局部放电和温度监测电路及装置的制作方法

1.本发明涉及检测电路技术领域，尤其是涉及一种局部放电和温度监测电路及装置。


背景技术：

2.环网开关柜、电缆分支箱、箱式变压器等一次开关设备，当内部发生线路故障，出现局部放电、高压带电、电缆短路或者接地等现象时，容易造成设备损坏、引发安全事故等。因此，需要对这些开关设备进行实时监测，防止发生局部放电和高压带电等现象，及时找出故障点并进行处理。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种局部放电和温度监测电路及装置，能够监测局部放电和高压带电现象，并及时进行反馈。
4.一方面，根据本发明实施例的局部放电和温度监测电路，包括：主控模块；局放检测模块，与所述主控模块电连接；局放告警模块，与所述主控模块电连接；所述主控模块能够根据所述局放检测模块的检测结果，控制所述局放告警模块的工作状态；带电检测模块，与所述主控模块电连接；带电指示模块，与所述主控模块电连接；所述主控模块能够根据所述带电检测模块的检测结果，控制所述带电指示模块的工作状态；温度检测模块，与所述主控模块电连接；开关控制模块，与所述主控模块电连接，所述主控模块能够通过所述开关控制模块控制柜门的开关。
5.根据本发明的一些实施例，还包括供电模块，所述供电模块分别与所述主控模块和所述局放检测模块电连接，用于为所述主控模块和所述局放检测模块提供工作电源。
6.根据本发明的一些实施例，还包括通讯模块，所述通讯模块与所述主控模块电连接，所述主控模块能够通过所述通讯模块与监控设备通讯。
7.根据本发明的一些实施例，还包括usb模块，所述usb模块与所述主控模块电连接。
8.根据本发明的一些实施例，还包括显示模块，所述显示模块与所述主控模块电连接。
9.根据本发明的一些实施例，还包括按键模块，所述按键模块与所述主控模块电连接，所述主控模块通过所述按键模块调节所述显示模块的显示内容。
10.根据本发明的一些实施例，还包括以下的至少之一：运行指示灯，与所述主控模块电连接；接地故障指示灯，与所述主控模块电连接；短路故障指示灯，与所述主控模块电连接。
11.另一方面，根据本发明实施例的局部放电和温度监测装置，包括本发明上述方面实施例所述的局部放电和温度监测电路。
12.根据本发明实施例的局部放电和温度监测电路及装置，至少具有如下有益效果：通过设置局放检测模块、带电检测模块和温度检测模块，可以实时监测设备内部局部放电、
高压带电的情况，以及监测设备内部的实时温度，并通过局放告警模块和带电指示模块做出反馈，从而使得工作人员可以及时了解故障信息，及时处理存在的绝缘隐患，避免发生设备损坏、引发安全事故等情况；通过设置开关控制模块，能够在检测到异常情况时，控制柜门进行关锁，从而保障工作人员的安全。
13.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
14.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
15.图1为本发明一种实施例的局部放电和温度监测电路的模块框图；
16.图2为本发明实施例的主控板上的第一部分的电路结构示意图；
17.图3为本发明实施例的主控板上的第二部分的电路结构示意图；
18.图4为本发明实施例的主控板上的第三部分的电路结构示意图；
19.图5为本发明实施例的主控板上的第四部分的电路结构示意图；
20.图6为本发明实施例的主控板上的第五部分的电路结构示意图；
21.图7为本发明实施例的显示板上的第一部分的电路结构示意图；
22.图8为本发明实施例的显示板上的第二部分的电路结构示意图；
23.图9为本发明实施例的电源板上的电路结构示意图；
24.附图标记：
25.主控模块100、局放检测模块200、模拟转数字单元210、放大单元220、局放告警模块300、带电检测模块400、带电指示模块500、供电模块600、开关控制模块700、通讯隔离单元810、通讯输出单元820、usb模块900、显示模块1000、按键模块1100。
具体实施方式
26.本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
27.在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
28.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
29.根据本发明实施例的局部放电和温度监测电路，总共设置在三块电路板上，分别是主控板、显示板和电源板。其中，图2至图6为设置在主控板上的电路，图7和图8为设置在显示板上的电路，图9为设置在电源板上的电路。如图6和图7所示，主控板和显示板之间通过25pin的fpc线(即p1)连接；如图3和图9所示，主控板和电源板之间通过10pin的fpc线(即
h1)连接。
30.一方面，如图1所示，根据本发明实施例的局部放电和温度监测电路，包括主控模块100、局放检测模块200、局放告警模块300、带电检测模块400、带电指示模块500、温度检测模块(图未示)和开关控制模块700；其中，主控模块100分别与局放检测模块200、局放告警模块300、带电检测模块400、带电指示模块500、温度检测模块和开关控制模块700电连接；主控模块100根据局放检测模块200的检测结果，控制局放告警模块300的工作状态；主控模块100根据带电检测模块400的检测结果，控制带电指示模块500的工作状态；主控模块100通过开关控制模块700控制柜门的开关。
31.具体的，在本发明一些实施例中，主控模块100、局放检测模块200和带电检测模块400均设置在主控板上，而局放告警模块300和带电指示模块500均设置在显示板上，开关控制模块700设置在电源板上。如图2所示，主控模块100包括型号为stm32f405的mcu(也可以采用其它型号)及其外围电路。如图3和图4所示，局放检测模块200包括模拟转数字单元210和放大单元220；其中，模拟转数字单元210用于将局放传感器所检测到的模拟信号转换为数字信号，并发送给放大单元220进行放大后，发送给主控模块100。具体的，如图3所示，模拟转数字单元210中采用型号为ad8066arz-r7的双通道adc转换芯片(也可以采用其它型号)，将模拟信号转化为数字信号，vout1便是数字信号输出。如图4所示，放大单元220采用型号为ths7001c的可编程增益放大器(也可以采用其它型号)，vout1所输出的数字信号，经过可编程增益放大器的放大后，发送给主控模块100中的mcu。当局放检测模块200检测到局放信号后，主控模块100便会控制局放告警模块300进行报警动作。如图8所示，局放告警模块300设置在显示板上，在本发明实施例中，局放告警模块300采用了发光二极管led_rgb，局放告警模块300会根据局放信号的大小，控制不同的颜色的发光二极管进行发光；例如，当局放信号较小时，主控模块100提供给lg信号线高电平，此时三极管q18导通，电压vcc通过限流电阻r105和r106为绿色的发光二极管供电，使其发出绿光；同理，当局放信号较大，到达预警或报警状态时，主控模块100给ly信号线或lr信号线提供高电平，从而使黄色的发光二极管发黄光或者使红色的发光二极管发红光。在具体应用中，主控模块100可以设置不同的阈值，从而在不同的情况下发出不同颜色的光，提醒工作人员进行检查。可以理解的是，局放告警模块300也可以采用蜂鸣器、声光报警器等进行报警。
32.如图5所示，带电检测模块400设置在主控板上，带电检测模块400用于检测开关设备内部是否存在高压带电的情况。其中，r2、r3和r5为放电管，与压敏电阻r1、r4和r6构成静电与浪涌防护电路；当带电传感器检测到带电情况时，la、lb或lc信号线会输出高电平给主控模块100，使得主控模块100控制带电指示模块500发出提醒。如图7所示，带电指示模块500设置在显示板上，带电指示模块500包括带电指示灯d70、d71和d72；当带电检测模块400的la、lb或lc信号线发出高电平时，主控模块100便会控制带电指示模块500上的相应的指示灯发光，由于带电指示模块500的la、lb和lc信号线输出的带电信号是交流电，所以d70、d71和d72会根据输出频率闪烁发光，从而提醒工作人员进行检查。可以理解的是，带电指示模块500也可以采用蜂鸣器、声光报警器等进行提醒。
33.本发明实施例的温度检测模块，可以通过采用温度传感器检测线路温度，并可以实时在装置上显示温度值，从而对设备温度进行实时监测，防止温度过高。
34.如图9所示，开关控制模块700设置在电源板上，开关控制模块700采用继电器k1和
k2来控制配电房柜门的开闭锁。如图5所示，当带电检测模块400检测到带电情况时，三极管q3的栅极为高电平，三极管q3导通，使得光电耦合器u15导通，pc1信号由高电平变为低电平；当主控模块100接收到pc1为低电平时，会输出ko0和ko2为高电平，当ko0和ko2为高电平时，图9中的光电耦合器u2和u4导通，从而使得继电器k1和k2控制柜门关闭。与此同时，如图8所示，主控模块100还会通过led-d6信号线来控制闭锁灯d80发光。也就是说，当带电检测模块400检测到带电情况时，会通过开关控制模块700来关闭柜门，并点亮闭锁灯d80，从而避免引发安全事故，并及时提醒工作人员检查带电情况，消除安全隐患。
35.根据本发明实施例的局部放电和温度监测电路，通过设置局放检测模块200和带电检测模块400，可以实时监测局部放电和高压带电的情况，并通过局放告警模块300和带电指示模块500进行报警，从而使得工作人员可以及时了解故障信息，及时处理存在的绝缘隐患，避免发生设备损坏、引发安全事故等情况；通过设置温度检测模块，可以实时检测设备内部线路的温度，防止温度过高；通过设置开关控制模块700，从而避免引发安全事故。
36.如图9所示，根据本发明实施例的局部放电和温度监测电路，还包括供电模块600，供电模块600分别与主控模块100和局放检测模块200电连接，为主控模块100和局放检测模块200提供工作电源。
37.具体的，如图9所示，供电模块600设置在电源板上，电源板与主控板之间通过10pin的h1连接，电源板为主控板提供工作电源。供电模块600连接交流电网，交流电源经过保险丝f1后，通过emc滤波器bt1(具体型号为fx-lx1d)滤除电磁干扰，再经过ac-dc转换器u1(具体型号为lde05-20b05)将交流电源转为直流电源，再经过滤波后，输出 5v的直流电压；同时， 5v的直流电压经过反相稳压器u3(具体型号为lt1931es5)转换为-5v的电压。最后，供电模块600输出 5v的电压和-5v的电压为主控板供电。
38.根据本发明实施例的局部放电和温度监测电路，还包括通讯模块，通讯模块与主控模块100电连接，主控模块100通过通讯模块与监控设备通讯。主控模块100可以将获取到的故障信息，通过通讯模块发送到监控中心的服务器，在监控设备上显示故障信息和故障点的位置。
39.具体的，如图6和图9所示，通讯模块采用的是rs485的通讯方式，包括通讯隔离单元810和通讯输出单元820。如图6所示，通讯隔离单元810设置在主控板上，采用了型号为adm2587ebrwz的rs485隔离数据收发器，起到信号隔离的作用；如图9所示，通讯输出单元820设置在电源板上，作为rs485电路的输出部分。其中，热敏电阻rt1和rt2为保护元件，当流入a、b相的电流增大时，热敏电阻rt1和rt2的阻值会变得很大，从而保护后续电路及芯片不被大电流损坏。tvs管t1、t2和t3的作用是对电路元件进行快速过压保护，能吸收功率高达数千瓦的浪涌信号。可以理解的是，通讯模块除了采用rs485的通讯方式，也可以采用其他常见的通讯方式，如rs232等。
40.如图5所示，根据本发明实施例的局部放电和温度监测电路，还包括usb模块900，usb模块900与主控模块100电连接。具体的，usb模块900设置在主控板上，采用型号为upd720114ga-yeu-a的usb驱动芯片(也可以采用其它型号)；通过设置usb模块900，便于通过usb口对主控模块100烧写程序或者后续进行更新程序。usb模块900还采用了型号为srv05-4-p-t7的esd静电二极管，对usb接口起到防静电保护的作用。
41.如图8所示，根据本发明实施例的局部放电和温度监测电路，还包括显示模块
1000，显示模块1000与主控模块100电连接。具体的，显示模块1000设置在显示板上，显示模块1000采用显示屏lcd，显示屏lcd和主控模块100之间采用串行通讯，sda为数据传输，scl为时钟信号传输，rst为复位信号；通过显示屏lcd来显示各种数据、检测信息、故障信息等。
42.如图7所示，根据本发明实施例的局部放电和温度监测电路，还包括按键模块1100，按键模块1100与主控模块100电连接，主控模块100通过按键模块1100调节显示模块1000的显示内容。具体的，按键模块1100设置在显示板上，包括按键开关sw1、sw2、sw3和sw4；当不工作的时候，按键开关sw1、sw2、sw3和sw4信号为高电平，当按下对应按键时，对应的信号由高电平变为低电平，产生相应的命令，从而对显示模块1000的显示菜单进行选择。
43.根据本发明实施例的局部放电和温度监测电路，还包括运行指示灯、接地故障指示灯和短路故障指示灯中的至少之一，运行指示灯、接地故障指示灯和短路故障指示灯与主控模块100电连接。如图8所示，运行指示灯、接地故障指示灯和短路故障指示灯设置在显示板上，当设备正常运行时，主控模块100控制运行指示灯d79发光；d76、d77和d78为三相短路故障指示灯，当短路故障传感器检测到线路电流达到或超过预先设置的短路电流的阈值时，主控模块100便会控制相应的短路故障指示灯发光；d81为接地故障指示灯，当接地故障传感器检测到线路电流达到或超过预先设置的接地电流的阈值时，主控模块100便会控制接地故障指示灯d81发光。通过设置运行指示灯、接地故障指示灯和短路故障指示灯，准确指示线路的状态，并定位故障点，以便工作人员能够及时发现和处理故障信息。
44.另一方面，根据本发明实施例的局部放电和温度监测装置，通过采用上述的局部放电和温度监测电路，从而能够实时监测开关设备的局部放电、带电、温升、短路、接地等情况，及时发现故障信息及定位故障发生点，并作出反馈，提醒巡线人员及时处理，消除安全隐患，提高设备运行的可靠性。该局部放电和温度监测装置，为查找问题和解决故障提供了较好的途径，提高了工作效率，缩短了停电时间，对迅速恢复供电、保证供电可靠性和提高经济效益，有着十分重要的意义。
45.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“进一步实施例”、“一些具体实施例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、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。
46.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨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，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。