本實用新型涉及傳感器領域，特別涉及一種開關柜電參量監(jiān)測智能傳感器。

背景技術：

特高壓輸變電工程建設是全球能源互聯網的基礎建設，而電力設備又是電網的骨架，因此電力設備的安全穩(wěn)定運行對能源互聯網的安全穩(wěn)定運行具有重要意義。高壓開關柜是電力系統變電與配電系統之間的樞紐設備，主要由高壓斷路器、隔離開關、高壓操作機構、高壓自動重合器及裝載這些設備的柜體等元件構成，在配電網系統中起著通斷、控制或保護等作用，一旦發(fā)生故障將嚴重影響電力系統的供電可靠性。

為了確保電力系統的安全性和可靠性,目前常采用定期人工方式監(jiān)測開關柜的電參量。這種方式耗時長，實時性差，電參數據失誤率大，數據不準確，成本較高，效果不明顯。因此需要一個實時監(jiān)測開關柜電參量的智能傳感器，能傳遞準確電參數據到后臺，確保電力系統的安全可靠。

技術實現要素：

本實用新型提供了一種開關柜電參量監(jiān)測智能傳感器，解決了現有技術難以實時監(jiān)測開關柜電參量的技術問題。

本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下：一種開關柜電參量監(jiān)測智能傳感器，包括電壓接線端子、電壓互感器、電流接線端子、電流互感器、信號處理模塊、微控制器和電源模塊；所述電壓接線端子輸出端通過電壓互感器連接信號處理模塊輸入端，所述電流接線端子通過電流互感器連接信號處理模塊輸入端，所述信號處理模塊的輸出端連接微控制器；所述電源模塊連接微控制器、信號處理模塊、電流互感器和電壓互感器。

本實用新型的有益效果是：本實用新型通過電流互感器將電流接線端子接收的模擬電流信號轉換為幅值較低的模擬電流信號，通過電壓互感器將電壓接線端子接收到的模擬電壓信號轉換為低壓模擬電壓信號，再經信號處理模塊和微控制器進行處理，可以實現開關柜電參量信號的采集、處理、控制和通信傳輸等功能，從而對開關柜電參量進行實時監(jiān)測，實現對開關柜電力系統潛伏性故障的早期預警，提高開關柜電力系統的安全性和可靠性。同時，針對本實用新型的電壓與電流信號的監(jiān)測結果，易于發(fā)現電網中薄弱環(huán)節(jié)供調度員日常調度控制參考；指導電廠開機方式，調整有功、無功及負荷方案，提高線路、變壓器熱穩(wěn)定性，可以快速找出故障點，避免盲目停電檢修，提高了開關柜的檢修效率和檢修質量。

在上述技術方案的基礎上，本實用新型還可以做如下改進。

進一步，所述信號處理模塊包括模數轉換器，所述電壓接線端子輸出端通過電壓互感器連接模數轉換器輸入端，所述電流接線端子通過電流互感器連接模數轉換器輸入端，所述模數轉換器的輸出端連接微控制器。

采用上述進一步方案的有益效果是：本進一步技術方案采用了模數轉換器對轉換后到的電壓信號與電流信號分別進行從模擬信號到數字信號的轉換，從而方便傳輸、處理與存儲，提高了數據的使用效率、準確性和抗干擾性。

進一步，所述微控制器輸出端連接報警模塊和存儲模塊，所述報警模塊用于根據微控制器的輸出信號生成并顯示報警信號，所述存儲模塊用于存儲所述信號處理模塊輸出至微控制器的信號和/或所述微控制器的輸出信號。

進一步，所述存儲模塊為FLASH存儲裝置，所述報警模塊為聲光報警裝置。

采用上述進一步方案的有益效果是：本進一步技術方案設置了存儲模塊和報警模塊，通過存儲模塊對所述信號處理模塊輸出至微控制器的電參量信號以及所述微控制器的輸出信號進行存儲，方便需要時對數據進行保存、遷移與查詢；而報警模塊可以在采集到的電參量信號異常時，以LED燈閃爍和/或蜂鳴器鳴響的方式進行聲光報警，提醒管理人員進行維護。

進一步，還包括與所述微控制器輸出端連接的RS485通信模塊，所述RS485通信模塊包括RS485轉換器和RS485隔離器，所述RS485轉換器輸入端連接所述微控制器輸出端，所述RS485轉換器輸出端依次經過RS485隔離器和開關柜的通信接口接線端子連接到傳感器網絡。

采用上述進一步方案的有益效果是：本進一步技術方案通過RS485通信模塊將微控制器去噪、識別和診斷后的輸出信號轉換為485信號后接入傳感器網絡完成數據上傳，方便傳感器網絡的服務器對微控制器的輸出結果進行分析和處理，更好地避免電力系統事故發(fā)生；同時在RS485轉換器和開關柜的通信接口接線端子之間設置了RS485隔離器，所述RS485隔離器具有高速光電隔離、防靜電、抗雷擊和延長通訊距離、增加組網站點數量等功能，從而提高RS485通信網絡的抗干擾能力、可靠性和安全性能。

進一步，還包括與所述微控制器輸入端連接的時鐘電路，所述時鐘電路用于控制所述微控制器定時與所述RS485通信模塊進行通訊。

采用上述進一步方案的有益效果是：本進一步技術方案通過時鐘電路控制所述微控制器定時與所述RS485通信模塊進行通訊，比如每隔五分鐘控制所述微控制器將去噪、識別和診斷后的輸出信號轉換為485信號后接入傳感器網絡實現數據上傳；當無數據上傳或者數據上傳完畢時，所述RS485通信模塊轉為休眠模式，從而降低了所述開關柜電參量監(jiān)測智能傳感器的功耗，延長了所述開關柜電參量監(jiān)測智能傳感器在利用蓄電池或者鋰電池供電時的使用時間。

進一步，所述電池為蓄電池、鋰電池、燃料電池和太陽能電池中的任意一種。

進一步，所述電源模塊包括高低壓轉換電路，所述高低壓轉換電路的輸入端通過開關柜的電源接線端子連接市電，所述高低壓轉換電路的輸出端分別連接信號處理模塊、微控制器、報警模塊、存儲模塊、RS485通信模塊和時鐘電路。

采用上述進一步方案的有益效果是：本進一步技術方案可以根據現場實際情況選擇高壓變低壓的供電模式或者鋰電池、蓄電池進行供電的方式，供電方式多樣，從而可以在多種場合使用，提高了本實用新型的適用范圍。

進一步，所述電源模塊還包括設置在高低壓轉換電路和開關柜的電源接線端子之間的保護隔離電路。

采用上述進一步方案的有益效果是：本進一步技術方案在高低壓轉換電路和開關柜的電源接線端子之間設置了保護隔離電路，即使發(fā)生了斷電情況，所有采集的數據信號也不會丟失。

附圖說明

圖1為實施例1開關柜電參量監(jiān)測智能傳感器的結構示意圖；

圖2為實施例2開關柜電參量監(jiān)測智能傳感器的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。

如圖1所示，為實施例1一種開關柜電參量監(jiān)測智能傳感器的結構示意圖，包括電壓接線端子、電壓互感器、電流接線端子、電流互感器、信號處理模塊、微控制器和電源模塊；所述電壓接線端子輸出端通過電壓互感器連接信號處理模塊輸入端，所述電流接線端子通過電流互感器連接信號處理模塊輸入端，所述信號處理模塊的輸出端連接微控制器；所述電源模塊連接微控制器、信號處理模塊、電流互感器和電壓互感器。本實施例中通過電流互感器將電流接線端子接收的模擬電流信號轉換為幅值較低的模擬電流信號，通過電壓互感器將電壓接線端子接收到的模擬電壓信號轉換為低壓模擬電壓信號，再經信號處理模塊進行模數轉換、放大或者濾波等處理后發(fā)送到微控制器計算節(jié)點電壓及其相位、支路的有功功率、無功功率及三相不平衡度等電力系統網絡關鍵參數，即可產生輸出信號，根據微控制器的輸出信號可以對對開關柜電參量進行實時檢測，實現對開關柜電力系統潛伏性故障的早期預警，提高開關柜電力系統的安全性和可靠性。

優(yōu)選的，在本實用新型的一個實施例中，所述信號處理模塊包括模數轉換器，所述電壓接線端子輸出端通過電壓互感器連接模數轉換器輸入端，所述電流接線端子通過電流互感器連接模數轉換器輸入端，所述模數轉換器的輸出端連接微控制器。通過模數轉換器對檢測到的電參量電信號，比如電壓信號進行模數轉換，方便對電參量中電壓數據運算、存儲與傳遞，提高檢測數據的準確性。

優(yōu)選的，在本實用新型的一個實施例中，所述微控制器采用STM32F215系列的MCU，所述微控制器輸出端分別連接報警模塊和存儲模塊，比如聲光報警裝置和FLASH存儲裝置，通過FLASH存儲裝置對所述模數轉換器輸出至微控制器的電參量信號以及所述微控制器的輸出信號進行存儲，方便需要時進行查詢；而聲光報警裝置可以在采集到的電參量信號異常時，以LED燈閃爍和/或蜂鳴器鳴響的方式進行聲光報警，提醒管理人員進行維護。

優(yōu)選的，在本實用新型的一個實施例中，所述微控制器輸出端連接RS485通信模塊，通過RS485通信模塊可以將微控制器的輸出信號轉換為485信號后接入傳感器網絡完成數據上傳，方便傳感器網絡的服務器對微控制器的輸出結果進行分析和處理，更好地避免電力系統事故發(fā)生。在該實施例中，RS485通信模塊包括RS485轉換器和RS485隔離器，微控制器輸出端依次通過RS485轉換器、RS485隔離器和開關柜的通信接口接線端子連接到傳感器網絡，通過在RS485轉換器和開關柜的通信接口接線端子之間設置RS485隔離器，提高RS485通信網絡的抗干擾能力、可靠性和安全性能。在此基礎上，該優(yōu)選實施例中，所述微控制器輸入端連接時鐘電路，所述時鐘電路用于控制所述微控制器定時與所述RS485通信模塊進行通訊，比如每隔五分鐘控制所述微控制器將去噪、識別和診斷后的輸出信號轉換為485信號后接入傳感器網絡實現數據上傳，而在無數據上傳或數據上傳完畢時，所述RS485通信模塊轉為休眠模式，從而降低了所述開關柜電參量監(jiān)測智能傳感器的功耗，延長了所述開關柜電參量智能傳感器在利用蓄電池或者鋰電池供電時的使用時間。在該優(yōu)選實施例中，通過電壓互感器與電流互感器分別對開關柜中的電壓、電流信號進行采集，然后通過信號處理模塊對采集到的電參量信號進行模數轉換處理后傳輸至微控制器，微控制器即可產生輸出信號，根據微控制器的輸出信號可以實現對開關柜中電參量的實時監(jiān)測，從而對開關柜的電力系統潛伏性故障進行早期預警，有效避免災難性事故的發(fā)生，提高電力系統的安全性和可靠性。

如圖2所示，為實施例2一種開關柜電參量智能傳感器的結構示意圖，包括電壓接線端子、電壓互感器、電流接線端子、電流互感器、信號處理模塊、微控制器和電源模塊；所述電壓接線端子輸出端通過電壓互感器連接信號處理模塊輸入端，所述電流接線端子通過電流互感器連接信號處理模塊輸入端，所述信號處理模塊的輸出端連接微控制器；所述微控制器輸出端連接報警模塊、存儲模塊和RS485通信模塊，同時微控制器輸入端還連接時鐘電路。所述電源模塊分別連接微控制器、信號處理模塊、電流互感器、電壓互感器、報警模塊、存儲模塊、RS485通信模塊和時鐘電路，用于為上述這些模塊供電。

優(yōu)選的，在本實用新型的一個實施例中，所述電源模塊為蓄電池、鋰電池、燃料電池和太陽能電池中的任意一種，這樣即使在斷電的情況下，所采集的數據也不會丟失，整個系統依然能夠繼續(xù)運行。

在另一實施例中，所述電源模塊包括高低壓轉換電路，高低壓轉換電路的輸入端通過開關柜的電源接線端子連接市電，所述高低壓轉換電路的輸出端分別連接微控制器、信號處理模塊、電流互感器、電壓互感器、報警模塊、存儲模塊、RS485通信模塊和時鐘電路，從而為上述元件供電。在其他實施例中，還可以在高低壓轉換電路和開關柜的電源接線端子之間設置保護隔離電路，通過保護隔離電路，即使發(fā)生了斷電情況，所有采集的數據信號也不會丟失。

本實用新型提供了一種開關柜電參量監(jiān)測智能傳感器，可以實現開關柜中電參量信號的采集、處理、控制和通信傳輸等功能，從而對開關柜中的電參量進行實時檢測，實現對開關柜電力系統潛伏性故障的早期預警，有效避免災難性事故的發(fā)生，提高電力系統的安全性與可靠性。同時，針對本實用新型的電參量監(jiān)測結果，易于發(fā)現電網中薄弱環(huán)節(jié)供調度員日常調度控制參考；指導電廠開機方式，調整有功、無功及負荷方案，提高線路、變壓器熱穩(wěn)定性，可以快速找出故障點，避免盲目停電檢修，提高了開關柜的檢修效率和檢修質量。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。