CN206132887U - 一种开关柜电参量监测智能传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型特别涉及一种开关柜电参量监测智能传感器。包括电压接线端子、电压互感器、电流接线端子、电流互感器、信号处理模块、微控制器和电源模块；电压接线端子通过电压互感器连接信号处理模块输入端，电流接线端子通过电流互感器连接信号处理模块输入端，信号处理模块输出端连接微控制器；电源模块连接微控制器、信号处理模块、电流互感器和电压互感器。本实用新型实现对开关柜中电参量的采集、处理、控制和通信传输等功能，对开关柜的电参量实时监测，提高电力系统安全性和可靠性。同时，针对电参量的监测结果，易于发现电网薄弱点供调度员日常调度控制参考，快速找出故障点，提高开关柜的检修效率和质量。

Description

一种开关柜电参量监测智能传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器领域，特别涉及一种开关柜电参量监测智能传感器。

背景技术

特高压输变电工程建设是全球能源互联网的基础建设，而电力设备又是电网的骨架，因此电力设备的安全稳定运行对能源互联网的安全稳定运行具有重要意义。高压开关柜是电力系统变电与配电系统之间的枢纽设备，主要由高压断路器、隔离开关、高压操作机构、高压自动重合器及装载这些设备的柜体等元件构成，在配电网系统中起着通断、控制或保护等作用，一旦发生故障将严重影响电力系统的供电可靠性。

为了确保电力系统的安全性和可靠性,目前常采用定期人工方式监测开关柜的电参量。这种方式耗时长，实时性差，电参数据失误率大，数据不准确，成本较高，效果不明显。因此需要一个实时监测开关柜电参量的智能传感器，能传递准确电参数据到后台，确保电力系统的安全可靠。

实用新型内容

本实用新型提供了一种开关柜电参量监测智能传感器，解决了现有技术难以实时监测开关柜电参量的技术问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种开关柜电参量监测智能传感器，包括电压接线端子、电压互感器、电流接线端子、电流互感器、信号处理模块、微控制器和电源模块；所述电压接线端子输出端通过电压互感器连接信号处理模块输入端，所述电流接线端子通过电流互感器连接信号处理模块输入端，所述信号处理模块的输出端连接微控制器；所述电源模块连接微控制器、信号处理模块、电流互感器和电压互感器。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过电流互感器将电流接线端子接收的模拟电流信号转换为幅值较低的模拟电流信号，通过电压互感器将电压接线端子接收到的模拟电压信号转换为低压模拟电压信号，再经信号处理模块和微控制器进行处理，可以实现开关柜电参量信号的采集、处理、控制和通信传输等功能，从而对开关柜电参量进行实时监测，实现对开关柜电力系统潜伏性故障的早期预警，提高开关柜电力系统的安全性和可靠性。同时，针对本实用新型的电压与电流信号的监测结果，易于发现电网中薄弱环节供调度员日常调度控制参考；指导电厂开机方式，调整有功、无功及负荷方案，提高线路、变压器热稳定性，可以快速找出故障点，避免盲目停电检修，提高了开关柜的检修效率和检修质量。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述信号处理模块包括模数转换器，所述电压接线端子输出端通过电压互感器连接模数转换器输入端，所述电流接线端子通过电流互感器连接模数转换器输入端，所述模数转换器的输出端连接微控制器。

采用上述进一步方案的有益效果是：本进一步技术方案采用了模数转换器对转换后到的电压信号与电流信号分别进行从模拟信号到数字信号的转换，从而方便传输、处理与存储，提高了数据的使用效率、准确性和抗干扰性。

进一步，所述微控制器输出端连接报警模块和存储模块，所述报警模块用于根据微控制器的输出信号生成并显示报警信号，所述存储模块用于存储所述信号处理模块输出至微控制器的信号和/或所述微控制器的输出信号。

进一步，所述存储模块为FLASH存储装置，所述报警模块为声光报警装置。

采用上述进一步方案的有益效果是：本进一步技术方案设置了存储模块和报警模块，通过存储模块对所述信号处理模块输出至微控制器的电参量信号以及所述微控制器的输出信号进行存储，方便需要时对数据进行保存、迁移与查询；而报警模块可以在采集到的电参量信号异常时，以LED灯闪烁和/或蜂鸣器鸣响的方式进行声光报警，提醒管理人员进行维护。

进一步，还包括与所述微控制器输出端连接的RS485通信模块，所述RS485通信模块包括RS485转换器和RS485隔离器，所述RS485转换器输入端连接所述微控制器输出端，所述RS485转换器输出端依次经过RS485隔离器和开关柜的通信接口接线端子连接到传感器网络。

采用上述进一步方案的有益效果是：本进一步技术方案通过RS485通信模块将微控制器去噪、识别和诊断后的输出信号转换为485信号后接入传感器网络完成数据上传，方便传感器网络的服务器对微控制器的输出结果进行分析和处理，更好地避免电力系统事故发生；同时在RS485转换器和开关柜的通信接口接线端子之间设置了RS485隔离器，所述RS485隔离器具有高速光电隔离、防静电、抗雷击和延长通讯距离、增加组网站点数量等功能，从而提高RS485通信网络的抗干扰能力、可靠性和安全性能。

进一步，还包括与所述微控制器输入端连接的时钟电路，所述时钟电路用于控制所述微控制器定时与所述RS485通信模块进行通讯。

采用上述进一步方案的有益效果是：本进一步技术方案通过时钟电路控制所述微控制器定时与所述RS485通信模块进行通讯，比如每隔五分钟控制所述微控制器将去噪、识别和诊断后的输出信号转换为485信号后接入传感器网络实现数据上传；当无数据上传或者数据上传完毕时，所述RS485通信模块转为休眠模式，从而降低了所述开关柜电参量监测智能传感器的功耗，延长了所述开关柜电参量监测智能传感器在利用蓄电池或者锂电池供电时的使用时间。

进一步，所述电池为蓄电池、锂电池、燃料电池和太阳能电池中的任意一种。

进一步，所述电源模块包括高低压转换电路，所述高低压转换电路的输入端通过开关柜的电源接线端子连接市电，所述高低压转换电路的输出端分别连接信号处理模块、微控制器、报警模块、存储模块、RS485通信模块和时钟电路。

采用上述进一步方案的有益效果是：本进一步技术方案可以根据现场实际情况选择高压变低压的供电模式或者锂电池、蓄电池进行供电的方式，供电方式多样，从而可以在多种场合使用，提高了本实用新型的适用范围。

进一步，所述电源模块还包括设置在高低压转换电路和开关柜的电源接线端子之间的保护隔离电路。

采用上述进一步方案的有益效果是：本进一步技术方案在高低压转换电路和开关柜的电源接线端子之间设置了保护隔离电路，即使发生了断电情况，所有采集的数据信号也不会丢失。

附图说明

图1为实施例1开关柜电参量监测智能传感器的结构示意图；

图2为实施例2开关柜电参量监测智能传感器的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，为实施例1一种开关柜电参量监测智能传感器的结构示意图，包括电压接线端子、电压互感器、电流接线端子、电流互感器、信号处理模块、微控制器和电源模块；所述电压接线端子输出端通过电压互感器连接信号处理模块输入端，所述电流接线端子通过电流互感器连接信号处理模块输入端，所述信号处理模块的输出端连接微控制器；所述电源模块连接微控制器、信号处理模块、电流互感器和电压互感器。本实施例中通过电流互感器将电流接线端子接收的模拟电流信号转换为幅值较低的模拟电流信号，通过电压互感器将电压接线端子接收到的模拟电压信号转换为低压模拟电压信号，再经信号处理模块进行模数转换、放大或者滤波等处理后发送到微控制器计算节点电压及其相位、支路的有功功率、无功功率及三相不平衡度等电力系统网络关键参数，即可产生输出信号，根据微控制器的输出信号可以对对开关柜电参量进行实时检测，实现对开关柜电力系统潜伏性故障的早期预警，提高开关柜电力系统的安全性和可靠性。

优选的，在本实用新型的一个实施例中，所述信号处理模块包括模数转换器，所述电压接线端子输出端通过电压互感器连接模数转换器输入端，所述电流接线端子通过电流互感器连接模数转换器输入端，所述模数转换器的输出端连接微控制器。通过模数转换器对检测到的电参量电信号，比如电压信号进行模数转换，方便对电参量中电压数据运算、存储与传递，提高检测数据的准确性。

优选的，在本实用新型的一个实施例中，所述微控制器采用STM32F215系列的MCU，所述微控制器输出端分别连接报警模块和存储模块，比如声光报警装置和FLASH存储装置，通过FLASH存储装置对所述模数转换器输出至微控制器的电参量信号以及所述微控制器的输出信号进行存储，方便需要时进行查询；而声光报警装置可以在采集到的电参量信号异常时，以LED灯闪烁和/或蜂鸣器鸣响的方式进行声光报警，提醒管理人员进行维护。

优选的，在本实用新型的一个实施例中，所述微控制器输出端连接RS485通信模块，通过RS485通信模块可以将微控制器的输出信号转换为485信号后接入传感器网络完成数据上传，方便传感器网络的服务器对微控制器的输出结果进行分析和处理，更好地避免电力系统事故发生。在该实施例中，RS485通信模块包括RS485转换器和RS485隔离器，微控制器输出端依次通过RS485转换器、RS485隔离器和开关柜的通信接口接线端子连接到传感器网络，通过在RS485转换器和开关柜的通信接口接线端子之间设置RS485隔离器，提高RS485通信网络的抗干扰能力、可靠性和安全性能。在此基础上，该优选实施例中，所述微控制器输入端连接时钟电路，所述时钟电路用于控制所述微控制器定时与所述RS485通信模块进行通讯，比如每隔五分钟控制所述微控制器将去噪、识别和诊断后的输出信号转换为485信号后接入传感器网络实现数据上传，而在无数据上传或数据上传完毕时，所述RS485通信模块转为休眠模式，从而降低了所述开关柜电参量监测智能传感器的功耗，延长了所述开关柜电参量智能传感器在利用蓄电池或者锂电池供电时的使用时间。在该优选实施例中，通过电压互感器与电流互感器分别对开关柜中的电压、电流信号进行采集，然后通过信号处理模块对采集到的电参量信号进行模数转换处理后传输至微控制器，微控制器即可产生输出信号，根据微控制器的输出信号可以实现对开关柜中电参量的实时监测，从而对开关柜的电力系统潜伏性故障进行早期预警，有效避免灾难性事故的发生，提高电力系统的安全性和可靠性。

如图2所示，为实施例2一种开关柜电参量智能传感器的结构示意图，包括电压接线端子、电压互感器、电流接线端子、电流互感器、信号处理模块、微控制器和电源模块；所述电压接线端子输出端通过电压互感器连接信号处理模块输入端，所述电流接线端子通过电流互感器连接信号处理模块输入端，所述信号处理模块的输出端连接微控制器；所述微控制器输出端连接报警模块、存储模块和RS485通信模块，同时微控制器输入端还连接时钟电路。所述电源模块分别连接微控制器、信号处理模块、电流互感器、电压互感器、报警模块、存储模块、RS485通信模块和时钟电路，用于为上述这些模块供电。

优选的，在本实用新型的一个实施例中，所述电源模块为蓄电池、锂电池、燃料电池和太阳能电池中的任意一种，这样即使在断电的情况下，所采集的数据也不会丢失，整个系统依然能够继续运行。

在另一实施例中，所述电源模块包括高低压转换电路，高低压转换电路的输入端通过开关柜的电源接线端子连接市电，所述高低压转换电路的输出端分别连接微控制器、信号处理模块、电流互感器、电压互感器、报警模块、存储模块、RS485通信模块和时钟电路，从而为上述元件供电。在其他实施例中，还可以在高低压转换电路和开关柜的电源接线端子之间设置保护隔离电路，通过保护隔离电路，即使发生了断电情况，所有采集的数据信号也不会丢失。

本实用新型提供了一种开关柜电参量监测智能传感器，可以实现开关柜中电参量信号的采集、处理、控制和通信传输等功能，从而对开关柜中的电参量进行实时检测，实现对开关柜电力系统潜伏性故障的早期预警，有效避免灾难性事故的发生，提高电力系统的安全性与可靠性。同时，针对本实用新型的电参量监测结果，易于发现电网中薄弱环节供调度员日常调度控制参考；指导电厂开机方式，调整有功、无功及负荷方案，提高线路、变压器热稳定性，可以快速找出故障点，避免盲目停电检修，提高了开关柜的检修效率和检修质量。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种开关柜电参量监测智能传感器，其特征在于，包括电压接线端子、电压互感器、电流接线端子、电流互感器、信号处理模块、微控制器和电源模块；所述电压接线端子通过电压互感器连接信号处理模块输入端，所述电流接线端子通过电流互感器连接信号处理模块输入端，所述信号处理模块的输出端连接微控制器；所述电源模块连接微控制器、信号处理模块、电流互感器和电压互感器。

2.根据权利要求1所述的开关柜电参量监测智能传感器，其特征在于，所述信号处理模块包括模数转换器，所述电压接线端子输出端通过电压互感器连接模数转换器输入端，所述电流接线端子输出端通过电流互感器连接模数转换器输入端，所述模数转换器的输出端连接微控制器。

3.根据权利要求1所述的开关柜电参量监测智能传感器，其特征在于，还包括与所述微控制器输出端连接的RS485通信模块，所述RS485通信模块包括RS485转换器和RS485隔离器，所述RS485转换器输入端连接所述微控制器输出端，所述RS485转换器输出端依次经过RS485隔离器和开关柜的通信接口接线端子连接到传感器网络。

4.根据权利要求3所述的开关柜电参量监测智能传感器，其特征在于，还包括与所述微控制器输入端连接的时钟电路，所述时钟电路用于控制所述微控制器定时与所述RS485通信模块进行通讯。

5.根据权利要求1～4任一所述的开关柜电参量监测智能传感器，其特征在于，所述微控制器输出端连接报警模块和存储模块，所述报警模块用于根据微控制器的输出信号生成并显示报警信号，所述存储模块用于存储所述信号处理模块输出至微控制器的信号和/或所述微控制器的输出信号。

6.根据权利要求5所述的开关柜电参量监测智能传感器，其特征在于，所述存储模块为FLASH存储装置，所述报警模块为声光报警装置。

7.根据权利要求6所述的开关柜电参量监测智能传感器，其特征在于，所述电源模块包括高低压转换电路，所述高低压转换电路的输入端通过开关柜的电源接线端子连接市电，所述高低压转换电路的输出端分别连接微控制器、信号处理模块、电流互感器、电压互感器、报警模块和存储模块。

8.根据权利要求7所述的开关柜电参量监测智能传感器，其特征在于，所述电源模块还包括设置在高低压转换电路和开关柜的电源接线端子之间的保护隔离电路。

9.根据权利要求6所述的开关柜电参量监测智能传感器，其特征在于，所述电源模块为蓄电池、锂电池、燃料电池和太阳能电池中的任意一种。