CN211718360U - 一种表箱箱门启、闭状态监测用装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种表箱箱门启、闭状态监测用装置，包括安装于低压电表箱箱门内壁的触发组件，和与触发组件相配合的安装于低压电表箱箱体内的感应组件；所述装置还包括设置于箱体内的监测电路，所述监测电路包括第一电感、第二电感、第一光耦、第二光耦、控制器和电池。本实用新型的有益效果体现在，通过在低压电表箱箱门以及箱体内装设相互配合的触发组件和感应组件形成的“类行程开关”，实现采集低压电表箱箱门启、闭状态采集，并结合设置的监测电路进行监测反馈，从而实现对低压电表箱箱门启、闭状态在线监测；并实现无电源无触点的非接触式工作模式，不仅减少电源接线，而且减少动态机械装置磨损，提高整个装置的可靠性。

Description

一种表箱箱门启、闭状态监测用装置

技术领域

本实用新型涉及一种表箱监测装置，具体涉及一种表箱箱门启、闭状态监测用装置。

背景技术

在智能电网建设中，伴随电力系统的智能化升级，依赖先进的通信技术，可以实现对电力运行状态的掌控和相关参数的测量，使计量自动化系统得以实施，但是在电网中，往往忽略表箱在线监测的重要性，不法分子可以利用该监测漏洞实施窃电行为，情节严重时，往往影响该地区输变电系统的正常运营，因此，为了能够及时并准确的在线发现低压电表箱门的异常开启状态，以及用户出线开关带电在线实时状态，为反窃电提供第一手的技术支持，研发低压电表箱在线监测装置显得尤为重要。

实用新型内容

为解决上述现有技术问题，本实用新型提供一种表箱箱门启、闭状态监测用装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

提供一种表箱箱门启、闭状态监测用装置，包括安装于低压电表箱箱门内壁的触发组件，和与触发组件相配合的安装于低压电表箱箱体内的感应组件；所述触发组件包括箱门安装件、支承框和磁铁棒，所述箱门安装件安装于箱门内壁，磁铁棒嵌于支承框内，支承框一端与箱门安装件连接，另一端朝向感应组件；所述感应组件包括箱壁安装件、中空支承管、线圈，所述箱壁安装件安装于与所述箱门相对的箱壁，线圈缠绕于中空支承管外壁，中空支承管一端与箱壁安装件连接，另一端朝向所述磁铁棒，中空支承管在箱门关闭状态下与所述磁铁棒共轴，且磁铁棒插入中空支承管管腔内；所述装置还包括设置于箱体内的监测电路，所述监测电路包括第一电感、第二电感、第一光耦、第二光耦、控制器和电池，所述线圈的一端头通过第一电感分别与第一光耦的第一输入端以及第二光耦的第二输入端电连接，线圈的另一端头通过第二电感分别与第一光耦的第二输入端以及第二光耦的第一输入端电连接；所述第一光耦和第二光耦的输出端分别与控制器的第一IO端口和第二IO端口电连接，所述控制器用于采集第一光耦和第二光耦输出端输出的信号，并与预先设定的箱门开启或箱门关闭对应的第一IO端口或第二IO端口相比较，获得箱门的开启或关闭状态，控制器的电源端与电池正极电连接，第一光耦、第二光耦和控制器的接地端与电池负极共地。

优选方案，所述触发组件还包括弹簧，所述箱门安装件采用第一安装法兰，所述第一安装法兰与支承框之间通过弹簧连接，弹簧一端固定连接第一安装法兰，另一端固定连接支承框，用以支撑支承框和磁铁棒，并提供磁铁棒沿所述中空支承管运动的自由度；所述箱壁安装件采用第二安装法兰。

优选方案，所述支承框呈矩形支承框，矩形支承框中与连接弹簧的连接端相对的自由端设置镂空窗。

优选方案，所述矩形支承框连接弹簧的连接端设有外翻的固定翻边。

优选方案，所述磁铁棒由多个磁铁片叠放形成，所述磁铁棒产生的磁感应强度为1～1.4特斯拉。

优选方案，所述磁铁片呈直径为30～50mm的圆板状，所述矩形支承框沿磁铁棒径向方向的宽度与磁铁片直径相匹配；所述磁铁片厚度为1～5mm，所述矩形支承框沿磁铁棒轴向方向的长度与多个磁铁片叠放后的厚度相匹配；所述中空支承管内径为90～100mm。

优选方案，所述第一光耦为贴片PC817C光电耦合器，所述第二光耦为贴片PC817C光电耦合器。

优选方案，所述线圈绕制匝数为5000～14000匝。

优选方案，所述磁铁片选择钕铁硼N32或N52强磁材料。

优选方案，所述线圈选择0.1～0.5mm的漆包线。

优选方案，所述第一电感的电感值为1.5～4.7μH，所述第二电感的电感值为1.5～4.7μH。

本实用新型的有益效果体现在，提供一种表箱箱门启、闭状态监测用装置，通过在低压电表箱箱门以及箱体内设置相互配合的触发组件和感应组件形成的“类行程开关”，其中“类行程开关”实现采集低压电表箱箱门启、闭状态采集，并结合设置的监测电路进行监测反馈，实现对低压电表箱箱门启、闭状态在线监测；本实用新型实施例的“类行程开关”相比于常规行程开关装置，实现无电源无触点的非接触式工作模式，不仅减少电源接线，而且减少动态机械装置磨损，提高整个装置的可靠性，同时，在诸如潮湿、粉尘、以及不能产生电弧等特殊应用场所也适用。

附图说明：

图1为本实用新型实施例所述表箱箱门启、闭状态监测用装置电气接线原理示意图；

图2为触发组件局部结构示意图。

附图标记说明

11.磁铁片，12.箱壁安装件，13.支承框，14.固定翻边，15.镂空窗，16.弹簧，21.线圈，22.中空支承管，23.箱壁安装件，31.第一电感，32.第二电感，41.第一光耦，42.第二光耦，5.控制器，6.电池，7.电压互感器，8.通讯模块，9.线路板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2所示，本实用新型提供的具体实施例如下：

本实施例的一种表箱箱门启、闭状态监测用装置，包括安装于低压电表箱箱门内壁的触发组件，和与触发组件相配合的安装于低压电表箱箱体内的感应组件；所述触发组件包括箱门安装件12、支承框13和磁铁棒，所述箱门安装件安装于箱门内壁，用于将触发组件固定于箱门内壁，磁铁棒嵌于支承框内，磁铁棒尺寸与支承框尺寸相匹配，支承框一端与箱门安装件连接，另一端朝向感应组件；所述感应组件包括箱壁安装件23、中空支承管22、线圈21，所述箱壁安装件安装于与所述箱门相对的箱壁，用于将感应组件固定于箱壁，线圈21缠绕于中空支承管22外壁，中空支承管一端与箱壁安装件连接，另一端朝向所述磁铁棒，中空支承管在箱门关闭状态下与所述磁铁棒共轴，且磁铁棒插入中空支承管管腔内；所述装置还包括设置于箱体内的监测电路，所述监测电路包括第一电感31、第二电感32、第一光耦41、第二光耦42、控制器5和电池6，所述线圈21的一端头通过第一电感31分别与第一光耦41的第一输入端以及第二光耦42的第二输入端电连接，线圈21的另一端头通过第二电感32分别与第一光耦41的第二输入端以及第二光耦42的第一输入端电连接；所述第一光耦41和第二光耦42的输出端分别与控制器5的第一IO端口和第二IO端口电连接，所述控制器用于采集第一光耦和第二光耦输出端输出的信号，并与预先设定的箱门开启或箱门关闭对应的第一IO端口或第二IO端口相比较，获得箱门的开启或关闭状态，控制器5的电源端与电池6正极电连接，第一光耦41、第二光耦42和控制器5的接地端与电池6负极共地。

通常低压电表箱内设置有线路板9，控制器5则设置在线路板9上，在低压电表箱中，输电线经箱内总电气开关连接各个用户电能表，在各个用户电能表的后端对应连接各个用户的低压断路器，在每个用户的低压断路器进线端即用户的进户线上分别设置有电压互感器7，每个所述电压互感器7与控制器5的ADC模数端口一一对应电连接；通常控制器5还连接有通讯模块8，通讯模块8可以采用GPRS/CDMA或3G网络无线通讯模块8，通讯模块8通过网络与主机站的服务器进行通讯。本实施中控制器5可采用现有技术中常规的51系列单片机或MSP430单片机，可分别利用第一光耦41、第二光耦42和电压互感器7作为其外部的传感器实现对各个信号采集。第一光耦、第二光耦的输入端接收的信号随安装在表箱箱门的触发组件、箱体内的感应组件在箱门开启和关闭状态下产生的信号变化而变化，从而直接反映箱门启、闭情况。本实用新型中，所述的信号采集、输出、传输、判断、监测等过程中，涉及的方法均由现有技术常规的技术手段即可实现，本实用新型的目的在于，通过在低压电表箱箱门以及箱体内设置相互配合的触发组件和感应组件形成的“类行程开关”，同时结合监测电路通过控制器采集第一光耦41和第二光耦42的输出端输出的信号变化信息，即可间接实现对表箱箱门启、闭状态的监测。若控制器监测到表箱箱门在非授权下的启、闭，则实时记录发生时刻、时长、表箱编号所对应的实际地点等信息，并实时将采集信息通过与控制器连接的通讯模块经网络上传至电力主管单位的主机站服务器中，由此单位工作人员在第一时间就可以获取表箱异常启、闭信息，为下一步采取具体应急处置争取了时间。另一方面，当控制器采集到电压互感器传输来的状态变化，因电压互感器是配置在各个供电用户的进户线上，因此可以实现对各个用户的电力供应状态的监测，根据对所采集的各个电压互感器的电源电压变化情况，可以实现对应用户在用电过程中，所使用的电源电压的波峰、波谷以及短路、断路的发生时刻进行记录，可以主要针对在无拉闸等正常的供电期间，对人为窃电导致的用户端频繁断路情况实施记录，为日后核实断电原因提供技术支持。电压互感器7通常采用JDG1-0.5单相干式电压互感器或微型交流电压互感器DL-PT202H1220V/4V。在无停电通知的正常工况下，通过对用户进户线的电压监测，还能实现对供电部门的供电质量的监测；通过采集每个用户的实时电源电压，平时可以作为用户电压监测数据采集，获得一定时间段内，用户供电时长以及供电质量或意外跳闸频次的数据记录，也可以结合电流互感器或电功率表的数据，一起作为远程抄表的数据依据。

本实施例中，通过在低压电表箱箱门以及箱体内设置相互配合的触发组件和感应组件形成的“类行程开关”，其中“类行程开关”实现采集低压电表箱箱门启、闭状态采集，并结合设置的监测电路进行监测反馈，实现对低压电表箱箱门启、闭状态在线监测。通过箱门内壁设置的触发组件以及箱体内设置的感应组件，在箱门开启和关闭动作时，磁铁棒将相应发生从缠绕有线圈的中空支承管中退出和插入动作，结合中空支承管外壁缠绕的线圈接入监测电路中工作，根据法拉第电磁感应原理，变化的磁场在线圈中将生成感应电势，当开启和关闭箱门即磁铁棒退出或插入线圈中，在线圈中生成大小相等、方向相反的感生电势，正是因为这两种感生电势方向截然相反，结合光电耦合器输入端的发光二极管只能正向导通发光的原理，在线路板布线时，将线圈的两个接线端头分别与第一光耦、第二光耦的发光二极管的输入端进行交错连接，即线圈21的一端头通过第一电感31分别与第一光耦41的第一输入端以及第二光耦42的第二输入端电连接，线圈21的另一端头通过第二电感32分别与第一光耦41的第二输入端以及第二光耦42的第一输入端电连接。同时监测电路中利用电感的“隔交流通直流”原理，抑制并滤除进入第一光耦和第二光耦的输入端的杂波，避免光耦内部的发光二极管的误触发，进而避免控制器的第一IO端口和第二IO端口的误接收，以提高控制器采集数据的有效性。伴随箱门的启、闭动作，第一光耦、第二光耦的输入端的发光二极管只能有一个获得正向的电导通工作，该导通工作的光耦输出端输出的信号将被送至控制器预先设定为对应开启箱门的第一IO端口或对应关闭箱门的第二IO端口中，继而控制器判断出是开启箱门或关闭箱门的行为。

为进一步保障箱门启、闭时磁铁棒与中空支承管配合正常，所述触发组件还包括弹簧16，所述箱门安装件采用第一安装法兰，所述第一安装法兰与支承框之间通过弹簧连接，弹簧一端固定连接第一安装法兰，另一端固定连接支承框，用以支撑支承框和磁铁棒，并提供磁铁棒沿所述中空支承管运动的自由度；所述箱壁安装件采用第二安装法兰。实施时，所述弹簧应具有支撑支承框和磁铁棒的强度，同时提供磁铁棒沿所述中空支承管运动发生剐蹭时弯折的自由度。由于弹簧的设置，连接于弹簧的支承框连同磁铁棒的端部则具有一定的自由度，即使磁铁棒与中空支承管稍有剐蹭，支承框连同磁铁棒也能够自适应的退出和插入中空支承管管腔内，从而保障箱门正常启、闭。另外为减少配合间隙(即磁铁棒的直径与中空支承管的内径相配合时的配合间隙)对磁感应强度的影响，同时考虑到箱体的纵深通常为100～150mm，因此可将中空支承管的长度设置为90～100mm，而支承框与磁铁棒的长度可设置为90～120mm，通过增加套叠部分以满足监测信号采集所需。

其中，作为承载磁铁棒的支承框，优选支承框13呈矩形支承框，为避免支承框对束缚的磁铁棒产生的磁力线造成屏蔽，影响磁路畅通，在矩形支承框13中与连接弹簧16的连接端相对的自由端设置镂空窗15。其中支承框相当于绑卡，支承框可以采用铁磁材料借助磁力吸附与磁铁棒之间紧密靠接在一起，达到将磁铁棒整体牢牢捆绑的效果。矩形支承框连接弹簧的连接端设有外翻的固定翻边14，可以利于不同尺寸的弹簧与矩形支承框固接，其中固定翻边除设置呈沿矩形支承框连接端边缘延伸的翻边外，也可设置呈环绕矩形支承框连接端的一圈翻边，增加弹簧与矩形支承框固接的接触面，利于固接的稳定性。

为方便磁铁棒与支承框的连接，同时保证磁铁棒产生的磁感应强度，所述磁铁棒由多个磁铁片11叠放形成，利用异名磁极相互吸引串联构成磁铁棒，使之在整体上构成具备单一NS磁极的整条磁铁棒，所述磁铁棒产生的磁感应强度为1～1.4特斯拉。由于现有市场上的强磁材料因工艺上的考量多采用片状结构，本实施例中通过采用通用的磁铁片经叠放构成磁铁棒，可以有效的减少开发成本；此外，在保障正常采集到箱门启、闭信号的前提下，根据具体箱体的大小和纵深，通过改变磁铁片的数量来调整获得不同长度的磁力棒，以实现对不同规格箱体的匹配，更有利于降低实施成本。

进一步采纳磁铁片11呈直径为30～50mm的圆板状，所述矩形支承框沿磁铁棒径向方向的宽度与磁铁片直径相匹配；所述磁铁片11厚度为1～5mm，所述矩形支承框沿磁铁棒轴向方向的长度与多个磁铁片叠放后的厚度相匹配；所述中空支承管内径为90～100mm。本实施例中，中空支承管内径最小取90mm，相比磁铁片最大直径取50mm而言预留40mm的间隙，该预留间隙适用于磁铁棒与中空支承管取值区间内的任意组合。技术人员通过适当增大磁铁棒与中空支承管之间的配合间隙，可以避免在箱门启、闭箱体时，磁铁棒与中空支承管发生剐蹭，从而保障箱门正常启、闭。

在监测电路中，优选所述第一光耦为贴片PC817C光电耦合器，所述第二光耦为贴片PC817C光电耦合器。其中贴片PC817C光电耦合器可在最低输入工作电流5mA、最高50mA正常响应，具备输入启动灵敏度高，整体功耗低的优点。

在感应组件中，所述线圈选择0.1～0.5mm(毫米)的漆包线，所述线圈绕制匝数为5000～14000匝。在磁感应强度为1～1.4特斯拉下，根据磁场强度与安匝数(线圈匝数乘以电流安培数)成正比，结合楞次定律原理在光耦中的发光二极管正向工作电流5mA～50mA(毫安)的需求下，结合工作现场箱体纵深往往在100mm～150mm之间，中空支承管的长度设置为90～100mm之间，即可估算出线圈绕制匝数在5000～14000匝，实施中，考虑到估算误差影响，也可人为适量调整匝数以增大所采集电流毫安数，使采集电流信号更加可靠；必要时可在线路中的电感后并联分流电阻，通过实测使第一、第二光耦输入端接收最大电流控制在最大50mA正常工作区间内即可。

进一步为保证磁铁棒产出足够的磁感应强度，所述磁铁片选择钕铁硼N32或N52强磁材料。

从满足滤波功能角度考虑，所述第一电感的电感值为1.5～4.7μH，所述第一电感的电感值为1.5～4.7μH。

如图1所示，安装在电表箱箱门内壁的触发组件和箱体内的感应组件可以相互插接配合，伴随箱门的开启或关闭，感生出大约5～20毫安左右的感生电流对第一光耦41或第二光耦42进行驱动，第一光耦41或第二光耦42继而传导大概3伏左右的的高电平脉冲信号到控制器5的对应输入输出IO端口内，控制器5通过判断是第一IO端口还是第二IO端口的高电平脉冲信号，并与预先设定的箱门开启或箱门关闭对应的第一IO端口或第二IO端口相比较，获得箱门的启闭状态。

本实用新型实施例的“类行程开关”相比于常规行程开关装置，实现无电源无触点的非接触式工作模式，不仅减少电源接线，而且减少动态机械装置磨损，提高整个装置的可靠性，同时，在诸如潮湿、粉尘、以及不能产生电弧等特殊应用场所也适用。相比于现有技术，通过在表箱内装设相互配合的触发组件和感应组件形成的“类行程开关”实现箱门启、闭状态采集，结合设计的监测电路，通过GPRS/CDMA或其它上行信道传输到主站，实现对低压电表箱箱门即铅封在线监测，提高反窃电水平。此外，在表箱内对表箱出线电压在线采集，经控制器通过GPRS/CDMA或其它上行信道传输到主站，不仅实现表箱出线状态在线监测，还提高智能电表费控业务监控能力和提升优质服务用电水平。

在本实用新型的实施例的描述中，需要说明的是，描述信号的传递方式是为了描述功能硬件之间的连接关系，而信号本身不属于技术特征。

在本实用新型的实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“坚直”、“水平”、“中心”、“顶”、“底”、“顶部”、“底部”、“内”、“外”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系。

在本实用新型的实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“组装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的实施例的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本实用新型的实施例的描述中，需要理解的是，“-”和“～”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如:“A-B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。“A～B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。

在本实用新型的实施例的描述中，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种表箱箱门启、闭状态监测用装置，其特征在于，包括安装于低压电表箱箱门内壁的触发组件，和与触发组件相配合的安装于低压电表箱箱体内的感应组件；所述触发组件包括箱门安装件、支承框和磁铁棒，所述箱门安装件安装于箱门内壁，磁铁棒嵌于支承框内，支承框一端与箱门安装件连接，另一端朝向感应组件；所述感应组件包括箱壁安装件、中空支承管、线圈，所述箱壁安装件安装于与所述箱门相对的箱壁，线圈缠绕于中空支承管外壁，中空支承管一端与箱壁安装件连接，另一端朝向所述磁铁棒，中空支承管在箱门关闭状态下与所述磁铁棒共轴，且磁铁棒插入中空支承管管腔内；所述装置还包括设置于箱体内的监测电路，所述监测电路包括第一电感、第二电感、第一光耦、第二光耦、控制器和电池，所述线圈的一端头通过第一电感分别与第一光耦的第一输入端以及第二光耦的第二输入端电连接，线圈的另一端头通过第二电感分别与第一光耦的第二输入端以及第二光耦的第一输入端电连接；所述第一光耦和第二光耦的输出端分别与控制器的第一IO端口和第二IO端口电连接，所述控制器用于采集第一光耦和第二光耦输出端输出的信号，并与预先设定的箱门开启或箱门关闭对应的第一IO端口或第二IO端口相比较，获得箱门的开启或关闭状态，控制器的电源端与电池正极电连接，第一光耦、第二光耦和控制器的接地端与电池负极共地。

2.根据权利要求1所述的一种表箱箱门启、闭状态监测用装置，其特征在于，所述触发组件还包括弹簧，所述箱门安装件采用第一安装法兰，所述第一安装法兰与支承框之间通过弹簧连接，弹簧一端固定连接第一安装法兰，另一端固定连接支承框，用以支撑支承框和磁铁棒，并提供磁铁棒沿所述中空支承管运动的自由度；所述箱壁安装件采用第二安装法兰。

3.根据权利要求2所述的一种表箱箱门启、闭状态监测用装置，其特征在于，所述支承框呈矩形支承框，矩形支承框中与连接弹簧的连接端相对的自由端设置镂空窗。

4.根据权利要求3所述的一种表箱箱门启、闭状态监测用装置，其特征在于，所述磁铁棒由多个磁铁片叠放形成，所述磁铁棒产生的磁感应强度为1～1.4特斯拉。

5.根据权利要求4所述的一种表箱箱门启、闭状态监测用装置，其特征在于，所述磁铁片呈直径为30～50mm的圆板状，所述矩形支承框沿磁铁棒径向方向的宽度与磁铁片直径相匹配；所述磁铁片厚度为1～5mm，所述矩形支承框沿磁铁棒轴向方向的长度与多个磁铁片叠放后的厚度相匹配；所述中空支承管内径为90～100mm。

6.根据权利要求4所述的一种表箱箱门启、闭状态监测用装置，其特征在于，所述第一光耦为贴片PC817C光电耦合器，所述第二光耦为贴片PC817C光电耦合器。

7.根据权利要求6所述的一种表箱箱门启、闭状态监测用装置，其特征在于，所述线圈绕制匝数为5000～14000匝。

8.根据权利要求4所述的一种表箱箱门启、闭状态监测用装置，其特征在于，所述磁铁片选择钕铁硼N32或N52强磁材料。

9.根据权利要求1所述的一种表箱箱门启、闭状态监测用装置，其特征在于，所述线圈选择0.1～0.5mm的漆包线。

10.根据权利要求1所述的一种表箱箱门启、闭状态监测用装置，其特征在于，所述第一电感的电感值为1.5～4.7μH，所述第二电感的电感值为1.5～4.7μH。

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