配电柜电力监测装置的制作方法

1.本实用新型属于供配电技术领域，具体来说，涉及一种配电柜电力监测装置。


背景技术：

2.配电柜在供配电领域有着广泛的应用，是重要的组成部分之一，配电柜内安装各种配电元件，如断路器开关、母排、线缆、智能仪表、互感器、温湿度传感器、信号灯、线槽等，各种元件通过线缆、总线等连接，配电柜内元器件多、安装紧凑、操作频繁、带电带载运行等，配电柜内发生电气火灾隐患大，故加强配电柜内电气火灾防护非常有必要。
3.目前传统的技术方案是安装电气火灾监控探测器，用于监测配电回路的漏电和温度来实现电气火灾预警，基于漏电和温度的电气火灾防护。但仅能预警供电回路的漏电和配电柜内局部点式温度不够全面；另有在配电柜内安装烟雾探测器的方案，该方案探测器需要组网，增加了系统的复杂程度和成本，并且传统的烟雾探测器对电气线路火灾隐患预警时效慢。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的配电柜电力参数监测系统复杂、成本高、预警慢的问题，本实用新型提供了一种高度集成的配电柜电力监测装置。
5.为实现上述技术目的，本实用新型采用的技术方案如下：
6.一种配电柜电力监测装置，包括：
7.电压互感器，其用于监测配电柜内的电压信号；
8.电流互感器，其用于监测配电柜内的电流信号；
9.漏电互感器，其用于监测配电柜内的泄漏电流信号；
10.电能计量模块，其用于将电压互感器、电流互感器和电流互感器输出的信号进行处理；
11.温度传感器，其用于监测配电柜的温度信号；
12.磁隔离adc，其用于将温度传感器输出的模拟信号转换为数字信号；
13.烟雾传感器，其用于探测配电柜内的烟雾信号；
14.处理器，其用于对电能计量模块、磁隔离adc以及烟雾传感器输出的信号进行处理；
15.电源模块，其用于向处理器提供电源；
16.时钟模块，其用于向处理器提供时钟信号；
17.输出模块，其用于控制处理器输出信号的显示和传输。
18.进一步限定，所述输出模块包括：
19.显示模块，其用于显示处理器处理后输出的参数；
20.交互模块，其用于控制处理器的显示和传输方式；
21.通信模块，其用于发送或接收数据。
22.进一步限定，所述电压互感器采用hpt205nbj，所述电流互感器采用hct226hjz
‑
2，所述漏电互感器采用ctz06。
23.进一步限定，所述电能计量模块采用ade7880。
24.进一步限定，所述温度传感器采用ms2
‑
401g104h
‑
1000g型。
25.进一步限定，所述处理器采用mks22z128vlh12。
26.进一步限定，所述显示模块采用fstn型图形lcd模组lm192160acm。
27.本实用新型提供的配电柜电力监测装置能够监测配电柜回路的电能计量参数，同时能监测配电回路的温度以及烟雾状态，具备过压、欠压、过流、过载等用电回路监测报警功能，以及传统电气火灾监控中温度报警和烟雾探测功能，同时监测装置具备显示、通信以及控制输出功能，实现数据和状态查询，传输和联动报警输出等功能，电力监测性能完善可靠。
附图说明
28.图1为本技术配电柜电力监测装置的模块结构示意图；
29.图2为处理器的电路图；
30.图3为交互模块的电路图；
31.图4为电源模块的电路图；
32.图5为显示模块的电路图；
33.图6为电压互感器的电路图；
34.图7为电流互感器的电路图；
35.图8为漏电互感器的电路图；
36.图9为电能计量模块的电路图；
37.图10为温度传感器的电路图；
38.图11为烟雾传感器的电路图；
39.图12为时钟模块的电路图；
40.图13为通信模块的电路图。
41.图中标记说明：1
‑
电压互感器，2
‑
电流互感器，3
‑
漏电互感器，4
‑
电能计量模块，5
‑
温度传感器，6
‑ꢀ
烟雾传感器，7
‑
磁隔离adc，8
‑
处理器，9
‑
电源模块，10
‑
显示模块，11
‑
交互模块，12
‑
通信模块，13
‑ꢀ
时钟模块。
具体实施方式
42.为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。
43.如图1
‑
13所示，一种配电柜电力监测装置包括电压互感器1、电流互感器2、漏电互感器3、电能计量模块4、温度传感器5、烟雾传感器6、磁隔离adc7、处理器8、电源模块9、时钟模块13以及输出模块。
44.其中，电压互感器1、电流互感器2和漏电互感器3分别用于监测配电柜内的电压、电流和泄漏电路信号，用于对配电柜的用电回路出现过压、欠压、过流、过载等情况进行预警。
45.电能计量模块4用于将电压互感器1、电流互感器2和电流互感器2输出的信号进行转换，然后输出到处理器8中进行处理。
46.温度传感器5用于监测配电柜的温度信号，烟雾传感器6用于探测配电柜内的烟雾信号，温度传感器5和烟雾传感器6配合能够防止配电柜内出现高温或有烟雾导致火灾发生的情况。
47.磁隔离adc7将温度传感器5输出的模拟信号转换为数字信号，再将其送到处理器8中，而烟雾传感器6的输出是用于探测烟雾信号，输出只有探测到烟雾和没有探测到烟雾两种状态，因此烟雾传感器 6的输出端不需要进行模数转换可以直接连接到处理器8上。
48.处理器8对电能计量模块4、磁隔离adc7以及烟雾传感器6输出的信号进行处理，然后通过输出模块进行输出。
49.电源模块9用于向处理器8提供电源，时钟模块13用于配合外部晶体实现振荡的电路，为单片机处理器8提供运行时钟信号。
50.具体地，输出模块包括显示模块10、交互模块11和通信模块12，显示模块10可以用于显示或反应处理器8处理后的参数，比如温度或者预警信号灯。
51.交互模块11相当于控制模块，可以设置系统显示或者传输的方式，比如设置预警信号灯在不同状态下的工作状态、数据信号传输的间隔甚至对系统进行重置等，交互模块11可以通过开发一个人机交互界面来完成控制操作，集屏幕显示和人工输入为一体。
52.通信模块12用于发送数据，可以采用2g/3g/4g/5g等通信方式，通信模块12也可以用来接收终端的控制信号。
53.更详细地，如图6～8所示，电压互感器1采用hpt205nbj，2ma/2ma，精度0.1％，线性度0.1％，隔离耐压4000v，补偿角差5
′
；电流互感器2采用hct226hjz
‑
2，5a/2.5ma，精度0.05％，线性度0.05％，相位变化6
′
；漏电互感器3采用ctz06，2000:1，精度1％，线性度1％，满足平衡性和1000a冲击电流试验要求。
54.如图9所示，电能计量模块4采用ade7880，7路24bitadc采集电压互感器1、电流互感器2、漏电互感器3的模拟信号，实现电压、电流和漏电高精度测量，满足0.2s电能计量精度，电能计量模块4 通过spi连接到处理器8上。
55.如图10所示，温度传感器5采用ms2
‑
401g104h
‑
1000g通过电阻分压网络输入到ads1018高精度模拟芯片组成，并通过spi总线连接到处理器8。
56.如图11所示，烟雾传感器6采用adpd188bi芯片组方案，集成2种不同波长反射监测，保证的烟雾探测的精度、可靠性和快速响应，对配电柜电缆发热散发的出的绝缘橡胶材料高温热解粒子能精确识别，芯片通过iic接口连接到处理器8。
57.如图2所示，处理器8选择mks22z128vlh12，其采用crotex
‑
m4内核120mhz主频，集成128kram， 1mbflash和fpu运算单元，通过spi和iic接口，读取电能计量模块4的电压、电流和漏电等数据，读取adpd188bi烟雾传感器6的烟雾粒子浓度数据，读取ads1018芯片温度传感器5的电阻数据，然后对输入的数据进行处理和计算，输出结果或报警信号等。
58.如图4所示，电源模块9采用基于集成电路tny276n的技术方案，ee19骨架的开关变压器具备四路隔离回路，输出四路隔离电源，分别给处理器8、电能计量模块4、烟雾传感器6、通信模块12等设备提供电源。
59.如图5所示，显示模块10采用fstn型图形lcd模组lm192160acm，带led背光控制和4
个轻触按键，通过并口和i/o口连接到处理器8。
60.如图3所示，交互模块11部分采用驱动芯片sn74ahc1g04dckr和继电器myaa005d组成，通过处理器8的通用io控制。
61.如图13所示，通信模块12采用双光耦tlp185(gb，se)和集成电路max13085e组成，处理器8 通过通信模块12实现与外部智能化系统的数据传输、报警传输、参数配置及控制的操作。
62.如图12所示，时钟模块13由rx8025和后备电池组成，用于处理器8获取实时时间，后备电池保证电源模块9失电时保证实时时间5年不丢失。
63.本技术提供的配电柜电力监测装置具备电力质量监测、漏电监测、温度监测以及烟雾监测功能。烟雾监测功能采用基于adpd188bi技术方案，双波长反射监测，具备高精度、高可靠特性，不仅能监测传统烟雾，不受潮湿气体影响，还能监测配电柜内线缆绝缘层在高温条件下散发出来的高温热解粒子，装置监测到电量、电气火灾、热解粒子等异常报警时，能输出声光告警和联动报警信号。
64.以上对本技术提供的一种配电柜电力监测装置进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。