一种电网故障预警系统的制作方法

本实用新型属于电力系统技术领域，涉及一种电网故障预警系统。

背景技术：

电力监控系统是电力系统数字化和信息化的产物，是智能电网的基本组成部分，建设安全可靠的电力监控系统对智能电网的发展有重要的作用。电力监控系统是以现代电子技术、计算机技术、网络通信技术和测控技术为基础，通过对供配电系统中的高压开关柜、低压开关柜、电力变压器、测控仪表等设备的工作状态进行监控，实现供配电系统的集中监控管理和分散数据采集。

现有的配网中线路故障跳闸后，需要抢修人员自行查找跳闸的线路开关或客户打报修电话后才知道是哪个开关跳闸，这样一来，故障查找耗时较长，停电时间就多；并且现阶段线路开关、看门狗断路器跳闸后都是要人工巡线去现场检查开关状态知是否跳闸，这样一来要花掉很多的时间，对提高供电可靠性不利；再加上配网架空线路，覆盖面广，地形复杂，导致线路故障多、变电站越级跳闸多、故障查找困难；以及配电箱出现故障或着火风险无法得到及时预警和处理，导致破坏程度增加。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术的不足，提出一种能够便于工作人员定位故障位置，便于排查故障、掌握跳闸情况和跳闸原因，减少停电时间，提高抢修效率，提高电网供电可靠性的电网故障预警系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种电网故障预警系统，应用在配电箱上，包括干粉储罐、烟雾传感器、壳体、太阳能板、温度传感器、电源模块、信号调理电路、a/d转换电路、控制电路、闸门模块、通讯模块、服务器、定位模块和客户端；

在所述的配电箱的输出端和输入端线缆上均安装有电流互感器、电压互感器；所述的烟雾传感器和温度传感器安装在配电箱内侧；所述的配电箱内壁设有多个喷头；所述的干粉储罐安装在配电箱内；所述的壳体安装在配电箱的外侧面；所述的太阳能板倾斜地安装在配电箱顶部；

所述的电源模块、定位模块、信号调理电路、a/d转换电路、控制电路、闸门模块和通讯模块均安装在壳体内；

所述的控制电路主要由电路板以及集成在电路板上的arm处理器和存储器组成；所述的存储器与arm处理器相连；

所述的arm处理器通过通讯模块与服务器通讯相连；所述的服务器通过通讯网络与客户端相连；所述的干粉储罐通过电磁阀与喷头相连；所述的arm处理器通过闸门模块与电磁阀相连；所述的电压互感器、电流互感器分别与信号调理电路的输入端相连；所述的信号调理电路的输出端与a/d转换电路的输入端相连；所述的a/d转换电路的输出端与arm处理器相连；所述的定位模块与arm处理器相连；

所述的定位模块、温度传感器、烟雾传感器、信号调理电路、a/d转换电路、通讯模块、arm处理器、存储器、闸门模块、电磁阀均与电源模块电相连；所述的太阳能板的输出端与电源模块电相连。

作为本实用新型的进一步说明，所述的闸门模块主要由npn型三极管q、电阻r和继电器k组成；所述的三极管q的基极a引脚与arm处理器的i/o接口相连，三极管q的发射极c引脚与电阻r的一端相连，电阻r的另一端与电源模块的负极、地相连，三极管q的集电极b引脚与继电器k的控制端c引脚相连，继电器k的控制端d引脚与电源模块的正极相连，继电器k的闸门端a引脚与电源模块的正极相连，继电器k的b引脚与电磁阀的一个输入端相连，电磁阀的另一个输入端与电源模块的负极相连。

作为本实用新型的进一步说明，所述的太阳能板的一端与配电箱的顶部相固定，另一端固连有支撑杆，支撑杆的另一端固定在配电箱上。

作为本实用新型的进一步说明，所述的控制电路采用arm7嵌入式主板。

作为本实用新型的进一步说明，所述的客户端包括手机或者平板电脑。

作为本实用新型的进一步说明，所述的定位模块采用低功耗高精度定位板卡，支持gps、北斗双星系统，内置高频mems传感器和核心rtk解算模块。

作为本实用新型的进一步说明，所述的信号调理电路包括电流信号调理电路和电压信号调理电路；所述的电流互感器与电流信号调理电路的输入端相连，电流信号调理电路的输出端与a/d转换电路的输入端相连；所述的电压互感器与电压信号调理电路的输入端相连，电压信号调理电路的输出端与a/d转换电路的输入端相连。

作为本实用新型的进一步说明，所述的电源模块为锂电池组。

作为本实用新型的进一步说明，所述的通信模块支持tcp或ip协议，设有gsm天线；所述gsm天线设置在管理终端壳体外表面。

在本实用新型中，未提及具体电路设计的电路模块（如信号调理电路、a/d转换电路等）均可采用现有的常规电路设计，或者可以在市场上直接购买相应电路模块芯片成品。

本实用新型的工作原理：

烟雾传感器安装在配电箱内侧的顶部，所述的温度传感器安装在闸门开关上；喷头安装在配电箱内侧的顶部和内侧四周；干粉储罐设置在配电箱底部，并与配电箱底部相固定，干粉储罐内压缩存储有灭火干粉；电磁阀的一端通过管道与干粉储罐的排放口相连，另一端通过管道与喷头相连；服务器设置在电网总部机房中，服务器与通讯网络相连；

电流互感器实时检测配电箱输入端和输出端线缆的电流数值，并反馈给信号调理电路；电压互感器实时检测配电箱输出端和输出端线缆的电压数值，并反馈给信号调理电路，信号调理电路将电流互感器和电压互感器检测到的电流数值、电压数值转换成a/d转换电路能够识别的模拟信号，然后a/d转换电路将相应的电流信号和电压信号反馈给arm处理；arm处理器通过通讯模块实时与服务器进行数据交互，工作人员可以通过客户端调用查看服务器中存储的数据；如果arm处理器接收到配电箱输入端、输出端线缆的电流互感器和电压互感器反馈过来的电流数值、电压数值存在且相等，则证明电网正在正常、安全运行；

如果arm处理器接收到配电箱输入端线缆的电流互感器和电压互感器反馈过来的电流数值和电压数值，而没有接收到配电箱输出端线缆的电流互感器和电压互感器反馈过来的电流数值和电压数值，证明下一级电网存在故障，并且对应的配电箱的闸门开关已经跳闸，服务器可以反馈相应的故障信息给对应工作人员的客户端，并且将故障前一时刻对应的电压、电流数据反馈到对应客户端上，便于工作人员掌握故障类型（是否为瞬间过流或过压引起的故障）；

如果arm处理器没有接收到配电箱输出端、输出端线缆的电流互感器和电压互感器反馈过来的电流数值、电压数值，则证明上一级电网出现故障，服务器可以反馈相应的故障信息给对应工作人员的客户端，并且将故障前一时刻对应的电压、电流数据反馈对应客户端上，便于工作人员掌握故障情况；

温度传感器实时采集配电箱内的设备的温度数值并反馈给arm处理器，当温度传感器反馈给arm处理器的温度数值大于预设值时，arm处理器将高温数值数据反馈给服务器，服务器将高温数据反馈到客户端，便于工作人员及时处理高温风险；

烟雾传感器实时采集配电箱内的烟雾密度情况，并反馈给arm处理器，如果烟雾传感器反馈给arm处理器的烟雾密度数值大于预设值，并且温度传感器反馈给arm处理器的温度数值大于预警值时，证明配电箱存在着火故障，arm处理器通过闸门模块控制电磁阀启动，使得干粉储罐内的干粉从喷头中喷出，对配电箱进行灭火处理，同时arm处理器将配电箱存在着火风险的信息反馈给服务器，服务器将着火信息反馈到客户端，以便于工作人员处理故障；

定位模块实时定位配电箱的位置，并反馈给arm处理器，arm处理器将定位数据反馈给服务器，以便于工作人员通过客户端查看相应故障警报所在的位置。

与现有技术相比较，本实用新型具备的有益效果：

1.本实用新型通过电压互感器和电流互感器实时检测配网工作情况，并且配网端的控制电路能够与服务器进行数据交互，服务器能够将警报信息反馈给客户端，不仅能够便于排查故障，掌握跳闸情况和跳闸的原因，而且能够减少停电时间，提高抢修的效率，提高电网供电的可靠性。

2.本实用新型通过定位模块，能够便于工作人员定位故障地点，有利于快速排除故障。

3.本实用新型通过温度传感器和烟雾传感器能够实时检测配电箱内的安全情况，能够及时预警存在的危险情况，便于工作人员及时处理危险；并且能够通过电磁阀控制干粉喷出，在出现火灾后能够破灭火源，降低火灾的破坏程度。

4.本实用新型通过太阳能板能够及时为电源模块补充电量，提升电源模块的续航能力。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

图2为本实用新型的结构示意图。

图3为本实用新型中闸门模块的电路原理图。

附图标记：1-烟雾传感器，2-gsm天线，3-壳体，4-干粉储罐，5-配电箱，6-太阳能板，7-支撑杆，8-喷头，9-电压互感器，10-电流互感器，11-温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

实施例：

一种电网故障预警系统，包括干粉储罐4、烟雾传感器1、壳体3、太阳能板6、温度传感器11、电源模块、信号调理电路、a/d转换电路、控制电路、闸门模块、通讯模块、服务器、定位模块和客户端；

在所述的配电箱5的输出端和输入端线缆上均安装有电流互感器10、电压互感器9；所述的烟雾传感器1和温度传感器11安装在配电箱5内侧；所述的配电箱5内壁设有多个喷头8；所述的干粉储罐4安装在配电箱5内；所述的壳体3安装在配电箱5的外侧面；所述的太阳能板6倾斜地安装在配电箱5顶部；

所述的电源模块、定位模块、信号调理电路、a/d转换电路、控制电路、闸门模块和通讯模块均安装在壳体3内；

所述的控制电路主要由电路板以及集成在电路板上的arm处理器和存储器组成；所述的存储器与arm处理器相连；

所述的arm处理器通过通讯模块与服务器通讯相连；所述的服务器通过通讯网络与客户端相连；所述的干粉储罐4通过电磁阀与喷头8相连；所述的arm处理器通过闸门模块与电磁阀相连；所述的电压互感器9、电流互感器10分别与信号调理电路的输入端相连；所述的信号调理电路的输出端与a/d转换电路的输入端相连；所述的a/d转换电路的输出端与arm处理器相连；所述的定位模块与arm处理器相连；

所述的定位模块、温度传感器11、烟雾传感器1、信号调理电路、a/d转换电路、通讯模块、arm处理器、存储器、闸门模块、电磁阀均与电源模块电相连；所述的太阳能板6的输出端与电源模块电相连。

所述的闸门模块主要由npn型三极管q、电阻r和继电器k组成；所述的三极管q的基极a引脚与arm处理器的i/o接口相连，三极管q的发射极c引脚与电阻r的一端相连，电阻r的另一端与电源模块的负极、地相连，三极管q的集电极b引脚与继电器k的控制端c引脚相连，继电器k的控制端d引脚与电源模块的正极相连，继电器k的闸门端a引脚与电源模块的正极相连，继电器k的b引脚与电磁阀的一个输入端相连，电磁阀的另一个输入端与电源模块的负极相连。

所述的太阳能板6的一端与配电箱5的顶部相固定，另一端固连有支撑杆7，支撑杆7的另一端固定在配电箱5上。

所述的控制电路采用arm7嵌入式主板。

所述的客户端包括手机或者平板电脑。

所述的定位模块采用低功耗高精度定位板卡，支持gps、北斗双星系统，内置高频mems传感器和核心rtk解算模块。

所述的信号调理电路包括电流信号调理电路和电压信号调理电路；所述的电流互感器10与电流信号调理电路的输入端相连，电流信号调理电路的输出端与a/d转换电路的输入端相连；所述的电压互感器9与电压信号调理电路的输入端相连，电压信号调理电路的输出端与a/d转换电路的输入端相连。

所述的电源模块为锂电池组。

所述的通信模块支持tcp或ip协议，设有gsm天线2；所述gsm天线2设置在管理终端壳体3外表面。

本实施例的工作原理：

烟雾传感器1安装在配电箱5内侧的顶部，所述的温度传感器11安装在闸门开关上；喷头8安装在配电箱5内侧的顶部和内侧四周；干粉储罐4设置在配电箱5底部，并与配电箱5底部相固定，干粉储罐4内压缩存储有灭火干粉；电磁阀的一端通过管道与干粉储罐4的排放口相连，另一端通过管道与喷头8相连；服务器设置在电网总部机房中，服务器与通讯网络相连；

电流互感器10实时检测配电箱5输入端和输出端线缆的电流数值，并反馈给信号调理电路；电压互感器9实时检测配电箱5输出端和输出端线缆的电压数值，并反馈给信号调理电路，信号调理电路将电流互感器10和电压互感器9检测到的电流数值、电压数值转换成a/d转换电路能够识别的模拟信号，然后a/d转换电路将相应的电流信号和电压信号反馈给arm处理；arm处理器通过通讯模块实时与服务器进行数据交互，工作人员可以通过客户端调用查看服务器中存储的数据；如果arm处理器接收到配电箱5输入端、输出端线缆的电流互感器10和电压互感器9反馈过来的电流数值、电压数值存在且相等，则证明电网正在正常、安全运行；

如果arm处理器接收到配电箱5输入端线缆的电流互感器10和电压互感器9反馈过来的电流数值和电压数值，而没有接收到配电箱5输出端线缆的电流互感器10和电压互感器9反馈过来的电流数值和电压数值，证明下一级电网存在故障，并且对应的配电箱5的闸门开关已经跳闸，服务器可以反馈相应的故障信息给对应工作人员的客户端，并且将故障前一时刻对应的电压、电流数据反馈到对应客户端上，便于工作人员掌握故障类型（是否为瞬间过流或过压引起的故障）；

如果arm处理器没有接收到配电箱5输出端、输出端线缆的电流互感器10和电压互感器9反馈过来的电流数值、电压数值，则证明上一级电网出现故障，服务器可以反馈相应的故障信息给对应工作人员的客户端，并且将故障前一时刻对应的电压、电流数据反馈对应客户端上，便于工作人员掌握故障情况；

温度传感器11实时采集配电箱5内的设备的温度数值并反馈给arm处理器，当温度传感器11反馈给arm处理器的温度数值大于预设值时，arm处理器将高温数值数据反馈给服务器，服务器将高温数据反馈到客户端，便于工作人员及时处理高温风险；

烟雾传感器1实时采集配电箱5内的烟雾密度情况，并反馈给arm处理器，如果烟雾传感器1反馈给arm处理器的烟雾密度数值大于预设值，并且温度传感器11反馈给arm处理器的温度数值大于预警值时，证明配电箱5存在着火故障，arm处理器通过闸门模块控制电磁阀启动，使得干粉储罐4内的干粉从喷头8中喷出，对配电箱5进行灭火处理，同时arm处理器将配电箱5存在着火风险的信息反馈给服务器，服务器将着火信息反馈到客户端，以便于工作人员处理故障；

定位模块实时定位配电箱5的位置，并反馈给arm处理器，arm处理器将定位数据反馈给服务器，以便于工作人员通过客户端查看相应故障警报所在的位置。