一种开关柜的运行数据信息管理系统的制作方法

本发明涉及开关柜领域，尤其涉及一种开关柜的运行数据信息管理系统。

背景技术：

随着配电电网自动化的迅猛发展和供电可靠性的日益提高，对开关柜的要 求也愈来愈高了。尤其是变、配电所在逐步实现综合自动化进而无人值守时， 对开关柜运行状态的监控设备提出了更多的要求。

开关柜内部元件的监测和维护，主要采取定期预防性试验和维修，对减少和防止事故的发生起到了很好的作用。但预防性试验和维修是间断进行的，无法实现开关柜在连续运行时实时监控，当开关柜发生故障时，只能进行停电检修排出故障，无法在故障发生前期通过检测技术手段获取故障隐患。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中的不足，本发明的目的在于，提供一种开关柜的运行数据信息管理系统，包括：服务器以及对监控区域配电室内开关柜进行监控的开关柜信息获取单元；每个开关柜信息获取单元分别与服务器进行通信连接；

开关柜信息获取单元用于获取开关柜内断路器合、分闸线圈电流数据信息，分合闸控制电源电压数据信息，断路器动作过程机械振动数据信息，断路器动作行程数据信息，断路器辅助接点动作数据信息，断路器动作次数数据信息，断路器合闸时间，断路器分闸时间，分合闸速度断路器， 断路器开断电流断路器，断路器触头磨损趋势分析数据信息，储能机构工作电流，储能电机电源电压数据信息，开关柜内空气温度数据，开关柜湿度数据，风扇转速数据信息；开关柜信息获取单元包括：数据处理器，无线通信模块，用于采集断路器输出端电压的电压采集电路，用于采集断路器输出端电流的电流采集电路，开关柜温度传感器，开关柜湿度传感器，存储器；

数据处理器用于将获取的开关柜内部的数据信息，储存至存储器内，以及将存储器储存的开关柜信息通过无线通信模块发送至服务器；

电压采集电路包括：第三电阻R3，第四电阻R4，第五电阻R5，第六电阻R6，第七电阻R7，第七电容C7；

第四电阻R4与第五电阻R5组成串联电路，且第四电阻R4与第五电阻R5之间接地；第四电阻R4与第五电阻R5组成的串联电路第一端，第三电阻R3的第一端，第六电阻R6的第一端接电压采集模块检测正极；第四电阻R4与第五电阻R5组成的串联电路第二端，第七电阻R7的第一端，第三电阻R3的第二端接电压采集模块检测负极；第六电阻R6的第二端，第七电容C7的第一端接电压采集模块输出正极，第七电阻R7的第二端，第七电容C7的第二端接电压采集模块输出负极；

电流采集电路包括：第八电阻R8，第九电阻R9，第十电阻R10，第十一电阻R11，第十二电阻R12，第十三电阻R13，第八电容C8；

第八电阻R8第一端接电流采集模块检测正极，第十电阻R10，第十一电阻R11组成串联电路，且第十电阻R10，第十一电阻R11之间接地；第十电阻R10，第十一电阻R11组成的串联电路第一端，第八电阻R8第二端，第九电阻R9的第一端，第十二电阻R12的第一端同时连接；

第十电阻R10，第十一电阻R11组成的串联电路第二端，第九电阻R9的第二端，第十三电阻R13的第一端接电压采集模块检测负极；

第十二电阻R12的第二端，第八电容C8的第一端接电流采集模块输出正极，第八电容C8的第二端，第十三电阻R13的第二端接电流采集模块输出负极；

服务器用于接收每个开关柜信息获取单元发送的数据信息，采用MySQL存储平台进行对接收的数据信息数据存储，生成每个开关柜各项数据的趋势分析报告，进行保存；服务器通过广播的形式设置每个开关柜运行时间，统一设置每个开关柜数据采集发送处理时间；使服务器与每个开关柜之间通过WIFI或者zigee或射频的形式通信连接；服务器从数据角度将每个开关柜的数据信息通过线路、表格、图形的展现形式进行有机整合，可视化展示，帮助用户了解每个开关柜状况；服务器将服务器获取的数据信息与预设阈值以及往期数据进行对比，当前数据超出预设阈值或者与往期数据比较产生不良的效果时，进行报警提示；将报警信息形成报警统计，并存储；数据储存服务器存储接收的数据信息， Web服务器接收来自用户层的请求，并将处理后的数据通过HTTP协议返回给用户。

优选地，开关柜信息获取单元还包括：信号处理电路；

电压采集电路、电流采集电路、开关柜温度传感器、开关柜湿度传感器分别通过信号处理电路与数据处理器连接；

信号处理电路包括：三极管Q1、三极管Q2、二极管VD、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C1、电容C2、电容C3、增益放大芯片U3、放大器U1、放大器U2；

三极管Q1的集电极和三极管Q2的集电极、二极管VD的阳极分别与传感器连接，二极管VD的阴极连接电源；二极管VD连接电源起到稳流、续流作用；三极管Q2的发射极接地；三极管Q1的发射极与电阻R1连接，三极管Q1的基极、三极管Q2的基极、电阻R2同时连接；电阻R3第一端、电容C2第一端、电容C1第一端同时连接；电阻R3第二端接地；电容C2第二端、电阻R5第一端同时与放大器U1输出端和增益放大芯片U3一号管脚连接；电容C2第二端分别与电阻R5第二端和放大器U1阴极输入端连接；放大器U1阳极输入端通过电阻R4接地；

增益放大芯片U3八号管脚接地，六号管脚分别通过电阻R6接三号管脚以及通过电阻R8、电阻R9接五号管脚和放大器U2的阳极输入端；七号管脚通过电容C3接地；二号管脚通过电阻R7接地；放大器U2阴极输入端接地，放大器U2输出端接数据处理器；

三极管Q1和三极管Q2构成了前端放大电路用于将传感器感应的信号进行放大；放大后的信号通过电容C1、电容C2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、放大器U1组成的滤波电路进行滤波，滤波后的信号经过增益放大芯片U3以及周边电路进行二次放大，通过放大器U2输出至数据处理器。

优选地，开关柜信息获取单元还包括：发送数据量设置模块，数据量处理模块；

发送数据量设置模块用于设置向服务器每次发送量阈值；

数据量处理模块用于将开关柜信息获取单元采集的数据信息，缓存到缓存数据库中，缓存在缓存数据库中的数据信息按照先进先出的方式排列，将每个缓存到缓存数据库中的数据信息进行地址编号，

当缓存在缓存数据库中的数据量达到每次发送量阈值时，将缓存在缓存数据库中的数据进行打包，并将打包后的数据包发送至服务器；

服务器接收到数据包后，并将该数据包进行分解，还原成数据信息。

优选地，无线通信模块用于收发数据，发送数据时，将数据包转换为双位数据，对双位数据进行差分编码标示，通过PN码与双位数据通道的数据进行叠加，对数据包进行编码序列；编码序列后通过正弦和余弦信号进行调制扩频，产生一个数字化的扩频输出信号；采用系统预设的时钟周期为时钟信号产生高频率分辨率的正弦和余弦信号输出传输.

优选地，无线通信模块还用于接收服务器发送的数据时，对接收的扩频信号进行变频，产生基带并解调信号；进过滤波器滤波后， PN码与双位数据通道的数据进行相关运算，并分别计算出通道的相关数据；通过差分解调进行差分解调运算，以恢复原始信息。

优选地，开关柜分为低压开关柜、中压开关柜、高压开关柜、超高压开关柜；

电压在1kV以下的称为低压开关柜；

电压为1～10kV的称为中压开关柜；

电压高于10kV低于330kV的称为高压开关柜；

电压在330kV以上的称为超高压开关柜；

服务器将开关柜信息获取单元分为低压开关柜信息获取单元、中压开关柜信息获取单元、高压开关柜信息获取单元、超高压开关柜信息获取单元；

服务器根据电压分类将超高压开关柜信息获取单元的传输速率大于高压开关柜信息获取单元，高压开关柜信息获取单元传输速率大于中压开关柜信息获取单元，中压开关柜信息获取单元大于低压开关柜信息获取单元；

服务器根据预设的传输参数，在信噪比区间内，确定各个开关柜信息获取单元之间的分割因子。

优选地，开关柜信息获取单元还用于通过开关柜信息传输信号注册到服务器的链接传输服务；开关柜信息获取单元发送数据时，开关柜信息获取单元提交数据发送请求到发送到服务器，服务器下发传输服务指令，查询开关柜信息获取单元所在IP地址和文件接收路径，建立服务间传输TCP通道连接，开关柜信息获取单元将待发送数据发送到文件接收路径及TCP通道，采用分布式文件访问服务器并传输数据；服务器调用开关柜信息获取单元所在IP地址、文件接收路径及TCP通道，采用分布式文件访问服务接收开关柜信息获取单元发送的数据信息。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

开关柜信息获取单元实时获取开关柜内部元件的数据信息，数据处理器将获取的开关柜内部的数据信息，储存至存储器内，以及将存储器储存的开关柜信息通过无线通信模块发送至服务器；服务器将服务器获取的数据信息与预设阈值以及往期数据进行对比，当前数据超出预设阈值或者与往期数据比较产生不良的效果时，进行报警提示；将报警信息形成报警统计，并存储；数据储存服务器存储接收的数据信息， Web服务器接收来自用户层的请求，并将处理后的数据通过HTTP协议返回给用户。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为开关柜的运行数据信息管理系统的整体示意图；

图2为电压采集电路的电路图；

图3为电流采集电路的电路图；

图4为信号处理电路的电路图。

具体实施方式

本发明提供一种开关柜的运行数据信息管理系统，如图1至4所示，包括：服务器1以及对监控区域配电室内开关柜进行监控的开关柜信息获取单元2；每个开关柜信息获取单元2分别与服务器1进行通信连接；

开关柜信息获取单元2用于获取开关柜内断路器合、分闸线圈电流数据信息，分合闸控制电源电压数据信息，断路器动作过程机械振动数据信息，断路器动作行程数据信息，断路器辅助接点动作数据信息，断路器动作次数数据信息，断路器合闸时间，断路器分闸时间，分合闸速度断路器， 断路器开断电流断路器，断路器触头磨损趋势分析数据信息，储能机构工作电流，储能电机电源电压数据信息，开关柜内空气温度数据，开关柜湿度数据，风扇转速数据信息；开关柜信息获取单元2包括：数据处理器3，无线通信模块，用于采集断路器输出端电压的电压采集电路，用于采集断路器输出端电流的电流采集电路，开关柜温度传感器，开关柜湿度传感器，存储器；

数据处理器3用于将获取的开关柜内部的数据信息，储存至存储器内，以及将存储器储存的开关柜信息通过无线通信模块发送至服务器1；

电压采集电路包括：第三电阻R3，第四电阻R4，第五电阻R5，第六电阻R6，第七电阻R7，第七电容C7；

第四电阻R4与第五电阻R5组成串联电路，且第四电阻R4与第五电阻R5之间接地；第四电阻R4与第五电阻R5组成的串联电路第一端，第三电阻R3的第一端，第六电阻R6的第一端接电压采集模块检测正极；第四电阻R4与第五电阻R5组成的串联电路第二端，第七电阻R7的第一端，第三电阻R3的第二端接电压采集模块检测负极；第六电阻R6的第二端，第七电容C7的第一端接电压采集模块输出正极，第七电阻R7的第二端，第七电容C7的第二端接电压采集模块输出负极；

电流采集电路包括：第八电阻R8，第九电阻R9，第十电阻R10，第十一电阻R11，第十二电阻R12，第十三电阻R13，第八电容C8；

第八电阻R8第一端接电流采集模块检测正极，第十电阻R10，第十一电阻R11组成串联电路，且第十电阻R10，第十一电阻R11之间接地；第十电阻R10，第十一电阻R11组成的串联电路第一端，第八电阻R8第二端，第九电阻R9的第一端，第十二电阻R12的第一端同时连接；

第十电阻R10，第十一电阻R11组成的串联电路第二端，第九电阻R9的第二端，第十三电阻R13的第一端接电压采集模块检测负极；

第十二电阻R12的第二端，第八电容C8的第一端接电流采集模块输出正极，第八电容C8的第二端，第十三电阻R13的第二端接电流采集模块输出负极；

服务器11用于接收每个开关柜信息获取单元2发送的数据信息，采用MySQL存储平台进行对接收的数据信息数据存储，生成每个开关柜各项数据的趋势分析报告，进行保存；服务器1通过广播的形式设置每个开关柜运行时间，统一设置每个开关柜数据采集发送处理时间；使服务器1与每个开关柜之间通过WIFI或者zigee或射频的形式通信连接；服务器1从数据角度将每个开关柜的数据信息通过线路、表格、图形的展现形式进行有机整合，可视化展示，帮助用户了解每个开关柜状况；服务器1将服务器1获取的数据信息与预设阈值以及往期数据进行对比，当前数据超出预设阈值或者与往期数据比较产生不良的效果时，进行报警提示；将报警信息形成报警统计，并存储；数据储存服务器1存储接收的数据信息， Web服务器1接收来自用户层的请求，并将处理后的数据通过HTTP协议返回给用户。

开关柜信息获取单元2还包括：信号处理电路；

电压采集电路、电流采集电路、开关柜温度传感器、开关柜湿度传感器分别通过信号处理电路与数据处理器33连接；由于采集的数据信息具有杂波，需要放大及滤波后进行后续处理，所以信号处理电路将电压采集电路、电流采集电路、开关柜温度传感器、开关柜湿度传感器采集的信号分别进行滤波放大调制后发送给数据处理器3连接3。

这里包括四个信号处理电路，四个信号处理电路分别对应与电压采集电路、电流采集电路、开关柜温度传感器、开关柜湿度传感器连接。

信号处理电路包括：三极管Q1、三极管Q2、二极管VD、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C1、电容C2、电容C3、增益放大芯片U3、放大器U1、放大器U2；

三极管Q1的集电极和三极管Q2的集电极、二极管VD的阳极分别与传感器连接，二极管VD的阴极连接电源；二极管VD连接电源起到稳流、续流作用；三极管Q2的发射极接地；三极管Q1的发射极与电阻R1连接，三极管Q1的基极、三极管Q2的基极、电阻R2同时连接；电阻R3第一端、电容C2第一端、电容C1第一端同时连接；电阻R3第二端接地；电容C2第二端、电阻R5第一端同时与放大器U1输出端和增益放大芯片U3一号管脚连接；电容C2第二端分别与电阻R5第二端和放大器U1阴极输入端连接；放大器U1阳极输入端通过电阻R4接地；

增益放大芯片U3八号管脚接地，六号管脚分别通过电阻R6接三号管脚以及通过电阻R8、电阻R9接五号管脚和放大器U2的阳极输入端；七号管脚通过电容C3接地；二号管脚通过电阻R7接地；放大器U2阴极输入端接地，放大器U2输出端接数据处理器3；

三极管Q1和三极管Q2构成了前端放大电路用于将传感器感应的信号进行放大；放大后的信号通过电容C1、电容C2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、放大器U1组成的滤波电路进行滤波，滤波后的信号经过增益放大芯片U3以及周边电路进行二次放大，通过放大器U2输出至数据处理器3。

开关柜信息获取单元2还包括：发送数据量设置模块，数据量处理模块；

发送数据量设置模块用于设置向服务器1每次发送量阈值；

数据量处理模块用于将开关柜信息获取单元2采集的数据信息，缓存到缓存数据库中，缓存在缓存数据库中的数据信息按照先进先出的方式排列，将每个缓存到缓存数据库中的数据信息进行地址编号，

当缓存在缓存数据库中的数据量达到每次发送量阈值时，将缓存在缓存数据库中的数据进行打包，并将打包后的数据包发送至服务器1；

服务器1接收到数据包后，并将该数据包进行分解，还原成数据信息。

无线通信模块用于收发数据，发送数据时，将数据包转换为双位数据，对双位数据进行差分编码标示，通过PN码与双位数据通道的数据进行叠加，对数据包进行编码序列；编码序列后通过正弦和余弦信号进行调制扩频，产生一个数字化的扩频输出信号；采用系统预设的时钟周期为时钟信号产生高频率分辨率的正弦和余弦信号输出传输.

无线通信模块还用于接收服务器1发送的数据时，对接收的扩频信号进行变频，产生基带并解调信号；进过滤波器滤波后， PN码与双位数据通道的数据进行相关运算，并分别计算出通道的相关数据；通过差分解调进行差分解调运算，以恢复原始信息。

开关柜分为低压开关柜、中压开关柜、高压开关柜、超高压开关柜；

电压在1kV以下的称为低压开关柜；

电压为1～10kV的称为中压开关柜；

电压高于10kV低于330kV的称为高压开关柜；

电压在330kV以上的称为超高压开关柜；

服务器1将开关柜信息获取单元2分为低压开关柜信息获取单元2、中压开关柜信息获取单元2、高压开关柜信息获取单元2、超高压开关柜信息获取单元2；

服务器1根据电压分类将超高压开关柜信息获取单元2的传输速率大于高压开关柜信息获取单元2，高压开关柜信息获取单元2传输速率大于中压开关柜信息获取单元2，中压开关柜信息获取单元2大于低压开关柜信息获取单元2；

服务器1根据预设的传输参数，在信噪比区间内，确定各个开关柜信息获取单元2之间的分割因子。

开关柜信息获取单元2还用于通过开关柜信息传输信号注册到服务器1的链接传输服务；开关柜信息获取单元2发送数据时，开关柜信息获取单元2提交数据发送请求到发送到服务器1，服务器1下发传输服务指令，查询开关柜信息获取单元2所在IP地址和文件接收路径，建立服务间传输TCP通道连接，开关柜信息获取单元2将待发送数据发送到文件接收路径及TCP通道，采用分布式文件访问服务器1并传输数据；服务器1调用开关柜信息获取单元2所在IP地址、文件接收路径及TCP通道，采用分布式文件访问服务接收开关柜信息获取单元2发送的数据信息。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。