CN209673967U - 开关设备的二次系统的电源模块故障监测装置及系统 - Google Patents

Abstract

一种开关设备的二次系统的电源模块故障监测装置包括信号采集模块、决策模块、通讯模块，所述信号采集模块的输出端与决策模块的输入端电性连接、决策模块的输出端与通讯模块的输入端电性连接，信号采集模块设置在二次系统的电源模块上，以采集电源模块的电压信号，并将该电压信号传输至决策模块，决策模块根据该电压信号生成实时电压值，决策模块还设有低压阈值，决策模块将实时电压值与低压阈值进行对比，在比较出实时电压值比低压阈值低时，决策模块生成异常警示信号并将该异常警示信号通过通讯模块传送至远程接收模块，以提醒监控人员查看异常情况。本实用新型还提供一种开关设备的二次系统的电源模块故障监测系统。

Description

开关设备的二次系统的电源模块故障监测装置及系统

技术领域

本实用新型涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种开关设备的二次系统的电源模块故障监测装置及系统。

背景技术

一次系统是从电源到负载输送电能时电流所经过的电路。一次系统中的各种电气设备叫一次设备，它们包括了各种开关设备、断路器、接触器、熔断器和用电设备。辅助系统也叫二次系统，它是对一次系统进行控制、保护、监视、测量的电路。一次系统中的开关设备也需要二次系统的保护。二次系统由电源模块供电。

开关设备主要用于开断和关合导电回路的电器，是高压开关与其相应的控制、测量、保护、调节装置以及辅件、外壳和支持等部件及其电气和机械的联结组成的总称，是接通和断开回路、切除和隔离故障的控制设备。

柱上开关、环网柜也属于开关设备。随着更换或新增的柱上开关、环网柜运行时间的加长，出现了很多二次系统失电的现象。二次系统失电会造成二次定值、运行数据无法查看，还会造成断路器拒动。据统计，柱上开关与环网柜的电源模块故障是造成二次系统失电的重要原因。传统的每台环网柜和柱上开关配电设备的巡视周期为一个月，这样使得运行管理单位无法第一时间得知每台柱上开关和环网柜的电源模块故障问题，使得很多运行设备存在带病运行的可能性，不能满足安全运行的要求。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种能够检测柱上开关与环网柜的电源模块故障并进行及时反馈的开关设备的二次系统的电源模块故障监测装置。

还有必要提供一种开关设备的二次系统的电源模块故障监测系统。

一种开关设备的二次系统的电源模块故障监测装置包括信号采集模块、决策模块、通讯模块，所述信号采集模块的输出端与决策模块的输入端电性连接、决策模块的输出端与通讯模块的输入端电性连接，信号采集模块设置在二次系统的电源模块上，以采集电源模块的电压信号，并将该电压信号传输至决策模块，决策模块根据该电压信号生成实时电压值，决策模块还设有低压阈值，决策模块将实时电压值与低压阈值进行对比，在比较出实时电压值比低压阈值低时，决策模块生成异常警示信号并将该异常警示信号通过通讯模块传送至远程接收模块，以提醒监控人员查看异常情况。

一种开关设备的二次系统的电源模块故障监测系统包括信号采集模块、决策模块、通讯模块、远程接收模块，所述信号采集模块的输出端与决策模块的输入端电性连接、决策模块的输出端与通讯模块的输入端电性连接，信号采集模块设置在二次系统的电源模块上，以采集电源模块的电压信号，并将该电压信号传输至决策模块，决策模块根据该电压信号生成实时电压值，决策模块还设有低压阈值，决策模块将实时电压值与低压阈值进行对比，在比较出实时电压值比低压阈值低时，决策模块生成异常警示信号并将该异常警示信号通过通讯模块传送至远程接收模块，以提醒监控人员查看异常情况，决策模块还将实时电压值通过通讯模块定时传送至远程接收模块，以便于监控人员及时掌握电源模块的电压信息。

优选的，所述信号采集模块包括结构相同的第一RC滤波电路、第二RC滤波电路、第三RC滤波电路和结构相同的第一差分放大电路、第二差分放大电路，所述第一RC滤波电路、第二RC滤波电路、第三RC滤波电路的输入端分别与电源模块的正极连接，第一RC滤波电路的输出端与第一差分放大电路的正相输入端连接，第二RC滤波电路的输出端与第一差分放大电路的反相输入端连接，第二RC滤波电路的输出端还与第二差分放大电路的正相输入端连接，第三RC滤波电路的输出端与第二差分放大电路的反相输入端连接，第三RC滤波电路、第一差分放大电路、第二差分放大电路的输出端与决策模块连接，第一RC滤波电路、第二RC滤波电路、第三RC滤波电路同时采集电源模块的电压信号，第一差分放大电路、第二差分放大电路、第三RC滤波电路分别向决策模块输出过滤后的电压信号。

优选的，所述第一RC滤波电路包括电阻、电容、放大器，电阻的输入端与电源模块连接，电阻的输出端与电容的输入端、放大器的正相输入端连接，放大器的负相输入端与放大器的输出端连接，放大器的输出端还与第一差分放大电路的正相输入端连接。

优选的，所述决策模块为STM32单片机，STM32单片机设有低压阈值，STM32单片机接收信号采集模块输出的三个电压信号并通过比较选择出最小电压信号，最小电压信号与低压阈值进行比较，如果最小电压信号小于低压阈值，那么STM32单片机生成异常警示信号并输送至通讯模块，通讯模块向远程接收模块发出异常警示信号，同时STM32单片机还将最小电压信号生成实时电压值并通过通讯模块传输至远程接收模块，以便监控人员实时掌握电源模块的工作状态。

优选的，所述通讯模块为SIM卡，远程接收模块为手机，当STM32单片机生成异常警示信号并输送至SIM卡时，SIM卡向手机发出异常警示信号，以提醒监控人员，STM32单片机还定时向SIM卡输入实时电压值，SIM卡将实时电压值传输至手机，当监控人员需要立即掌握电源模块的电压信息时，监控人员通过手机向SIM卡发出需求信号，SIM卡将该需求信号传输至STM32单片机，STM32单片机通过SIM卡将实时电压值发送至手机。

有益效果：开关设备的二次系统的电源模块故障监测装置包括信号采集模块、决策模块、通讯模块，所述信号采集模块的输出端与决策模块的输入端电性连接、决策模块的输出端与通讯模块的输入端电性连接，信号采集模块设置在二次系统的电源模块上，以采集电源模块的电压信号，并将该电压信号传输至决策模块，决策模块根据该电压信号生成实时电压值，决策模块还设有低压阈值，决策模块将实时电压值与低压阈值进行对比，在比较出实时电压值比低压阈值低时，决策模块生成异常警示信号并将该异常警示信号通过通讯模块传送至远程接收模块，以提醒监控人员查看异常情况，决策模块还将实时电压值通过通讯模块定时传送至远程接收模块，以便于监控人员及时掌握电源模块的电压信息，从而及时掌握二次系统的电源模块的工作情况。

附图说明

图1为本实用新型的开关设备的二次系统的电源模块故障监测系统的功能模块图。

图2为本实用新型的信号采集模块的电路图。

图3为本实用新型的决策模块的判断流程图。

图中：开关设备的二次系统的电源模块故障监测系统10、信号采集模块20、第一RC滤波电路201、电阻2011、电容2012、放大器2013、第二RC滤波电路202、第三RC滤波电路203、第一差分放大电路204、第二差分放大电路205、决策模块30、通讯模块40、远程接收模块50。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。

一种开关设备的二次系统的电源模块故障监测装置包括信号采集模块20、决策模块30、通讯模块40，所述信号采集模块20的输出端与决策模块30的输入端电性连接、决策模块30的输出端与通讯模块40的输入端电性连接，信号采集模块20设置在二次系统的电源模块上，以采集电源模块的电压信号，并将该电压信号传输至决策模块30，决策模块30将该电压信号生成实时电压值，决策模块30还设有低压阈值，决策模块30将实时电压值与低压阈值进行对比，如果实时电压值比低压阈值低，那么决策模块30生成异常警示信号并将该异常警示信号通过通讯模块40传送至远程接收模块50，以提醒监控人员查看异常情况。

请参看图1，一种开关设备的二次系统的电源模块故障监测系统10包括信号采集模块20、决策模块30、通讯模块40、远程接收模块50，所述信号采集模块20、决策模块30、通讯模块40电性连接，信号采集模块20设置在二次系统的电源模块的首端，以采集电源模块的电压信号，并将该电压信号传输至决策模块30，决策模块30根据该电压信号生成实时电压值，决策模块30还设有低压阈值，决策模块30将实时电压值与低压阈值进行对比，在比较出实时电压值比低压阈值低时，决策模块30生成异常警示信号并将该异常警示信号通过通讯模块40传送至远程接收模块50，以提醒监控人员查看异常情况，决策模块30还将实时电压值通过通讯模块40定时传送至远程接收模块50，以便于监控人员及时掌握电源模块的电压信息。

在一较佳实施方式中，所述远程接收模块50为手机、平板电脑、笔记本电脑等移动设备；在另一较佳实施方式中，所述远程接收模块50为计算机等固定监控设备。

进一步的，请参看图2，所述信号采集模块20包括结构相同的第一RC滤波电路201、第二RC滤波电路202、第三RC滤波电路203和结构相同的第一差分放大电路204、第二差分放大电路205，所述第一RC滤波电路201、第二RC滤波电路202、第三RC滤波电路203的输入端分别与电源模块的正极连接，第一RC滤波电路201的输出端与第一差分放大电路204的正相输入端连接，第二RC滤波电路202的输出端与第一差分放大电路204的反相输入端连接，第二RC滤波电路202的输出端还与第二差分放大电路205的正相输入端连接，第三RC滤波电路203的输出端与第二差分放大电路205的反相输入端连接，第三RC滤波电路203、第一差分放大电路204、第二差分放大电路205的输出端与决策模块30连接，第一RC滤波电路201、第二RC滤波电路202、第三RC滤波电路203同时采集电源模块的电压信号，第一差分放大电路204、第二差分放大电路205、第三RC滤波电路203分别向决策模块30输出过滤后的电压信号。

电源模块工作时，电路受到自身温度变化等因素影响会产生电压纹波等交流干扰信号，而信号采集电路需要采集的是电源模块稳定的不受干扰的电压信号，干扰信号会给决策模块30对于电压信号的分析带来误导，从而不能够准确地判断电源模块的工作情况。信号采集模块20在电源模块相近的位置同步采集三个电压信号，这三个电压信号在被RC滤波电路过滤后，电压信号中的多数干扰信号会被消除。第一差分放大电路204的正相输入端和反相输入端分别于第一RC滤波电路201和第二RC滤波电路202的输出端连接，第一RC滤波电路201中的干扰信号和第二RC滤波电路202中的干扰信号经过第一差分放大电路204后会相互抵消，从而进一步降低了干扰信号的强度。同理第二差分放大电路205输出的电压信号为第二RC滤波电路202和第三RC滤波电路203的干扰信号抵消后的电压信号。第一差分放大电路204、第二差分放大电路205、第三RC滤波电路203分别将滤波后的电压信号输出至决策模块30，决策模块30选择其中电压信号强度最小的一路电压信号与低压阈值进行对比，如果电压信号低于低压阈值，这说明电源模块出现故障，那么决策模块30将异常警示信号通过通讯模块40发送至远程接收模块50，从而提醒监控人员。同时决策模块30还定时将电压信号强度最小的一路电压信号进行模数转换，将波形的模拟信号转换成数值，并通过通讯模块40发送至远程接收模块50，使监控人员及时掌握电源模块的电压信息。由于决策模块30接收到的是经过滤波处理后的多个电压信号，且决策模块30将最小电压信号作为电压信号直接来源，从而减小信号大大减小了信号检测的误差，更能够反应电源模块的真实工作情况。

进一步的，所述第一RC滤波电路201包括电阻2011、电容2012、放大器2013，电阻2011的输入端与电源模块连接，电阻2011的输出端与电容2012的输入端、放大器2013的正相输入端连接，放大器2013的负相输入端与放大器2013的输出端连接，放大器2013的输出端还与第一差分放大电路204的正相输入端连接。

进一步的，所述决策模块30为STM32单片机，STM32单片机设有低压阈值，STM32单片机接收信号采集模块20输出的三个电压信号并通过比较选择出最小电压信号，最小电压信号与低压阈值进行比较，如果最小电压信号小于低压阈值，那么STM32单片机生成异常警示信号并输送至通讯模块40，通讯模块40向远程接收模块50发出异常警示信号，同时STM32单片机还将最小电压信号生成实时电压值并通过通讯模块40传输至远程接收模块50，以便监控人员实时掌握电源模块的工作状态。

请参看图3，在一较佳实施方式中，STM32单片机先将第一差分放大电路204输出的电压信号与第二差分放大电路205输出的电压信号进行对比，如果第一差分放大电路204输出的电压信号小于或等于第二差分放大电路205输出的电压信号，那么第一差分放大电路204输出的电压信号再与第三RC滤波电路203输出的电压信号进行对比，如果第一差分放大电路204输出的电压信号小于或等于第三RC滤波电路203输出的电压信号，那么第一差分放大电路204输出的电压信号再与低压阈值进行对比，如果第一差分放大电路204输出的电压信号小于低压阈值，那么TM32单片机生产异常警示信号并输送至通讯模块40。其它两路信号的判断过程相同，不再赘述。

在一较佳实施方式中，STM32单片机采用C语言编写决策程序代码。

进一步的，所述通讯模块40为SIM卡，远程接收模块50为手机，当STM32单片机生成异常警示信号并输送至SIM卡时，SIM卡向手机发出异常警示信号，以提醒监控人员，STM32单片机还定时向SIM卡输入实时电压值，SIM卡将实时电压值传输至手机，当监控人员需要立即掌握电源模块的电压信息时，监控人员通过手机向SIM卡发出需求信号，SIM卡将该需求信号传输至STM32单片机，STM32单片机通过SIM卡将实时电压值发送至手机。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种开关设备的二次系统的电源模块故障监测装置，其特征在于：包括信号采集模块、决策模块、通讯模块，所述信号采集模块的输出端与决策模块的输入端电性连接、决策模块的输出端与通讯模块的输入端电性连接，信号采集模块设置在二次系统的电源模块上，以采集电源模块的电压信号，并将该电压信号传输至决策模块。

2.如权利要求1所述的开关设备的二次系统的电源模块故障监测装置，其特征在于：所述信号采集模块包括结构相同的第一RC滤波电路、第二RC滤波电路、第三RC滤波电路和结构相同的第一差分放大电路、第二差分放大电路，所述第一RC滤波电路、第二RC滤波电路、第三RC滤波电路的输入端分别与电源模块的正极连接，第一RC滤波电路的输出端与第一差分放大电路的正相输入端连接，第二RC滤波电路的输出端与第一差分放大电路的反相输入端连接，第二RC滤波电路的输出端还与第二差分放大电路的正相输入端连接，第三RC滤波电路的输出端与第二差分放大电路的反相输入端连接，第三RC滤波电路、第一差分放大电路、第二差分放大电路的输出端与决策模块连接，第一RC滤波电路、第二RC滤波电路、第三RC滤波电路同时采集电源模块的电压信号，第一差分放大电路、第二差分放大电路、第三RC滤波电路分别向决策模块输出过滤后的电压信号。

3.如权利要求2所述的开关设备的二次系统的电源模块故障监测装置，其特征在于：所述第一RC滤波电路包括电阻、电容、放大器，电阻的输入端与电源模块连接，电阻的输出端与电容的输入端、放大器的正相输入端连接，放大器的负相输入端与放大器的输出端连接，放大器的输出端还与第一差分放大电路的正相输入端连接。

4.一种开关设备的二次系统的电源模块故障监测系统，其特征在于：包括信号采集模块、决策模块、通讯模块、远程接收模块，所述信号采集模块、决策模块、通讯模块电性连接，信号采集模块设置在二次系统的电源模块的首端，以采集电源模块的电压信号，并将该电压信号传输至决策模块。

5.如权利要求4所述的开关设备的二次系统的电源模块故障监测系统，其特征在于：所述信号采集模块包括结构相同的第一RC滤波电路、第二RC滤波电路、第三RC滤波电路和结构相同的第一差分放大电路、第二差分放大电路，所述第一RC滤波电路、第二RC滤波电路、第三RC滤波电路的输入端分别与电源模块的正极连接，第一RC滤波电路的输出端与第一差分放大电路的正相输入端连接，第二RC滤波电路的输出端与第一差分放大电路的反相输入端连接，第二RC滤波电路的输出端还与第二差分放大电路的正相输入端连接，第三RC滤波电路的输出端与第二差分放大电路的反相输入端连接，第三RC滤波电路、第一差分放大电路、第二差分放大电路的输出端与决策模块连接，第一RC滤波电路、第二RC滤波电路、第三RC滤波电路同时采集电源模块的电压信号，第一差分放大电路、第二差分放大电路、第三RC滤波电路分别向决策模块输出过滤后的电压信号。

6.如权利要求5所述的开关设备的二次系统的电源模块故障监测系统，其特征在于：所述第一RC滤波电路包括电阻、电容、放大器，电阻的输入端与电源模块连接，电阻的输出端与电容的输入端、放大器的正相输入端连接，放大器的负相输入端与放大器的输出端连接，放大器的输出端还与第一差分放大电路的正相输入端连接。

7.如权利要求6所述的开关设备的二次系统的电源模块故障监测系统，其特征在于：所述决策模块为STM32单片机，STM32单片机设有低压阈值。

8.如权利要求7所述的开关设备的二次系统的电源模块故障监测系统，其特征在于：所述通讯模块为SIM卡，远程接收模块为手机。