一种高压开关柜强电干涉下的智能化控制系统及方法与流程

1.本发明涉及电气技术领域，尤其涉及一种高压开关柜强电干涉下的智能化控制系统及方法。


背景技术：

2.电气是电能的生产、传输、分配、使用和电工装备制造等学科或工程领域的统称。配电柜分动力配电柜和照明配电柜、计量柜，是配电系统的末级设备。配电柜是电动机控制中心的统称。配电柜使用在负荷比较分散、回路较少的场合；电动机控制中心用于负荷集中、回路较多的场合，把上一级配电设备某一电路的电能分配给就近的负荷。
3.有资料显示，强电线路对通信线路影响的实质，就是强电线路中的交变电流所产生交变电磁场，作用到其附近的通信线路上产生的电磁感应。通信线路因受强电线影响轻则干扰通信回路通话，严重的能毁坏机线设备，危及工作人员的生命安全。为保护通信设施和施工维护作业人员的安全，减少强电线路对通信线路的影响，必须采取有效措施，加强通信线路的防护。
4.中国专利文献cn109842043a公开了一种“强电配电柜”。采用了包括配电柜本体，所述配电柜本体内部上侧设有固定架，所述配电柜本体上端通过两侧的支架与挡水盖相连接，所述挡水盖呈v形结构，所述固定架上一侧设有第一散热风扇，另一侧上设有第二散热风扇，所述第一散热风扇、第二散热风扇旋转方向相反，所述配电柜本体侧壁上设有散热栅格，所述配电柜本体上端设有若干个散热孔，所述挡水盖上端面上设有隔热层。上述技术方案缺少面对配电柜强电工作时产生强电干涉影响，使得通信收到影响，导致难以实现对配电柜的有效反馈控制。


技术实现要素：

5.本发明主要解决原有的技术方案缺少面对配电柜强电工作时产生强电干涉影响，使得通信收到影响，导致难以实现对配电柜的有效反馈控制的技术问题，提供一种高压开关柜强电干涉下的智能化控制系统及方法，通过在高压开关柜各部件处装设传感器，依据传感器电源线进行载波通信，从而实现对开关柜各部件工作状态的监测及控制，避免强电干涉下无线信号的难以传输和面对配电柜内复杂紧密的设备部件难以设置数据线的情况，在保证通信效果的同时大大简化线路，增加适配性，同时基于强电干涉对无线信号影响采集无线信号实现对开关柜正常工作状态的监测。
6.本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
7.一种高压开关柜强电干涉下的智能化控制系统，包括：
8.采集模块，用于进行开关柜内各部件数据采集，与数据处理模块相连；
9.数据处理模块，用于对采集数据格式进行汇总和处理，与通信模块相连；
10.通信模块，用于实现信息交互，与控制中心相连；
11.控制中心，用于实现采集数据与预设的阈值比较判断，与监控管理云平台相连；监
控管理云平台，用于将采集数据及比较结果存储到云端；
12.终端，用于访问监控管理云平台实现远程监控，同时向控制中心发送控制指令实现远程控制，分别与监控管理云平台、控制中心相连；
13.电源模块，用于为系统供电，与数据处理模块相连；
14.告警模块，当接收到控制中心超出阈值的信号时发出告警信号，与数据处理模块相连。
15.作为优选，所述的采集模块包括安装在开关柜的仪表室、真空断路器室、前下电缆室、母线室、后电缆室处的温湿度传感器，以及安装在仪表室的第一电力数据采集装置，安装在带电显示器处的第二电力数据采集装置，还包括安装在真空断路器室的振动传感器。温湿度传感器用于采集当前环境的温湿度，并与设定阈值比较判断工作状态及环境是否正常，第一电力数据采集装置采集仪表室中的电力数据，第二电力数据采集装置采集带电显示器处的电力数据，二者比较实现电力数据设备的判定，振动传感器采集真空断路器室的振动状况并与正常工作时振动状态比较判断是否异常。
16.作为优选，所述的采集模块还包括安装在电压互感器、高压电缆处的无线信号发射器以及对应的无线信号接收器。当无线信号接收器接收到的信号振幅波动与正常振幅的差值大于正常振幅的10％，同时电力数据采集装置采集到的电力数据无异常时，则判定为故障，发出告警信号，并且依据告警时信号完整度判断。
17.作为优选，所述的电力数据采集装置包括依次相连的电力采集单元、模数转换单元、运算放大单元和输出单元，所述输出单元与数据处理模块相连。电力采集单元对来自外接的电流、电压信号采样后进行滤波保护、隔离处理并输出模拟量信号至运算放大单元，运算放大单元对信号进行放大后输出至模数转换单元进行模数转换，然后通过输出单元传输到数据处理模块。
18.作为优选，所述的通信模块包括依次相连的过零检测电路、信号发送电路、信号耦合电路、信号接收滤波电路和过零同步电路，所述信号耦合电路的输入控制端与电线相连，所述过零检测电路的输入端、过零同步电路的输出端与载波信号相连。载波通过过零检测电路判断采样时间，将需要传递的信号通过信号发送电路发送并经由信号耦合电路耦合至电线上传输；电线上传输的信息也经由信号耦合电路发送至信号接收滤波电路和过零同步电路后实现信息的双向传递，载波采样具有稳定的特点。
19.一种高压开关柜强电干涉下的智能化控制系统的工作方法，包括以下步骤：s1将采集模块的各个传感器安装到开关柜相应位置；
20.s2设定控制中心正常工作阈值；
21.s3数据处理模块接收采集信息进行汇总并通过通信模块驻波信号传输；
22.s4控制中心进行数据的比较以实现开关柜工作状态监测。
23.作为优选，所述的步骤s2具体包括：
24.s2.1采集模块采集正常运行状态下个各传感器工作值；
25.s2.2汇总多次设定的阈值并取平均值；
26.s2.3根据传感器种类分别在平均值上下波动10％范围内设定阈值。
27.作为优选，所述的步骤s4当收集的安装在仪表室的第一电力数据采集装置与安装在带电显示器处的第二电力数据采集装置数据存在明显差别时，控制中心发出重新采集指
令，若再次采集的数据依然存在明显差别，则发出告警信号。
28.作为优选，所述的步骤s4当无线信号接收器接收到的信号振幅波动与正常振幅的差值大于正常振幅的10％，同时电力数据采集装置采集到的电力数据无异常时，则判定为故障，发出告警信号，并且依据告警时信号完整度判断。
29.作为优选，若告警时信号完整度大于正常工作时的信号完整度，则判定为此时强电干涉程度下降，若告警时信号完整度小于正常工作时的信号完整度，则判定为此时强电干涉程度上升。
30.本发明的有益效果是：通过在高压开关柜各部件处装设传感器，依据传感器电源线进行载波通信，从而实现对开关柜各部件工作状态的监测及控制，避免强电干涉下无线信号的难以传输和面对配电柜内复杂紧密的设备部件难以设置数据线的情况，在保证通信效果的同时大大简化线路，增加适配性，同时基于强电干涉对无线信号影响采集无线信号实现对开关柜正常工作状态的监测。
附图说明
31.图1是本发明的一种电路原理连接结构图。
32.图2是本发明的一种通信模块原理连接结构图。
33.图3是本发明的一种开关柜结构示意图。
34.图4是本发明的一种流程图。
35.图中1采集模块，2数据处理模块，3通信模块，3.1过零检测电路，3.2信号发送电路，3.3信号耦合电路，3.4信号接收电路，3.5过零同步电路，4控制中心，5监控管理云平台，6终端，7电源模块，8告警模块，9开关柜，9.1泄压盖，9.2柜顶母线端子，9.3仪表室，9.4真空断路器室，9.5前下电缆室，9.6母线室，9.61穿墙套管，9.62绝缘子，9.63触头盒，9.7电流互感器，9.8后电缆室，9.81带电显示器，9.82接地开关，9.83加热器，9.84高压电缆，9.85高压避雷器。
具体实施方式
36.下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
37.实施例：本实施例的一种高压开关柜强电干涉下的智能化控制系统，如图1所示，包括依次相连的采集模块1、数据处理模块2、通信模块3、控制中心4、监控管理云平台5和终端6，所述数据处理模块2分别与电源模块7、告警模块8相连，所述终端6与控制中心4相连，所述终端6包括pc端和手机等手持设备。采集模块1，用于进行开关柜内各部件数据采集。数据处理模块2用于对采集数据格式进行汇总和处理。通信模块3，用于实现信息交互，控制中心4，用于实现采集数据与预设的阈值比较判，断监控管理云平台5，用于将采集数据及比较结果存储到云端，终端6用于访问监控管理云平台5实现远程监控，同时向控制中心4发送控制指令实现远程控制，电源模块7，用于为系统供电，告警模块8用于接收到控制中心4超出阈值的信号时发出告警信号。
38.采集模块1包括安装在如图3所示的开关柜9的仪表室9.3、真空断路器室9.4、前下电缆室9.5、母线室9.6、后电缆室9.8处的温湿度传感器，以及安装在仪表室9.3的第一电力数据采集装置，安装在带电显示器9.81处的第二电力数据采集装置，还包括安装在真空断
路器室9.4的振动传感器。采集模块1还包括安装在电压互感器9.7、高压电缆9.84处的无线信号发射器以及对应的无线信号接收器。当无线信号接收器接收到的信号振幅波动与正常振幅的差值大于正常振幅的10％，同时电力数据采集装置采集到的电力数据无异常时，则判定为故障，发出告警信号，并且依据告警时信号完整度判断。温湿度传感器用于采集当前环境的温湿度，并与设定阈值比较判断工作状态及环境是否正常，第一电力数据采集装置采集仪表室中的电力数据，第二电力数据采集装置采集带电显示器处的电力数据，二者比较实现电力数据设备的判定，振动传感器采集真空断路器室的振动状况并与正常工作时振动状态比较判断是否异常。
39.电力数据采集装置包括依次相连的电力采集单元、模数转换单元、运算放大单元和输出单元，所述输出单元与数据处理模块2相连。电力采集单元对来自外接的电流、电压信号采样后进行滤波保护、隔离处理并输出模拟量信号至运算放大单元，运算放大单元对信号进行放大后输出至模数转换单元进行模数转换，然后通过输出单元传输到数据处理模块。
40.如图2所示通信模块3包括依次相连的过零检测电路3.1、信号发送电路3.2、信号耦合电路3.3、信号接收滤波电路3.4和过零同步电路3.5，所述信号耦合电路3.3的输入控制端与电线相连，所述过零检测电路3.1的输入端、过零同步电路3.5的输出端与载波信号相连。载波通过过零检测电路判断采样时间，将需要传递的信号通过信号发送电路发送并经由信号耦合电路耦合至电线上传输；电线上传输的信息也经由信号耦合电路发送至信号接收滤波电路和过零同步电路后实现信息的双向传递，载波采样具有稳定的特点。
41.一种高压开关柜强电干涉下的智能化控制系统的工作方法，如图4所示，包括以下步骤：
42.s1将采集模块1的各个传感器安装到开关柜9相应位置；
43.s2设定控制中心4正常工作阈值，具体包括：
44.s2.1采集模块1采集正常运行状态下个各传感器工作值；
45.s2.2汇总多次设定的阈值并取平均值；
46.s2.3根据传感器种类分别在平均值上下波动10％范围内设定阈值。
47.s3数据处理模块2接收采集信息进行汇总并通过通信模块驻波信号传输；
48.s4控制中心4进行数据的比较以实现开关柜工作状态监测。当收集的安装在仪表室9.3的第一电力数据采集装置与安装在带电显示器9.81处的第二电力数据采集装置数据存在明显差别时，控制中心4发出重新采集指令，若再次采集的数据依然存在明显差别，则发出告警信号。
49.当无线信号接收器接收到的信号振幅波动与正常振幅的差值大于正常振幅的10％，同时电力数据采集装置采集到的电力数据无异常时，则判定为故障，发出告警信号，并且依据告警时信号完整度判断。若告警时信号完整度大于正常工作时的信号完整度，则判定为此时强电干涉程度下降，若告警时信号完整度小于正常工作时的信号完整度，则判定为此时强电干涉程度上升。
50.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
51.尽管本文较多地使用了采集模块、数据处理模块等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。