一种110KV高压带电显示装置的制作方法

本实用新型涉及电学领域，更具体涉及一种110kv高压带电显示装置。

背景技术：

针对张集矿东风井110kv变电所目前有两路110kv架空线路，两路线路担负着矿东风井和中央区全部负荷用电。矿井对供电可靠性要求高，若矿井失电后恢复不及时，将可能造成井下瓦斯超限等重大安全事故。因此开发一种监控装置对线路带电情况进行实时监控显得尤为重要。

中国专利公开号cn203786195u公开了一种电力线路感应式高压带电显示装置，该装置包括控制器和传感器，传感器通过屏蔽线与控制器电连接，控制器包括内壳体和外壳体，内壳体两侧设置卡扣，外壳体对应设置卡孔，内壳体设置插拔式接线排母，外壳体对应设置适配的插拔式接线排针，对应于插拔式接线排针电连接设置外接线端子。其优点在于：可用于额定电压6～35kv的户内外高压电气设备，采用感应式传感器，非接触式测量，安全可靠，控制器采用拔插式结构设计，可在不停电、不开门情况下进行更换，维护方便。虽然其公开了一种高压带电装置，解决了在不停电、不开门情况下进行更换，维护方便的问题，但是并不能解决对线路带电情况进行实时监控的问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于现有技术高压带电显示装置不能对线路带电情况进行实时监控，导致矿井失电后恢复不及时，存在重大安全隐患的问题。

本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种110kv高压带电显示装置，包括微处理器核心电路、采样电路、显示电路、温度模块、复位电路、时钟模块、电源模块、驱动输出电路以及声光报警辅助电路，所述采样电路、显示电路、温度模块、复位电路、时钟模块、驱动输出电路以及电源模块均与微处理器核心电路连接，所述声光报警辅助电路分别与驱动输出电路以及电源模块连接。本实用新型采用一拖二控制，一台装置能同时对两条110kv线路进行监控。两路110kv架空线路的电压经采样电路以后转换成6路开关量输出给微处理器核心电路，温度模块检测温度，并进行超温保护，温度超过设定值将报警；驱动输出电路将两路110kv架空线路的6路开关量信号放大以后连接声光报警辅助电路，如果两路110kv架空线路的任一相失电，声光报警辅助电路进行声光报警，显示电路显示电压为000v，根据声光报警辅助电路中报警的信号来向确定哪一路110kv架空线路的哪一相失电，然后工程人员有针对性得采取措施，使变电所值班员迅速作出故障判断并及时恢复矿井供电，缩短了矿井恢复供电的时间，避免矿井因停电造成的次生安全事故。

优选的，所述微处理器核心电路包括芯片u1、排阻r10、排阻r11以及排阻r12，所述芯片u1的型号为stc89c52，所述芯片u1的第一引脚至第八引脚依次与排阻r10的第八引脚至第一引脚连接，排阻r10的第九引脚接电源vcc；所述芯片u1的第四十引脚接电源vcc；所述芯片u1的第三十二引脚至第三十九引脚依次与排阻r11的第八引脚至第一引脚连接，排阻r11的第九引脚接电源vcc；所述芯片u1的第三十一引脚接电源vcc；所述芯片u1的第四十引脚接电源vcc；所述芯片u1的第二十一引脚至第二十八引脚依次与排阻r12的第八引脚至第一引脚连接，排阻r12的第九引脚接电源vcc。本实用新型中单片机p1端口和p2口端口驱动能力采用低电平触发，加排阻是采用“灌电流”驱动模式，该种方式设计增加了单片机端口的驱动能力，排阻大小均选择470欧，通过现场大量试验既保证单片机端口有足够的驱动能力，又能大大减小系统功耗。

优选的，所述温度模块包括数字温度传感器u3、电阻r1、电阻r15、三极管q1以及电铃b1，所述数字温度传感器u3的型号为ds18b20，所述数字温度传感器u3的第一引脚接地，第二引脚通过电阻r1接电源vcc，第三引脚接电源vcc；所述数字温度传感器u3的第二引脚与芯片u1的第八引脚连接；所述电阻r15的一端接芯片u1的第七引脚，另一端接三极管q1的基极，三极管q1的集电极接地，三极管q1的发射极接电铃b1的负极，电铃b1的正极接电源vcc。温度模块加装电铃b1，在电路超温的情况下，电铃b1所在回路导通，电铃b1报警，保障电路安全运行。

优选的，所述时钟模块为时钟芯片，时钟芯片型号为ds12c887，所述时钟模块的第一引脚接地，第四引脚至第十一引脚依次与芯片u1的第三十九引脚至第三十二引脚连接，所述时钟模块的第十二引脚接地，所述时钟模块的第二十四引脚接电源vcc，所述时钟模块的第十九引脚接芯片u1的第十三引脚，所述时钟模块的第十八引脚接电源vcc，所述时钟模块的第十七引脚、第十五引脚、第十四引脚以及第十三引脚依次与所述芯片u1的第十四引脚、第十五引脚、第十六引脚以及第十七引脚连接。

优选的，所述复位电路包括电阻r13、电阻r14、按键开关sb1以及电容c3，所述按键开关sb1的一端接电源vcc，另一端接电阻r13的一端，电阻r13的另一端接芯片u1的第九引脚；所述电阻r14的一端接地，另一端接电阻r13的另一端；所述电容c3的正极接电源vcc，负极接电阻r14的另一端。

优选的，所述声光报警辅助电路包括喇叭和指示灯，所述驱动输出电路为8路三极管驱动电路，其中两路三极管驱动电路分别驱动一个喇叭，其中6路三极管驱动电路分别驱动6路指示灯工作。

优选的，每路三极管驱动电路包括一个电阻和一个三极管，驱动喇叭的三极管驱动电路中，电阻的一端与芯片u1连接，电阻的另一端与三极管的基极连接，三极管的集电极接地，三极管的发射极接喇叭的负极，喇叭的正极接电源vcc；驱动指示灯的三极管驱动电路中，电阻的一端与芯片u1连接，电阻的另一端与三极管的基极连接，三极管的集电极接地，三极管的发射极接指示灯的负极，指示灯的正极接电源vcc。三极管驱动电路中三极管基极的导通电阻选择1.1k，从而把三极管基极电流限制在约4.5ma，该电流刚好能保证三极管基射极电流大于集射极的饱和导通电流，使得三极管驱动电路既能可靠工作，又能限制单片机端口灌电流的大小，大大提高系统工作的连续可靠性。同时，声光报警辅助电路包括两个喇叭，一个喇叭对应一路110kv线路，喇叭响代表该110kv线路失电，每一路110kv线路都对应3个指示灯，分别指示110kv线路的三相，任何指示灯亮都能定位到是哪一路110kv线路的哪一相失电，使得工作人员快速定位故障从而采取应对措施。

优选的，所述采样电路包括继电器和电压互感器，两路110kv线路出来的6相线分别与若干电压互感器连接后输出分别接6个继电器。

优选的，每路所述110kv线路与两台单相电压互感器接成v/v接线。

优选的，所述高压带电显示装置还包括接口转换模块，所述接口转换模块包括芯片u4、电容c4、电阻r21、电阻r22、晶振y2、电容c5、电容c6、电容c7、电阻r23、电阻r24、电容c8、电容c9、电容c10、电阻r25、电阻r26、电阻r27以及usb接口v1，所述芯片u4的型号为pl2303，所述芯片u4的第一引脚接芯片u1的第十引脚，芯片u4的第四引脚接电容c4的一端，电容c4的另一端接地；芯片u4的第七引脚接地，第八引脚接电源vcc；芯片u4的第十三引脚接电阻21的一端，芯片u4的第十四引脚接电阻r22的一端，电阻r21的另一端以及电阻r22的另一端均接电源vcc；芯片u4的第二十八引脚接晶振y2的一端，芯片u4的第二十七引脚接晶振y2的另一端，晶振y2的一端接电容c5的一端，电容c5的另一端接地，晶振y2的另一端接电容c6的一端，电容c6的另一端接地；芯片u4的二十五引脚以及第二十六引脚接地；芯片u4的第二十四引脚接电容c7的一端，电容c7的另一端接地；芯片u4的第二十三引脚通过电阻r23接地；芯片u4的第二十二引脚通过电阻r24接电源vcc；芯片u4的第二十一引脚接地；芯片u4的第二十引脚和第十九引脚均接电源vcc；芯片u4的第十八引脚接地，第十七引脚通过电阻r27接usb接口v1的第三引脚；芯片u4的第十六引脚通过电阻r25接usb接口v1的第二引脚；芯片u4的第十五引脚通过电阻r26接usb接口v1的第三引脚；电容c8的一端接芯片u4的第十七引脚，另一端接芯片u4的第十八引脚；usb接口v1的第一引脚接电源vcc，电容c10为极性电容，电容c10的正极接电源vcc，负极接地；电容c9的一端接电源vcc，另一端接地；usb接口v1的第四引脚接地。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：本实用新型采用一拖二控制，一台带电显示装置能同时对两条110kv线路进行监控，同时电路驱动能力强，装置功耗低。高压带电显示装置将线路的高压电采集以后输出给驱动输出电路，驱动输出电路驱动声光报警辅助电路工作，完成对两路110kv架空线路的电压的实时监控，当某趟线路发生失电后该监控装置第一时间发出声光报警，使变电所值班员迅速作出故障判断并及时恢复矿井供电，缩短了矿井恢复供电的时间，避免矿井因停电造成的次生安全事故。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种110kv高压带电显示装置的结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的一种110kv高压带电显示装置的微处理器核心电路的电路原理图；

图3为本实用新型实施例提供的一种110kv高压带电显示装置的温度模块的电路原理图；

图4为本实用新型实施例提供的一种110kv高压带电显示装置的时钟模块的电路原理图；

图5为本实用新型实施例提供的一种110kv高压带电显示装置的复位电路的电路原理图；

图6为本实用新型实施例提供的一种110kv高压带电显示装置的一路三极管驱动电路的电路原理图；

图7为本实用新型实施例提供的一种110kv高压带电显示装置的接口转换模块的电路原理图。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

一种110kv高压带电显示装置，如图1所示，包括微处理器核心电路、采样电路、显示电路、温度模块、复位电路、时钟模块、电源模块、驱动输出电路以及声光报警辅助电路，所述采样电路、显示电路、温度模块、复位电路、时钟模块、驱动输出电路以及电源模块均与微处理器核心电路连接，所述声光报警辅助电路分别与驱动输出电路以及电源模块连接。

如图2所示，所述微处理器核心电路包括芯片u1、排阻r10、排阻r11以及排阻r12，所述芯片u1的型号为stc89c52，所述芯片u1的第一引脚至第八引脚依次与排阻r10的第八引脚至第一引脚连接，排阻r10的第九引脚接电源vcc；所述芯片u1的第四十引脚接电源vcc；所述芯片u1的第三十二引脚至第三十九引脚依次与排阻r11的第八引脚至第一引脚连接，排阻r11的第九引脚接电源vcc；所述芯片u1的第三十一引脚接电源vcc；所述芯片u1的第四十引脚接电源vcc；所述芯片u1的第二十一引脚至第二十八引脚依次与排阻r12的第八引脚至第一引脚连接，排阻r12的第九引脚接电源vcc。微处理器核心电路主要完成信号的接入、信号的处理以及信号的输出。

如图3所示，图3中的a为温度传感器部分电路，图3中b为过温保护电路，所述温度模块包括数字温度传感器u3、电阻r1、电阻r15、三极管q1以及电铃b1，所述数字温度传感器u3的型号为ds18b20，所述数字温度传感器u3的第一引脚接地，第二引脚通过电阻r1接电源vcc，第三引脚接电源vcc；所述数字温度传感器u3的第二引脚与芯片u1的第八引脚连接；所述电阻r15的一端接芯片u1的第七引脚，另一端接三极管q1的基极，三极管q1的集电极接地，三极管q1的发射极接电铃b1的负极，电铃b1的正极接电源vcc。数字温度传感器u3和芯片u1通信采用串行总线传输指令和数据信号进行通讯。数字温度传感器u3检测整个装置的温度，当温度超过设定值时，通过过温保护电路进行报警，过温保护电路中的电铃响代表装置过温，提示工作人员查找装置故障。

如图4所示，所述时钟模块为时钟芯片，时钟芯片型号为ds12c887，所述时钟模块的第一引脚接地，第四引脚至第十一引脚依次与芯片u1的第三十九引脚至第三十二引脚连接，所述时钟模块的第十二引脚接地，所述时钟模块的第二十四引脚接电源vcc，所述时钟模块的第十九引脚接芯片u1的第十三引脚，所述时钟模块的第十八引脚接电源vcc，所述时钟模块的第十七引脚、第十五引脚、第十四引脚以及第十三引脚依次与所述芯片u1的第十四引脚、第十五引脚、第十六引脚以及第十七引脚连接。

如图5所示，所述复位电路包括电阻r13、电阻r14、按键开关sb1以及电容c3，所述按键开关sb1的一端接电源vcc，另一端接电阻r13的一端，电阻r13的另一端接芯片u1的第九引脚；所述电阻r14的一端接地，另一端接电阻r13的另一端；所述电容c3的正极接电源vcc，负极接电阻r14的另一端。

所述声光报警辅助电路包括喇叭(图未示)和指示灯(图未示)，所述驱动输出电路为8路三极管驱动电路，其中两路三极管驱动电路分别驱动一个喇叭，其中6路三极管驱动电路分别驱动6路指示灯工作。如图6所示，为其中一路三极管驱动电路的电路原理图，本实用新型实施例中所有三极管驱动电路原理和结构相同，在此不做赘述。

每路三极管驱动电路包括一个电阻和一个三极管，驱动喇叭的三极管驱动电路中，电阻的一端与芯片u1连接，电阻的另一端与三极管的基极连接，三极管的集电极接地，三极管的发射极接喇叭的负极，喇叭的正极接电源vcc；驱动指示灯的三极管驱动电路中，电阻的一端与芯片u1连接，电阻的另一端与三极管的基极连接，三极管的集电极接地，三极管的发射极接指示灯的负极，指示灯的正极接电源vcc。如图1所示，芯片u1的第二十一至第二十三引脚中每个引脚分别接驱动指示灯的三极管驱动电路中的一路的电阻的一端，分别对应一路110kv架空线路的三相，即芯片u1的第二十一引脚对应一路110kv架空线路的a相，第二十二引脚对应一路110kv架空线路的b相，第二十三引脚对应一路110kv架空线路的c相；芯片u1的第二十四至第二十六引脚中每个引脚分别接驱动指示灯的三极管驱动电路中的一路的电阻的一端，分别对应另一路110kv架空线路的三相，即芯片u1的第二十四引脚对应另一路110kv架空线路的a相，第二十五引脚对应另一路110kv架空线路的b相，第二十六引脚对应另一路110kv架空线路的c相；芯片u1的第二十七和第二十八引脚均接一路驱动喇叭的三极管驱动电路，其中芯片u1的第二十七引脚对应一路110kv架空线路，当一路110kv架空线路的任一相失电，芯片u1的第二十一引脚至第二十三引脚中与该110kv架空线路的失电的一相对应的引脚输出为0，与该输出为0的引脚连接的驱动指示灯的三极管驱动电路中只是灯不亮，并且驱动喇叭的三极管驱动电路中喇叭响，指示灯代表哪一路110kv架空线路的哪一相失电，而喇叭则代表哪一路110kv架空线路存在失电现象，帮助工作人员快速定位故障点。

采样电路主要负责采集电压互感器二次模拟量，并把模拟量转换为微处理器核心电路能够处理的开关量，采用继电器采样输出0v低电平，所述采样电路包括继电器和电压互感器，两路110kv线路出来的6相线分别与若干电压互感器连接后输出分别接6个继电器。6个继电器的输出分别接芯片u1的第一引脚至第六引脚，其中第一引脚至第三引脚对应一路110kv架空线路的三相输入，第四引脚至第六引脚对应另一路110kv架空线路的三相输入。

具体的，每路所述110kv线路与两台单相电压互感器接成v/v接线。对于110kv线路与电压互感器的连接方式有多种，本实施例只是给出其中一种可实施的方式作为示例，其他能够实现本方案的连接方式均在本实用新型保护范围之内，另外，在本实用新型已经给出电压互感器连接方式以及电压互感器后接继电器以及继电器与芯片u1连接的情况下，本领域技术人员能够得出具体电路原理图以及具体工作过程，这些均属于本实用新型保护范围之内。

如图7所示，所述高压带电显示装置还包括接口转换模块，所述接口转换模块包括芯片u4、电容c4、电阻r21、电阻r22、晶振y2、电容c5、电容c6、电容c7、电阻r23、电阻r24、电容c8、电容c9、电容c10、电阻r25、电阻r26、电阻r27以及usb接口v1，所述芯片u4的型号为pl2303，所述芯片u4的第一引脚接芯片u1的第十引脚，芯片u4的第四引脚接电容c4的一端，电容c4的另一端接地；芯片u4的第七引脚接地，第八引脚接电源vcc；芯片u4的第十三引脚接电阻21的一端，芯片u4的第十四引脚接电阻r22的一端，电阻r21的另一端以及电阻r22的另一端均接电源vcc；芯片u4的第二十八引脚接晶振y2的一端，芯片u4的第二十七引脚接晶振y2的另一端，晶振y2的一端接电容c5的一端，电容c5的另一端接地，晶振y2的另一端接电容c6的一端，电容c6的另一端接地；芯片u4的二十五引脚以及第二十六引脚接地；芯片u4的第二十四引脚接电容c7的一端，电容c7的另一端接地；芯片u4的第二十三引脚通过电阻r23接地；芯片u4的第二十二引脚通过电阻r24接电源vcc；芯片u4的第二十一引脚接地；芯片u4的第二十引脚和第十九引脚均接电源vcc；芯片u4的第十八引脚接地，第十七引脚通过电阻r27接usb接口v1的第三引脚；芯片u4的第十六引脚通过电阻r25接usb接口v1的第二引脚；芯片u4的第十五引脚通过电阻r26接usb接口v1的第三引脚；电容c8的一端接芯片u4的第十七引脚，另一端接芯片u4的第十八引脚；usb接口v1的第一引脚接电源vcc，电容c10为极性电容，电容c10的正极接电源vcc，负极接地；电容c9的一端接电源vcc，另一端接地；usb接口v1的第四引脚接地。芯片u4的型号是pl2303，pl2303是prolific公司生产的一种高度集成的rs232-usb接口转换器，可提供一个rs232全双工异步串行通信装置与usb功能接口便利连接的解决方案。

需要注意的是，本实用新型的显示电路是lcd液晶显示屏，lcd液晶显示屏分别与芯片u1的第三十二至第三十九引脚连接，用于显示对应线路的电压值、装置温度以及日期，当线路失电时，显示哪一天属于哪一条线路的电压为000v，且装置温度为多少。

另外，本实用新型提出的两路110kv架空线路只是为了便于描述，实际应用中可以扩展为两路以上110kv架空线路的电压监控，并且并不限于110kv架空线路的电压监控，可以是更高级别电压范围的监控。

需要注意的是，本实用新型保护的是高压带电显示装置的整体架构，提供一种硬件平台，对于其芯片内部的程序设计以及软件控制的内容均属于现有技术。

通过以上技术方案，本实用新型提供的一种110kv高压带电显示装置，两路110kv架空线路的电压经采样电路以后转换成6路开关量输出给微处理器核心电路，温度模块检测温度，并进行超温保护，温度超过设定值将报警；驱动输出电路将两路110kv架空线路的6路开关量信号放大以后连接声光报警辅助电路，如果两路110kv架空线路的任一相失电，声光报警辅助电路进行声光报警，显示电路显示电压为000v，根据声光报警辅助电路中报警的信号来向确定哪一路110kv架空线路的哪一相失电，然后工程人员有针对性得采取措施，使变电所值班员迅速作出故障判断并及时恢复矿井供电，缩短了矿井恢复供电的时间，避免矿井因停电造成的次生安全事故。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。