变电站防汛排水设备的检测电路的制作方法

1.本实用新型涉及防汛排水技术领域，具体涉及一种变电站防汛排水设备中检测电路结构的改进。


背景技术：

2.变电站防汛排水装置，通常包括排水泵、电缆沟布点水位监测装置和智能控制系统。水位监测装置通常依靠浮球开关，当水位过高、达到警戒上水位时，控制单元启动水泵排水。当水位下降到警戒下水位以下时，控制单元关停水泵。
3.但是，由于长时间处于户外浸水工作环境，浮球开关很难保证其工作的灵敏性和准确性。当存在外部信号干扰时，浮球检测电路的光耦可能出现误导通；又或当信号误接到高压侧时，光耦反向端承压会有损坏风险，直接导致浮球开关失效。
4.因此，如何改进排水设备的相关控制电路的结构，提高水位检测的可靠性，成为亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型针对以上问题，提供了一种通过双重启停条件判定的创新控制设计，实现水位可靠检测的变电站防汛排水设备。
6.本实用新型的技术方案为：
7.变电站防汛排水设备，包括水泵、浮球开关和控制器，还包括液位传感器和液位检测电路；
8.所述液位检测电路包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电容c1、电容c2、瞬态二极管d1、双向二极管u1和运放u2a；
9.所述电阻r2、电容c2和瞬态二极管d1三者并联连接，而后依次串接电阻r1、运放u2a、电阻r3和电容c1，所述电阻r3和电容c1之间连接所述双向二极管u1；所述液位传感器连接所述电阻r2；所述电容c1的一端接地、另一端连接所述控制器。
10.还包括与所述控制器连接的浮球检测电路，所述浮球检测电路包括上水位控制电路和下水位控制电路；
11.所述上水位控制电路中，光耦u11两端并联连接有电阻r20；所述下水位控制电路中，光耦u13两端并联连接有电阻r28。
12.所述浮球检测电路的上水位控制电路中反接有二极管d9，所述浮球检测电路的下水位控制电路中反接有二极管d11。
13.还包括电流互感器和水泵电流检测电路，所述水泵电流检测电路连接所述控制器；
14.所述水泵电流检测电路与所述液位检测电路具有相同的元件组成和连接结构。
15.还包括与所述控制器连接的水泵输出控制电路；
16.所述水泵输出控制电路包括三极管q1和继电器k1；所述三极管q1导通时，所述继
电器k1吸合。
17.本实用新型的变电站防汛排水设备，通过设置液位传感器及配套控制电路，与现有的浮球控制电路形成水泵的双重启停判断体系，提高了水位检测的可靠性。还通过对浮球检测电路进行改进，降低了光耦损坏风险，消除了光耦误导通的缺陷，有效提高了浮球检测的电路可靠性和准确性。
18.另一方面，本实用新型还通过设置水泵电流检测电路，在线检测水泵的工作电流，改善继电保护的滞后性，提高水泵保护动作的响应速度；通过设置水泵输出控制电路，使得有水状态时水泵间断启停，避免水泵锈死或堵塞。
附图说明
19.图1是本实用新型的原理框图，
20.图2是本实用新型中液位检测电路的电路图，
21.图3是本实用新型中浮球检测电路的电路图，
22.图4是本实用新型中水泵输出控制电路的电路图。
具体实施方式
23.以下结合附图1-4，进一步说明本实用新型。
24.本实用新型的变电站防汛排水设备，包括水泵（可设置一个或多个，如主泵 辅泵设计）、浮球开关和控制器，还包括液位传感器和液位检测电路；控制器包括单片机及其他相关电路；
25.参见图2，液位检测电路包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电容c1、电容c2、瞬态二极管d1、双向二极管u1和运放u2a；
26.电阻r2、电容c2和瞬态二极管d1三者并联连接，而后依次串接电阻r1、运放u2a、电阻r3和电容c1，电阻r3和电容c1之间连接双向二极管u1；液位传感器通过接口p2连接电阻r2，电容c1的一端接地、另一端连接控制器。液位传感器输出的4~20ma电流信号经过精密电阻r2变换成0.6v~3v的电压信号，经过c2滤波、瞬态二极管d1限幅、运放u2a信号放大，及电阻r3和电容c1滤波、双向二极管u1限幅，最后到达单片机的ad通道。单片机对液位传感器和浮球开关分别进行判断，以此判断结果作为水泵的启动和停止条件。现有传感电路设计中没有限幅器件的应用，故当液位传感器有“尖”脉冲信号输入时，会对运放u2a造成很大的冲击，并且随着运放u2a的信号放大作用，“尖”脉冲信号会进一步的放大，直到到达单片机接口，严重的会损坏单片机。增加瞬态二极管d1，可以很好地消除液位传感器的“尖”脉冲信号；而双向二极管u1对输入信号的幅值进一步限制，使得输入的信号始终保持在单片机的安全电压范围内，实现单片机的有效保护。
27.还包括与控制器连接的浮球检测电路，浮球检测电路包括上水位控制电路和下水位控制电路；上水位控制电路和下水位控制电路的入口均连接浮球开关；上水位控制电路的出口fq-t1、下水位控制电路的出口fq-t2均连接单片机；
28.上水位控制电路中，光耦u11两端并联连接有电阻r20；下水位控制电路中，光耦u13两端并联连接有电阻r28。
29.浮球检测电路的上水位控制电路中反接有二极管d9，浮球检测电路的下水位控制
电路中反接有二极管d11，两个反接的二极管均连接浮球开关的接口p5。浮球开关通过p5接口连接浮球检测电路，当水位到达指定位置时，启动水泵；当水位下降到指定位置时，关闭水泵。
30.参见图3，上分支为上水位控制电路，下分支为下水位控制电路。以上水位信号为例，当水位到达指定位置时，p5接口的接点3和4导通，从而二极管d9导通，状态指示灯d8亮，光耦u11导通，fq_t1处变为低电平，从而单片机可以检测到水位到达信号。现有浮球检测电路中当信号接错，如接到高压侧，会对光耦供电侧形成回路，从而致光耦反向端承受很大的高压，增加了光耦损坏的危险。而本案的二极管d9可以保护信号的反接，利用二极管的单向导通特性，高压进入不了后续回路，很好的保护了光耦。本案电阻r20与电容 c19配合，可以有效地对光耦u11进行保护。因现有浮球检测电路中无并接电阻设计，当外部信号有干扰时，可能会造成光耦u11的误导通，从而影响后续信号的判别，增加电阻r20后，相当于给外接信号提供一个可靠的上拉，这样平时无效信号时，保证了输入是一个确定的状态，抑制了外界干扰信号的引入。下水位信号有效时，电路工作过程相同。
31.还包括电流互感器和水泵电流检测电路，水泵电流检测电路连接控制器；
32.水泵电流检测电路与液位检测电路具有相同的元件组成和连接结构。单片机在线监控水泵的工作电流，当水泵出现空转或堵转时，能够快速感知并关停水泵，避免单纯依靠热继电器进行控制的滞后性。
33.还包括与控制器连接的水泵输出控制电路，为防止水泵在长时间浸泡水中出现堵塞、生锈的状况，在有水状态下，通过水泵输出控制电路间断启动水泵，使之运转一段时间再关停；
34.水泵输出控制电路包括三极管q1和继电器k1。以主泵为例，参见图4，main pump为高电平时，单片机控制三极管q1导通时，继电器k1吸合，从而控制主泵的接触器工作、主泵得电，开始抽水工作；main pump为低电平时，单片机断开三极管q1，继电器k1触点断开，主泵关停。主泵、辅泵的控制方法相同。
35.控制器还可连接nb_iot无线模组，由无线模组通过物联卡连接到云端，从而实现设备的状态监控、远程报警、远程控制等。物联网卡通过与单片机进行通讯，从而实现设备状态的上发、手机指令的处理等操作。
36.对于本案所公开的内容，还有以下几点需要说明：
37.（1）、本案所公开的实施例附图只涉及到与本案所公开实施例所涉及到的结构，其他结构可参考通常设计；
38.（2）、在不冲突的情况下，本案所公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例；
39.以上，仅为本案所公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本领域技术人员根据本案所公开的内容，对其中某些技术特征作出的变换均应在本案保护范围内。