一种物联网环网柜在线监测装置的制作方法

1.本实用新型涉及电力系统中配电网环网柜在线监测装置。


背景技术：

2.近年来我国不断加大配电网建设投资，城市配电网得到了快速的发展，供电质量显著提升。环网柜凭借其结构简单、安装方式灵活等优点得到了大规模的应用，其安全性直接影响到用户用电可靠性。
3.但是目前的环网柜中的各个装置之间的联系较为混乱，导致数据传送的不及时甚至错乱，影响了配电网的稳定性，并且造价颇高，修理成本高昂。另外，配电网中的环网柜之间数据不能同步，函待解决。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本实用新型提供了一种物联网环网柜在线监测装置。
5.为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：
6.一种物联网环网柜在线监测装置，所述环网柜包括断路器、电气二次设备室以及电缆室，包括安装在环网柜内的控制器模块以及与控制器模块分别连接的采样模块、存储器模块、遥信模块、通讯模块以及电源转换模块；
7.所述控制器模块通过采样模块连接有传感器模块，所述传感器模块包括多个安装在断路器辅助接点、跳闸线圈、合闸线圈以及储能电机上的霍尔传感器；
8.所述存储器模块包括ddr内存模块和flash闪存模块；
9.所述遥信模块一端通过i/o端口与控制器模块连接，另一端通过电缆连接有断路器辅助接口；
10.所述控制器模块通过通讯模块与物联网系统连接，所述通讯模块被配置为通过串口接口连接有4g通讯单元、物联网lora通讯单元、串口通讯单元以及蓝牙通讯单元。
11.为本实用新型所优选的是，所述控制器模块包括第一微处理器核、第二微处理器核、现场可编程逻辑门阵列以及共享内存，所述第一微处理器核与第二微处理器核通过高速总线连接，所述第一微处理器核、第二微处理器核分别通过共享内存与现场可编程逻辑门阵列连接。
12.为本实用新型所优选的是，所述控制器模块与ddr内存模块通过ddr总线连接。
13.为本实用新型所优选的是，所述控制器模块与flash闪存模块通过地址总线连接。
14.为本实用新型所优选的是，所述控制器模块与遥信模块通过现场可编程逻辑门阵列的i/o端口连接。
15.为本实用新型所优选的是，所述采样模块一端与处理器模块通过spi总线连接，另一端通过电缆与霍尔传感器连接。
16.为本实用新型所优选的是，所述霍尔传感器通过卡扣安装在断路器辅助接点、跳闸线圈、合闸线圈以及储能电机上。
17.为本实用新型所优选的是，所述电源转换模块分别与控制器模块、采样模块、存储器模块、遥信模块以及通讯模块连接。
18.为本实用新型所优选的是，所述采样模块还通过调理电路连接有超高频局部放电传感器。
19.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
20.（1）本实用新型的在线监测装置采用高性能、集成度高的多核处理器作为控制中心，实现了环网柜在线监测装置小型化的目标。
21.（2）本实用新型通过各种传感器的设置实现环网柜内电缆接头温度以及柜内温湿度等在线监测。
22.（3）本实用新型通过高精度传感器实现断路器分合闸电流、储能电机电流的在线监测功能。
附图说明
23.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步描述。
24.图1为本实用新型实施例在线监测装置的结构示意图；
25.图2为本实用新型实施例在线监测装置的设备结构示意图。
26.图中：1、断路器室；2、电气二次设备室；3、电缆室；41、断路器辅助接点传感器；42、跳闸线圈传感器；43、合闸线圈传感器；44、储能电机传感器；51、电缆无线测温传感器；52、无线温度湿度传感器；6、超高频局放传感器；7、无线网关；8、dtu设备。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.本领域技术人员可以理解的是，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
29.在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。例如下述的“上”、“下”、“前”、“后”等指示方位或位置关系的词语仅基于附图所示的方位或位置关系，仅为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置/元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
30.如在本说明书中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，复数形式“多个”包括两个以上的对象，除非内容另外明确指出外。如在本说明书中所使用的，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外，以及术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。
31.请参阅图1，本实用新型实施例提供了一种物联网环网柜在线监测装置，与物联网系统通信连接，以上传各种关于环网柜中设备的检测信息，保障环网柜的正常运行；在线监测装置包括安装在环网柜内的控制器模块以及与控制器模块分别连接的采样模块、存储器模块、遥信模块、通讯模块、传感器模块以及电源转换模块。
32.其中，控制器模块包括第一微处理器核、第二微处理器核、现场可编程逻辑门阵列以及共享内存，第一微处理器核core1与第二微处理器核core12通过高速总线连接，第一微处理器核core1、第二微处理器核core2分别通过共享内存ocm与现场可编程逻辑门阵列fpga连接。
33.控制器模块通过采样模块与传感器模块连接，采样模块通过跳线选择传感器模块输入信号类型，可选择4-20ma或0-5v。采样模块一端与处理器模块通过spi总线连接，另一端通过电缆与霍尔传感器连接。
34.存储器模块包括ddr内存模块和flash闪存模块，控制器模块与ddr内存模块通过ddr总线连接，ddr内存模块用于提供运算数据缓存给控制器模块，能够直接影响装置的计算处理性能；控制器模块与flash闪存模块通过地址总线连接，flash闪存模块用于装置程序、定值信息以及各种文件的储存。
35.遥信模块采集断路器辅助接点位置，用于机械特性的分析，一端通过i/o端口与控制器模块中的现场可编程逻辑门阵列fpga连接，另一端通过电缆连接有断路器辅助接口；
36.通讯模块与控制器模块通过mii总线连接实现100mbps有线网络通讯，通讯模块通过串口接口进行4g通讯、物联网lora通讯、串口通讯以及蓝牙通讯，其中物联网lora通讯的无线频率为2.4ghz和470mhz。
37.电源转换模块分别与控制器模块、采样模块、存储器模块、遥信模块以及通讯模块连接。电源转换模块一端与配网环网pt柜输出的dc24v电源连接，经电压变换后转成dc5v、dc3.3v等电压，给控制器模块及其他外设部件提供工作电源，同时输出dc5v电源给传感器模块供电。
38.在某些实施例中，采样模块还通过调理电路连接有超高频局部放电传感器，超高频局部放电传感器输出的高频信号经调理电路解调后通过高速总线连接至采样模块。
39.请参阅图2，环网柜包括断路器室1、电气二次设备室2以及电缆室3，装置设置在电气二次设备室2内，通过modbus串口规约接入到dtu设备8。
40.传感器模块包括多个通过卡扣安装的断路器辅助接点传感器41、跳闸线圈传感器42、合闸线圈传感器43以及储能电机传感器44，以采集断路器辅助接点、跳闸线圈、合闸线圈、储能电机的电流输入用于机械特性的分析。超高频局放传感器6的高频输出信号通过50欧姆的同轴电缆接入在线监测装置。
41.在某些实施例中，在线监测装置通过物联网lora通讯方式接入电缆无线测温传感器51以及无线温度湿度传感器52，实现环网柜高压端电缆接头温度、柜内温湿度以及水浸等传感器的接入，减少环网柜内电缆的铺设，同时通过物联网lora通讯方式与物联网无线网关7进行通讯。
42.综上，本实用新型实施例提供了一种环网柜监测装置，可以对环网柜内的温度、湿度、断路器机械特性、高压端超高频局部放电等特征量进行全面监测，并能通过有线网络、无线网络、物联网、串口通讯等手段将监测数据上送至配网运维主站，实现主动式环网柜状
态预警。
43.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本实用新型包括但不限于上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本实用新型的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。