一种箱式变电站的安全防护系统的制作方法

1.本发明属于箱式变电站技术领域，具体涉及一种箱式变电站的安全防护系统。


背景技术：

2.箱式变电站又叫预装式变电所或预装式变电站，是一种高压开关设备、配电变压器和低压配电装置，按一定接线方案排成一体的工厂预制户内、户外紧凑式配电设备，即将高压受电、变压器降压、低压配电等功能有机地组合在一起，安装在一个全封闭、可移动的箱体内。箱式变电站适用于矿山、工厂企业、油气田和风力发电站，根据产品结构不同以及采用元器件的不同，分为欧式箱变和美式箱变两种典型风格。
3.箱式变电站内部设有大量变压器、开关柜等大电流设备，长期处于运行状态都会产生大量的热量，各种接触器触头、断路器触头、电缆接头等均容易发热，箱式变电站内温度过高很容易引起火灾。现有的箱式变电站通常设置温度传感器和烟雾传感器进行检测，一方面温度传感器和烟雾传感器可能受到箱式变电站内部环境干扰而出现误报现象，另一方面，当温度传感器和烟雾传感器发出高温或者烟雾报警时，箱式变电站内部往往已经发生火灾造成器件损坏。
4.有鉴于此，本发明提供一种箱式变电站的安全防护系统，以解决现有技术存在的不足，是非常有必要的。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本发明提供一种箱式变电站的安全防护系统，基于电流差、电压差和温度值判断箱式变电站是否存在火灾风险，避免温度传感器和烟雾传感器受到箱式变电站内部环境干扰而出现误报现象，还能够在火灾发生前采取措施降低火灾发生概率。
6.为实现上述目的，本发明给出以下技术方案：一种箱式变电站的安全防护系统，包括工控机和智能采集模块，所述智能采集模块包括电流传感器、电压传感器、温度传感器、单片机以及供电单元，电流传感器、电压传感器、温度传感器、供电单元均连接到单片机，单片机的串行口连接rs485总线，所述rs485总线连接rs485/rs232转换器，所述rs485/rs232转换器连接到所述工控机，所述工控机连接无线网关，所述无线网关接入intel互联网，所述intel互联网连接有云平台和用户终端；所述单片机计算电流差、电压差、温度差并将计算结果传输至工控机；所述工控机设置电流差阈值、电压差阈值和温度差阈值，工控机判断电流差大于电流差阈值时给出初级预警信号，工控机判断电压差大于电压差阈值时同样给出初级预警信号，工控机判断温度差大于温度差阈值时给出高级预警信号；作为优选，所述工控机还连接有复位控制模块，所述复位控制模块连接所述单片机，所述复位控制模块包括电阻r2、电阻r3、二极管d1、npn型三极管q1、继电器g1；电阻r2的第一端连接工控机，电阻r2的第二端连接电阻r3的第一端、npn型三极管q1的基极，电阻r3
的第二端接地，npn型三极管q1的发射极接地，npn型三极管q1的集电极连接二极管d1的正极、继电器g1的in引脚，二极管d1的负极连接电压vcc，继电器g1的vcc引脚连接电压vcc，继电器g1的公共触点与继电器g1的常开触点之间连接单片机复位开关k1。工控机给出高级预警信号后控制继电器g1的线圈两端通电，线圈产生磁力，继电器g1的公共触点与常开触点接触，从而使单片机复位开关k1工作，实现单片机复位，单片机复位后重新检测并计算电流差、电压差和温度差，减少智能采集模块受箱式变电站内部环境干扰而出现的误差和误报问题。
7.作为优选，所述单片机计算电流差、电压差、温度差具体包括：计算电流差ir=|i
2-i1|，其中i1、i2分别为电流传感器前后两次采集的电流测量值；计算电压差ur=|u
2-u1|，其中u1、u2分别为电压传感器前后两次采集的电压测量值；计算温度差tr=|t
2-t1|，其中t1、t2分别为温度传感器前后两次采集的温度测量值。
8.作为优选，所述工控机连接有备用机，所述工控机正常工作时控制所述备用机处于热备状态，所述备用机与所述工控机资源共享，所述工控机故障时自动启动备用机接替工控机自动投入工作，并在所述用户终端上显示工控机故障信息。工控机故障时备用机自动接替进行工作，保障系统正常工作，防止系统瘫痪。
9.作为优选，所述工控机连接有电磁阀，所述电磁阀连接有氮气瓶，所述氮气瓶连接有压力检测计，所述压力检测计连接到所述工控机；所述工控机控制所述电磁阀的打开或关闭，所述压力检测计检测氮气瓶的压力值并发送至工控机。电磁阀释放氮气瓶中的氮气为箱式变电站内部器件进行降温，同时增加箱式变电站内部氮气浓度，降低氧气浓度，降低火灾发生可能性。
10.作为优选，所述工控机连接有监控摄像头，所述监控摄像头连接有照明设备和视频存储器。通过监控摄像头获取箱式变电站内部视频图像，通过设置照明设备为监控摄像头提供照明，设置视频存储器用于存储视频和图像。
11.作为优选，所述温度传感器包括ds18b20芯片、电阻r1、电容c1和电容c2，ds18b20芯片的vcc引脚连接电压vcc、电阻r1的第一端、电容c1的第一端、电容c2的第一端，电阻r1的第二端通过dq引线连接单片机，电容c1的第二端和电容c2的第二端均接地，ds18b20芯片的dq引脚通过dq引线连接单片机，ds18b20芯片的gnd引脚接地。通过温度传感器检测箱式变电站内的温度值。
12.作为优选，所述电流传感器采用lbz-10电流互感器。通过lbz-10电流互感器检测箱式变电站内各接触器触头、断路器触头的电流值。
13.作为优选，所述电压传感器采用jdzw-10电压互感器。通过jdzw-10电压互感器检测箱式变电站内各接触器触头、断路器触头的电压值。
14.作为优选，所述单片机采用at89c52单片机芯片。at89c52单片机芯片集成了ad转换、串行口、电源管理等模块，并提供了丰富的通用io口，便于进行硬件设计并提高了可靠性。
15.本发明的有益效果在于，通过电流传感器、电压传感器和温度传感器分别检测箱式变电站内部器件电流值、电压值和温度值，单片机根据检测结果分别计算前后两次采集的电流差、电压差和温度差并上传至工控机，工控机判断电流差或者电压差过大则说明器件电流或电压波动较大，进行初级预警提醒用户存在隐患，工控机判断温度差过大则说明
内部温度急剧变化，进行高级预警提醒用户存在火灾风险，工控机进行高级预警后通过复位控制模块控制单片机进行复位，复位后的单片机重新检测并计算电流差、电压差和温度差，避免偶然性。本发明提供的安全防护系统以前后两次检测的电流差、电压差和温度差作为判断依据，减少温度传感器和烟雾传感器的误报现象，并且本发明在箱式变电站内部器件电流或者电压急剧变化时便给出初级预警，提醒用户及时进行检修，并利用氮气瓶降低火灾发生概率，减少火灾造成的损失。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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。
17.图1是本发明实施例提供的箱式变电站的安全防护系统的原理框图。
18.图2是复位控制模块的电路原理图。
19.图3是温度传感器的电路原理图。
20.其中，1-工控机，2-智能采集模块，2.1-电流传感器，2.2-电压传感器，2.3-温度传感器，2.4-单片机，2.5-供电单元，3-rs485总线，4-rs485/rs232转换器，5-无线网关，6-intel互联网，7-云平台，8-用户终端，9-复位控制模块，10-备用机，11-电磁阀。12-氮气瓶，13-压力检测计，14-监控摄像头，15-照明设备，16-视频存储器。
具体实施方式
21.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
22.如图1所示，本发明实施例提供一种箱式变电站的安全防护系统，包括工控机1和智能采集模块2，所述智能采集模块2包括电流传感器2.1，电压传感器2.2，温度传感器2.3，单片机2.4以及供电单元2.5，其中电流传感器2.1采用lbz-10电流互感器，通过lbz-10电流互感器检测箱式变电站内各接触器触头、断路器触头的电流值，电压传感器2.2采用jdzw-10电压互感器，通过jdzw-10电压互感器检测箱式变电站内各接触器触头、断路器触头的电压值，单片机2.4采用at89c52单片机芯片，at89c52单片机芯片集成了ad转换、串行口、电源管理等模块，并提供了丰富的通用io口，便于进行硬件设计并提高了可靠性。电流传感器2.1，电压传感器2.2，温度传感器2.3，供电单元2.5均连接到单片机2.4，单片机2.4的串行口连接rs485总线3，所述rs485总线3连接rs485/rs232转换器4，所述rs485/rs232转换器4连接到所述工控机1。所述工控机1连接有复位控制模块9，所述复位控制模块9连接所述单片机2.4。所述工控机1连接有备用机10，所述工控机1正常工作时控制所述备用机10处于热备状态，所述备用机10与所述工控机1资源共享，所述工控机1故障时自动启动备用机10接替工控机1自动投入工作，并在所述用户终端8上显示工控机1故障信息，工控机1故障时备用机10自动接替进行工作，保障系统正常工作，防止系统瘫痪。所述工控机1连接有电磁阀
11，所述电磁阀11连接有氮气瓶12，所述氮气瓶12连接有压力检测计13，所述压力检测计13连接到所述工控机1；所述工控机1控制所述电磁阀11的打开或关闭，所述压力检测计13检测氮气瓶12的压力值并发送至工控机1；电磁阀11释放氮气瓶12中的氮气为箱式变电站内部器件进行降温，同时增加箱式变电站内部氮气浓度，降低氧气浓度，降低火灾发生可能性。所述工控机1连接有监控摄像头14，所述监控摄像头14连接有照明设备15和视频存储器16，通过监控摄像头14获取箱式变电站内部视频图像，通过设置照明设备15为监控摄像头14提供照明，设置视频存储器16用于存储视频和图像。所述工控机1连接无线网关5，所述无线网关5接入intel互联网6，所述intel互联网6连接有云平台7和用户终端8；所述单片机2.4计算电流差、电压差、温度差并将计算结果传输至工控机，其中单片机计算电流差、电压差、温度差具体包括：计算电流差ir=|i
2-i1|，其中i1、i2分别为电流传感器前后两次采集的电流测量值；计算电压差ur=|u
2-u1|，其中u1、u2分别为电压传感器前后两次采集的电压测量值；计算温度差tr=|t
2-t1|，其中t1、t2分别为温度传感器前后两次采集的温度测量值。
23.所述工控机1设置电流差阈值、电压差阈值和温度差阈值，工控机1判断电流差大于电流差阈值时给出初级预警信号，工控机1判断电压差大于电压差阈值时同样给出初级预警信号，工控机1判断温度差大于温度差阈值时给出高级预警信号；如图2所示，所述复位控制模块9包括电阻r2、电阻r3、二极管d1、npn型三极管q1、继电器g1；电阻r2的第一端连接工控机，电阻r2的第二端连接电阻r3的第一端、npn型三极管q1的基极，电阻r3的第二端接地，npn型三极管q1的发射极接地，npn型三极管q1的集电极连接二极管d1的正极、继电器g1的in引脚，二极管d1的负极连接电压vcc，继电器g1的vcc引脚连接电压vcc，继电器g1的公共触点与继电器g1的常开触点之间连接单片机复位开关k1。工控机给出高级预警信号后控制继电器g1的线圈两端通电，线圈产生磁力，继电器g1的公共触点与常开触点接触，从而使单片机复位开关k1工作，实现单片机复位，单片机复位后重新检测并计算电流差、电压差和温度差，减少智能采集模块受箱式变电站内部环境干扰而出现的误差和误报问题。
24.如图3所示，所述温度传感器2.3包括ds18b20芯片、电阻r1、电容c1和电容c2，ds18b20芯片的vcc引脚连接电压vcc、电阻r1的第一端、电容c1的第一端、电容c2的第一端，电阻r1的第二端通过dq引线连接单片机，电容c1的第二端和电容c2的第二端均接地，ds18b20芯片的dq引脚通过dq引线连接单片机，ds18b20芯片的gnd引脚接地。通过温度传感器检测箱式变电站内的温度值。
25.尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。