CN216929682U - 应用于变电站通讯柜的电源空开状态监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种应用于变电站通讯柜的电源空开状态监测装置，它包括数据采集端和数据接收端，其中：数据采集端包括：48V输入电压采集模块、48V输出电压采集模块、MCU主控模块、LORA数据发送模块，48V输入电压采集模块和48V输出电压采集模块的输出端均与MCU主控模块的输入端连接，MCU主控模块的输出端连接LORA数据发送模块发送数据至数据接收端。本装置采用了LORA无线的数据传输；隔离的数据采集的供电系统。本实用新型的目的是为了解决在采集端的隔离的数据采集，方便的无线数据传输。
Description
技术领域
本实用新型涉及变电站电气设备技术领域，特别涉及一种应用于变电站通讯柜的电源空开状态监测装置。
背景技术
在220kV变电站中，普遍采用1＋1双系统DC/DC供电模式，每个单系统相对独立运行，设备侧实现双电源输入或双电源汇流输入，确保高供电可靠性，电源接线原理如图1所示。在变电站通讯柜的供电系统中，由通讯电源（DC/DC）提供48V电源，在通讯柜的供电系统中，因外部故障导到致空开跳闸，现有技术中无法及时预警并且准确的获取空开的开关状态以及是否失电状态，导致无法快速锁定故障原因，使下层通讯设备无法正常工作。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型提供了一种应用于变电站通讯柜的电源空开状态监测装置，其优点是能够对电源空开状态进行实时监测，当电源空开出现跳闸等异常现象时及时预警，方便快速锁定故障原因。
本实用新型的上述目的是通过以下技术方案实现的，一种应用于变电站通讯柜的电源空开状态监测装置，包括数据采集端和数据接收端，其中：
数据采集端包括：48V输入电压采集模块、48V输出电压采集模块、MCU主控模块、LORA数据发送模块，48V输入电压采集模块用于采集空开输入端的电压信号，48V输出电压采集模块用于采集空开输出端的电压信号，48V输入电压采集模块和48V输出电压采集模块的输出端均与MCU主控模块的输入端连接，MCU主控模块的输出端连接LORA数据发送模块发送数据至数据接收端；
数据接收端包括：LORA数据接收模块，MCU主控边缘计算模块、48V隔离输出模块、数据服务器，LORA数据接收模块接收数据采集端发出的数据，LORA数据接收模块的输出端连接MCU主控边缘计算模块的输入端，MCU主控边缘计算模块的输出端通过485隔离输出模块发送数据至数据服务器。
优选的，数据采集端还包括48V转5V电路模块、锂电池、电源选择模块，48V转5V电路模块和锂电池通过电源选择模块为MCU主控模块供电；数据接收端还包括48V电源隔离供电模块，48V电源隔离供电模块连接MCU主控边缘计算模块供电。
优选的，48V转5V电路模块通过锂电池充电模块连接锂电池，用于为锂电池充电。
优选的，所述48V输入电压采集模块包括一个运算放大器，48V输入电压通过电阻连接运算放大器的同相输入端，运算放大器的同相输入端通过并联的电容和电阻接地；运算放大器的反相输入端接输出端；输出端通过电阻连接MCU主控模块的输入端。
优选的，所述48V输出电压采集模块包括一个光耦隔离器，48V输出电压通过第一二极管D1和电阻连接光耦隔离器的正极输入端，光耦隔离器的负极输入端接地，光耦隔离器的正极输入端和负极输入端之间连接有反向二极管；光耦隔离器的负极输出端通过并联的电容和电阻接地，光耦隔离器的正极输出端一方面通过电容接地，另一方面通过电阻接地分压、电容滤波后连接MCU主控模块的输入端。
优选的，所述MCU主控模块的主控芯片为STM32F103C8。
优选的，所述LORA数据发送模块的型号为M-HL9。
优选的，所述48V电源隔离供电模块的型号为VCB48_SO-6WR3。
优选的，所述电源选择模块包括第三二极管、第四二极管、第六二极管、第二三极管Q2以及第三三极管；
48V转5V电路模块的输出端连接所述电源选择模块的输入端，电源选择模块的输入端一方面连接第三二极管的阳极，另一方面连接第四二极管的阳极；第三二极管的阴极一方面通过电阻RTC1连接LDO线性稳压的输入端，另一方面连接第二三极管Q2的源极，第二三极管Q2的漏极连接第三三极管Q3的漏极；第四二极管D4的阴极分别连接第二三极管Q2的栅极和第三三极管Q3的栅极，第三三极管Q3的栅极通过电阻接地；第三三极管Q3的源极一方面连接锂电池的输入端，另一方面连接第六二极管D6的阳极，第六二极管D6的阴极连接第二三极管Q2的源极。
优选的，锂电池充电模块的型号为TP4057-SOT23-6L。
综上所述，本实用新型的有益效果有：
1．本实用新型通过48V输入电压采集模块和48V输出电压采集模块采集空开输入端和输出端的电压信息，根据该信息可以判断出空开的工作状态，即闭合、断开以及失电三种状态，并将所得信息传输至数据接收端再由数据接收端传输至数据服务器，供管理人员调用和处理，实现了空开状态的实时监测，有利于在空开发生故障后第一时间查找故障点；
2．通过设置锂电池以及电源选择模块，在被采集设备断电后为数据采集端供电，保证其能继续工作。
附图说明
图1是本实用新型背景技术中220kV变电站电源接线原理图；
图2是本实用新型的原理框图；
图3是本实用新型实施例中48V输入电压采集模块的电路图；
图4是本实用新型实施例中48V输出电压采集模块的电路图；
图5是本实用新型实施例中MCU主控模块的电路图；
图6是本实用新型实施例中LORA数据发送模块的电路图；
图7是本实用新型实施例中48V电源隔离供电模块的电路图；
图8是本实用新型实施例中电源选择模块的电路图；
图9是本实用新型实施例中锂电池充电模块的电路图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
实施例：参考图2-9，一种应用于变电站通讯柜的电源空开状态监测装置，包括数据采集端和数据接收端，其中：
数据采集端包括：48V输入电压采集模块、48V输出电压采集模块、MCU主控模块、LORA数据发送模块，48V输入电压采集模块用于采集空开输入端的电压信号，48V输出电压采集模块用于采集空开输出端的电压信号，48V输入电压采集模块和48V输出电压采集模块的输出端均与MCU主控模块的输入端连接，MCU主控模块的输出端连接LORA数据发送模块发送数据至数据接收端；
数据接收端包括：LORA数据接收模块，MCU主控边缘计算模块、48V隔离输出模块、数据服务器，LORA数据接收模块接收数据采集端发出的数据，LORA数据接收模块的输出端连接MCU主控边缘计算模块的输入端，MCU主控边缘计算模块的输出端通过485隔离输出模块发送数据至数据服务器。
本装置通过48V输入电压采集模块阻抗隔离采集空开输入端的48V电压，通过48V输出电压采集模块采集空开输出端的48V电源。MCU主控模块通过48V输入电压采集模块和48V输出电压采集模块输出的电压进行判断：
-如果空开的输入端有电压且输出端也有电压，代表空开是闭合状态；
-如果空开的输入端有电压而输出端没有电压，代表空开跳闸了；
-如果空开的输入输出都没有电压代表空开失电了。
MCU主控模块通过LORA数据发送模块传输到数据接收端进行处理。
数据采集端还包括48V转5V电路模块、锂电池、电源选择模块，48V转5V电路模块和锂电池通过电源选择模块为MCU主控模块供电；数据接收端还包括48V电源隔离供电模块，48V电源隔离供电模块连接MCU主控边缘计算模块供电。
48V转5V电路模块通过锂电池充电模块连接锂电池，用于为锂电池充电。所述锂电池充电模块的型号为TP4057-SOT23-6L。锂电池充电模块的电路图如图9所示。
参考图3，所述48V输入电压采集模块包括一个运算放大器，48V输入电压通过电阻连接运算放大器的同相输入端，运算放大器的同相输入端通过并联的电容和电阻接地；运算放大器的反相输入端接输出端；输出端通过电阻连接MCU主控模块的输入端。
参考图4，所述48V输出电压采集模块包括一个光耦隔离器，48V输出电压通过第一二极管D1和电阻连接光耦隔离器的正极输入端，光耦隔离器的负极输入端接地，光耦隔离器的正极输入端和负极输入端之间连接有反向二极管；光耦隔离器的负极输出端通过并联的电容和电阻接地，光耦隔离器的正极输出端一方面通过电容接地，另一方面通过电阻接地分压、电容滤波后连接MCU主控模块的输入端。
所述MCU主控模块的主控芯片为STM32F103C8。MCU主控模块的电路图如图5所示。MCU主控模块用于判断空开闭合/空开跳闸/空开失电（如果输入有电压输出有电压，代表空开是闭合状态；如果输入有电压输出没有电压，代表空开跳闸了；如果输入输出都没有电压代表空开失电了）。
MCU主控边缘计算模块主要是通过输入的信号进行计算分析现在的空开的状态，生成通信协议通过485传输到服务器。分析依据参考以下表格：
| 输入电压 | 输出电压 | 空开 |
| 0 | 0 | 无48V输入 |
| 1 | 0 | 断开 |
| 1 | 1 | 闭合 |
所述LORA数据发送模块的型号为M-HL9。LORA数据发送模块的电路图如图6所示。
所述48V电源隔离供电模块的型号为VCB48_SO-6WR3。图7示出了48V电源隔离供电模块的电路图。
参考图8，所述电源选择模块包括第三二极管、第四二极管、第六二极管、第二三极管Q2以及第三三极管；
48V转5V电路模块的输出端连接所述电源选择模块的输入端，电源选择模块的输入端一方面连接第三二极管的阳极，另一方面连接第四二极管的阳极；第三二极管的阴极一方面通过电阻RTC1连接LDO线性稳压的输入端，另一方面连接第二三极管Q2的源极，第二三极管Q2的漏极连接第三三极管Q3的漏极；第四二极管D4的阴极分别连接第二三极管Q2的栅极和第三三极管Q3的栅极，第三三极管Q3的栅极通过电阻接地；第三三极管Q3的源极一方面连接锂电池的输入端，另一方面连接第六二极管D6的阳极，第六二极管D6的阴极连接第二三极管Q2的源极。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种应用于变电站通讯柜的电源空开状态监测装置，其特征在于，包括数据采集端和数据接收端，其中：
数据采集端包括：48V输入电压采集模块、48V输出电压采集模块、MCU主控模块、LORA数据发送模块，48V输入电压采集模块用于采集空开输入端的电压信号，48V输出电压采集模块用于采集空开输出端的电压信号，48V输入电压采集模块和48V输出电压采集模块的输出端均与MCU主控模块的输入端连接，MCU主控模块的输出端连接LORA数据发送模块发送数据至数据接收端；
数据接收端包括：LORA数据接收模块，MCU主控边缘计算模块、48V隔离输出模块、数据服务器，LORA数据接收模块接收数据采集端发出的数据，LORA数据接收模块的输出端连接MCU主控边缘计算模块的输入端，MCU主控边缘计算模块的输出端通过485隔离输出模块发送数据至数据服务器。
2.根据权利要求1所述的应用于变电站通讯柜的电源空开状态监测装置，其特征在于，数据采集端还包括48V转5V电路模块、锂电池、电源选择模块，48V转5V电路模块和锂电池通过电源选择模块为MCU主控模块供电；数据接收端还包括48V电源隔离供电模块，48V电源隔离供电模块连接MCU主控边缘计算模块供电。
3.根据权利要求2所述的应用于变电站通讯柜的电源空开状态监测装置，其特征在于，48V转5V电路模块通过锂电池充电模块连接锂电池，用于为锂电池充电。
4.根据权利要求1所述的应用于变电站通讯柜的电源空开状态监测装置，其特征在于，所述48V输入电压采集模块包括一个运算放大器，48V输入电压通过电阻连接运算放大器的同相输入端，运算放大器的同相输入端通过并联的电容和电阻接地；运算放大器的反相输入端接输出端；输出端通过电阻连接MCU主控模块的输入端。
5.根据权利要求1所述的应用于变电站通讯柜的电源空开状态监测装置，其特征在于，所述48V输出电压采集模块包括一个光耦隔离器，48V输出电压通过第一二极管D1和电阻连接光耦隔离器的正极输入端，光耦隔离器的负极输入端接地，光耦隔离器的正极输入端和负极输入端之间连接有反向二极管；光耦隔离器的负极输出端通过并联的电容和电阻接地，光耦隔离器的正极输出端一方面通过电容接地，另一方面通过电阻接地分压、电容滤波后连接MCU主控模块的输入端。
6.根据权利要求1所述的应用于变电站通讯柜的电源空开状态监测装置，其特征在于，所述MCU主控模块的主控芯片为STM32F103C8。
7.根据权利要求1所述的应用于变电站通讯柜的电源空开状态监测装置，其特征在于，所述LORA数据发送模块的型号为M-HL9。
8.根据权利要求2所述的应用于变电站通讯柜的电源空开状态监测装置，其特征在于，所述48V电源隔离供电模块的型号为VCB48_SO-6WR3。
9.根据权利要求2所述的应用于变电站通讯柜的电源空开状态监测装置，其特征在于，所述电源选择模块包括第三二极管、第四二极管、第六二极管、第二三极管Q2以及第三三极管；
48V转5V电路模块的输出端连接所述电源选择模块的输入端，电源选择模块的输入端一方面连接第三二极管的阳极，另一方面连接第四二极管的阳极；第三二极管的阴极一方面通过电阻RTC1连接LDO线性稳压的输入端，另一方面连接第二三极管Q2的源极，第二三极管Q2的漏极连接第三三极管Q3的漏极；第四二极管D4的阴极分别连接第二三极管Q2的栅极和第三三极管Q3的栅极，第三三极管Q3的栅极通过电阻接地；第三三极管Q3的源极一方面连接锂电池的输入端，另一方面连接第六二极管D6的阳极，第六二极管D6的阴极连接第二三极管Q2的源极。
10.根据权利要求3所述的应用于变电站通讯柜的电源空开状态监测装置，其特征在于，锂电池充电模块的型号为TP4057-SOT23-6L。
Priority Applications (1)
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| CN202122740115.2U CN216929682U (zh) | 2021-11-10 | 2021-11-10 | 应用于变电站通讯柜的电源空开状态监测装置 |
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| CN202122740115.2U Active CN216929682U (zh) | 2021-11-10 | 2021-11-10 | 应用于变电站通讯柜的电源空开状态监测装置 |
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