效应管Q601的栅极和单片机U1的9脚相连。当变电站失电或缺相时，还能进行本地报警。本地报警通过发光二极管和蜂鸣器实现声光双重报警，提高报警可靠性。

作为优选，所述的可扩展的变电站失电报警装置包括回铃检测单元，回铃检测单元包括回铃检测芯片U3，回铃检测芯片U3采用LM567通用锁相环电路音调译码器，回铃检测芯片U3的8脚既和单片机U1的13脚相连又经电阻R505接电压+5V，回铃检测芯片U3的5脚经可变电阻RW501和电阻R302的串联电路与回铃检测芯片U3的6脚相连，回铃检测芯片U3的1脚、2脚分别经电容C501、电容C502接地，回铃检测芯片U3的7脚接地，回铃检测芯片U3的3脚经电容C504与电阻R503的串联电路和电解电容C909的负极相连，电解电容C909的正极和电话短信通信模块U2的18脚相连，回铃检测芯片U3的4脚接电压+5V，电话短信通信模块U2的7脚和场效应管Q602的栅极相连，场效应管Q602的源极接地，场效应管Q602的漏极经电阻R605和发光二极管D602的负极相连，发光二极管D602的正极接电压+5V。回铃检测单元检测无线报警单元呼出报警信号后是否有回铃音，通过发光二极管D602指示回铃状态。在回铃检测未通过时，单片机单元将启动重拨控制，继续控制无线报警单元，连续发送报警信号直至报警信号正常发出，确保无线报警信号的可靠性。

本实用新型的有益效果是：变电站失电或缺相时以及本装置工作电压不足时，既能通过无线网络进行远程报警，又能进行本地的声光报警，便于相关人员及时作出处理。本装置可独立运行，通过级联扩展单元连接变电站失电检测单元，支持通道任意配置和扩展，增强了报警装置的适配性、扩展性，连接方便，减少成本。

附图说明

图1是本实用新型的一种电路原理连接结构框图。

图2是本实用新型的一种电路原理图。

图3是本实用新型中变电站失电检测单元的一种电路原理图。

图中1.单片机单元，2.无线报警单元，3.级联扩展单元，4.电源单元，5.变电站失电检测单元，6.本地报警单元，7.回铃检测单元，8.充电电池，9.欠压检测电路，10.开关机控制单元。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的可扩展的变电站失电报警装置，如图1所示，包括单片机单元1、无线报警单元2、本地报警单元6、回铃检测单元7、开关机控制单元10及和变电站失电检测单元5相连的级联扩展单元3以及为整个可扩展的变电站失电报警装置提供工作电压的电源单元4，级联扩展单元3、无线报警单元2、本地报警单元6分别和单片机单元1相连，回铃检测单元7既和单片机单元1相连又和无线报警单元2相连，开关机控制单元10的一端和单片机单元1相连，开关机控制单元10的另一端和电源单元4相连。本实施例中，电源单元4包括充电电池8和欠压检测电路9，欠压检测电路9的输入端和充电电池8相连，欠压检测电路9的输出端和单片机单元1相连。

如图2所示，单片机单元1包括单片机U1，单片机U1采用STC12C5608AD单片机；无线报警单元2包括电话短信通信模块U2，电话短信通信模块U2采用MG2639-V3通信模块，电话短信通信模块U2上连接有天线E31；本地报警单元6包括发光二极管D601和蜂鸣器B601；回铃检测单元7包括回铃检测芯片U3，回铃检测芯片U3采用LM567通用锁相环电路音调译码器；级联扩展单元3包括稳压管DW451、电阻R451和电容C452。变电站失电检测单元5的具体电路如图3所示，变电站失电检测单元5连接的是一路完整的三相电源，检测三相电源是否缺相或失电，检测到的信号经光耦U6输出信号J12给级联扩展单元3。如图2所示，级联扩展单元3中，电阻R451的一端接电压+5V，电阻R451的另一端和稳压管DW451的负极相连，稳压管DW451的正极接地，电容C452和稳压管DW451并联，稳压管DW451的负极既和光耦U4输出的信号J12相连又和单片机U1的18脚相连。单片机U1的3脚、2脚分别和电话短信通信模块U2的15脚、16脚相连，电话短信通信模块U2的24脚经电阻R902接地，电话短信通信模块U2的6脚既接电压BAT+又经电容C305和电容C306的并联电路接地，电话短信通信模块U2的14脚、11脚、12脚、13脚分别和SIM卡的C1脚、C2脚、C3脚、C6脚相连，SIM卡的C6脚经电阻R901和SIM卡的C1脚并接再经电容C903接地，电话短信通信模块U2的1脚、3脚、5脚及28脚均接地。回铃检测芯片U3的8脚既和单片机U1的13脚相连又经电阻R505接电压+5V，回铃检测芯片U3的5脚经可变电阻RW501和电阻R302的串联电路与回铃检测芯片U3的6脚相连，回铃检测芯片U3的1脚、2脚分别经电容C501、电容C502接地，回铃检测芯片U3的7脚接地，回铃检测芯片U3的3脚经电容C504与电阻R503的串联电路和电解电容C909的负极相连，电解电容C909的正极和电话短信通信模块U2的18脚相连，回铃检测芯片U3的4脚接电压+5V，电话短信通信模块U2的7脚和场效应管Q602的栅极相连，场效应管Q602的源极接地，场效应管Q602的漏极经电阻R605和发光二极管D602的负极相连，发光二极管D602的正极接电压+5V。本地报警单元6中，发光二极管D601的正极接电压+5V，发光二极管D601的负极经电阻R604和单片机U1的8脚相连，蜂鸣器B601的正极接电压+5V，蜂鸣器B601的负极和场效应管Q601的漏极相连，场效应管Q601的源极接地，场效应管Q601的栅极和单片机U1的9脚相连。

本实施例中，电源单元包括开关电源模块U5、充电电池B301和电池升压芯片U4，开关机控制单元10包括三极管Q223。开关电源模块U5的输入端接220V市电电压，开关电源模块U5的输出端接充电电池B301，三极管Q223的集电极和充电电池B301的正极BAT+相连，三极管Q223的发射极和电池升压芯片U4的输入端相连，电池升压芯片U4的输出端输出+5V电压，三极管Q223的基极经电阻R230和电阻R243的串联电路接地，电阻R230和电阻R243的并接点与单片机U1的6脚相连。

单片机负责各个单元的协调工作，首先，开机过程，在上电开机后，单片机上电，外围电路并未投入工作，在检测到电源正常、外围输入输出接口正常后进入开机程序，开机时首先开启无线报警单元，无线报警单元的开启需要有一个联网过程，延时一段时间后检测网络是否注册成功，成功连接后，向服务器发送开机成功短消息，检测外围输入信号，本地报警单元的蜂鸣器和发光二极管发出心跳指示，表示工作正常。当输入通道级联扩展单元出现异常信号，即变电站失电检测单元检测到变电站失电或缺相时，单片机控制无线报警单元向预设的号码发送报警短消息并拨打报警电话。服务器在接收到报警呼入时并不摘机通讯，不产生通讯费，对呼入的通道，稍作延时后挂机，防止长时间占用呼入通道；服务器收到有效报警后，根据预设的步骤，记录报警，通过GPS查询就近工作人员，发送异常处理工作单。本装置的充电电池作为备用电池，便于外界断电时仍能正常工作，进行正常报警。

服务器端：定时巡检各报警装置是否在线，是否有异常离线。服务器向报警装置发送拨号指令对预设号码组进行拨打电话，呼出后检测是否有回铃音，当有回铃音时判断为报警装置在线，当达到30秒以上未检测到回铃音时，判断为报警装置已离线，再次呼叫确认，二次确认后判断是否离线，离线时服务器根据预设的步骤，记录报警，通过GPS查询就近工作人员，发送异常处理工作单。

报警装置工作电源失电处理过程：当本装置工作电源失电后，通过无线报警单元向服务器发送报警信号，报警发送成功后进入本地报警模式，报警时间数小时，如本地报警过程中恢复供电，报警装置自动恢复到正常工作状态；当到达关机设定时间依然未能恢复供电时，报警装置进入关机步骤，通过开关机控制单元关闭整机工作电源；当关机后工作电源恢复时，报警装置进入重新开机运行步骤，开机完成后发送开机成功短消息给服务器。

变电站告警具体工作过程：

1.变电站缺相。变电站失电检测单元连接的是一路完整的三相电源UA、UB、UC和UN。正常时，三相电源向电容器充电，电容器由稳压二极管限制最高电压，达到稳压值后保持稳定，输出三极管Q102截止，光耦U6输出未驱动，相当于输出的空接点J12开路。当其中的一相电源异常失电时，对应相电压下降，拉低三极管基极电位，驱动三极管Q102导通，这时光耦U6驱动导通，该信号输入给单片机U1的18脚，单片机检测到该管脚的电位变化后作出判断，确认为变电站缺相，输出控制信号启动远程报警和本地报警。

2.变电站三相同时失电。当三相全失电时，三相电位同时降低，变电站失电检测回路形成与门结构，此时电容器容量较大，在小电流放电时，能提供十几秒的驱动电量，失电时，三极管Q102导通，光耦U6导通，光耦输出信号给单片机U1的18脚，单片机U1检测到该管脚的电位变化后作出判断，确认为变电站失电，输出控制信号启动远程报警和本地报警。

远程报警的报警形式为向设定号码进行电话、短信报警，本地报警的报警形式采用声光双重报警。电话、短信报警便于相关人员第一时间获知报警，本地声光报警便于相关人员到达变电站、配电房现场可以更快地辨别出具体故障线路，提高报警可靠性，便于相关人员及时作出处理。

本实用新型通过光电隔离器和级联扩展单元相连，其最大特点是支持即插即用，有很好的自适应性及可扩展性。设置开关机控制单元，方便装置在工作电压不足的情况下自动关机。另外本实用新型的单片机内置看门狗程序及周期自复位程序，自复位时间用户可根据不同使用环境自主设置，大大提高装置运行的稳定性。

Claims (8)

1.一种可扩展的变电站失电报警装置，其特征在于包括单片机单元(1)、无线报警单元(2)及和变电站失电检测单元(5)相连的级联扩展单元(3)以及为整个可扩展的变电站失电报警装置提供工作电压的电源单元(4)，级联扩展单元(3)、无线报警单元(2)分别和单片机单元(1)相连。

2.根据权利要求1所述的可扩展的变电站失电报警装置，其特征在于包括本地报警单元(6)，本地报警单元(6)和所述的单片机单元(1)相连。

3.根据权利要求1或2所述的可扩展的变电站失电报警装置，其特征在于包括回铃检测单元(7)，回铃检测单元(7)既和所述的单片机单元(1)相连又和所述的无线报警单元(2)相连。

4.根据权利要求1或2所述的可扩展的变电站失电报警装置，其特征在于所述的电源单元(4)包括充电电池(8)和欠压检测电路(9)，欠压检测电路(9)的输入端和充电电池(8)相连，欠压检测电路(9)的输出端和所述的单片机单元(1)相连。

5.根据权利要求4所述的可扩展的变电站失电报警装置，其特征在于包括开关机控制单元(10)，开关机控制单元(10)的一端和所述的单片机单元(1)相连，开关机控制单元(10)的另一端和所述的电源单元(4)相连。

6.根据权利要求1所述的可扩展的变电站失电报警装置，其特征在于所述的单片机单元(1)包括单片机U1，单片机U1采用STC12C5608AD单片机，所述的无线报警单元(2)包括电话短信通信模块U2，电话短信通信模块U2采用MG2639-V3通信模块，所述的级联扩展单元(3)包括稳压管DW451、电阻R451和电容C452；电阻R451的一端接电压+5V，电阻R451的另一端和稳压管DW451的负极相连，稳压管DW451的正极接地，电容C452和稳压管DW451并联，稳压管DW451的负极既和所述的变电站失电检测单元的输出端相连又和单片机U1的18脚相连；单片机U1的3脚、2脚分别和电话短信通信模块U2的15脚、16脚相连，电话短信通信模块U2的24脚经电阻R902接地，电话短信通信模块U2的6脚既接电压+3.6V又经电容C305和电容C306的并联电路接地，电话短信通信模块U2的14脚、11脚、12脚、13脚分别和SIM卡的C1脚、C2脚、C3脚、C6脚相连，SIM卡的C6脚经电阻R901和SIM卡的C1脚并接再经电容C903接地，电话短信通信模块U2的1脚、3脚、5脚及28脚均接地。

7.根据权利要求6所述的可扩展的变电站失电报警装置，其特征在于包括和所述的单片机单元(1)相连的本地报警单元(6)，本地报警单元(6)包括发光二极管D601和蜂鸣器B601，发光二极管D601的正极接电压+5V，发光二极管D601的负极经电阻R604和单片机U1的8脚相连，蜂鸣器B601的正极接电压+5V，蜂鸣器B601的负极和场效应管Q601的漏极相连，场效应管Q601的源极接地，场效应管Q601的栅极和单片机U1的9脚相连。

8.根据权利要求5或6所述的可扩展的变电站失电报警装置，其特征在于包括回铃检测单元(7)，回铃检测单元(7)包括回铃检测芯片U3，回铃检测芯片U3采用LM567通用锁相环电路音调译码器，回铃检测芯片U3的8脚既和单片机U1的13脚相连又经电阻R505接电压+5V，回铃检测芯片U3的5脚经可变电阻RW501和电阻R302的串联电路与回铃检测芯片U3的6脚相连，回铃检测芯片U3的1脚、2脚分别经电容C501、电容C502接地，回铃检测芯片U3的7脚接地，回铃检测芯片U3的3脚经电容C504与电阻R503的串联电路和电解电容C909的负极相连，电解电容C909的正极和电话短信通信模块U2的18脚相连，回铃检测芯片U3的4脚接电压+5V，电话短信通信模块U2的7脚和场效应管Q602的栅极相连，场效应管Q602的源极接地，场效应管Q602的漏极经电阻R605和发光二极管D602的负极相连，发光二极管D602的正极接电压+5V。