一种电力系统高压变配电室空调监测系统装置的制作方法

本实用新型涉及电子技术领域，一种电力系统高压变配电室空调监测系统装置。

背景技术：

高压配电室设备构成，主要包括：高压开关柜，高压开关，避雷器，隔离开关，电压互感器，电流互感器，电力变压器，各种仪表，继电器，小开关等设备。大中型公共建筑的配电室通常设置在建筑物的地下，特别是自五月份进入夏季以来气温是逐步回升，各个配电室的环境温度加设备散热量使室内温度升高，将影响到配电室电力设备的安全运行。像变压器发热量较大，一旦超过一定温度限制，就会影响变压器的安全运行。又如高压隔离开关，长期在高温下工作，会造成瓷瓶破裂，接触子松动或脱落，瓷瓶表面严重放电。断路器在25°的时候额定电流为100A，分断能力为10KA，在70°温度的时候可能额定只有50A左右，分断能力也会下降，如果你一直带的负载是100A，随着温度的升高，达到70°的可能这个断路器就带不了100A的负载，会断开，造成误动作，可能会引起一连串的事故以及造成安全隐患遇到这些问题，一般采取的措施都是迅速减少负荷，利用适当的断路器或经旁路备用母线上的开关设备转移负荷，以减少发热，在停止后进行检修。这些现象一旦发生对整个配电室的安全运行造成巨大的威胁。所以控制配电室内的温度是一个关键问题。同时，由于配电室里面经常无人值守，如果温度控制经常不改变，随着季节变化，不仅会造成电能浪费，且空调负荷也会造成用电负荷增加，降低使用寿命，增加成本。并且有些地下配电室可能会受到地底潮湿影响，造成潮气过重，造成电气设备短路故障。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种电力系统高压变配电室空调监测系统装置，通过实时采集高压配电室温度信号，湿度信号，空调电流信号，将采集的信号经过A/D转换模块，转换成数字信号送给控制模块，然后进行数据初步判断，将处理结果根据需要在显示屏上简要显示，以便现场信息获取和管理维护。同时微处理器将采集的信息、监测数据以及预分析结果数据通过网络数据传输模块上传给上位机的远程监测和智能诊断系统进行详细的记录分析和故障预测。监控中心工作人员根据上位机的显示情况，完成对高压配电室空调远程控制操作。本实用新型结构简单，通用性好，不仅给工作人员带来了极大的方便，而且对电网安全运行提供了极大的保障。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种电力系统高压变配电室空调监测系统装置，其特征在于：包括电源模块、温度检测模块、湿度检测模块、电流检测模块、液晶显示屏、控制模块、无线通信模块、开关控制模块，所述电源模块给控制模块供电，所述温度检测模块、湿度检测模块以及电流检测模块通过A/D转换模块与控制模块的输入端相连接，控制模块的输出端与开关控制模块连接；液晶显示屏与控制模块的输出端相连接，控制模块还通过无线通信模块与上位机无线连接。

所述开关控制模块包括继电器和继电器驱动器，控制模块连接继电器驱动器，继电器驱动器连接继电器。

所述控制模块还与晶振电路及复位电路连接。

所述控制模块采用型号为Atmega64的单片机；所述单片机采用低功耗8为CMOS微控制器。

所述无线通信模块采用4G无线通信模块，所述上位机为PC机。

所述温度检测模块由多个安装在电力系统设备上的贴片式温度传感器组成；所述温度传感器型号为JCJ100TTP。

所述湿度检测模块由安装在配电室墙壁四周的多个湿度传感器组成；通过单片机求取多个湿度传感器的平均值；所述绝对湿度传感器型号为KZWS/ID。

所述控制模块还与存储模块连接。

所述控制模块还与报警模块连接，所述报警模块为声光报警模块。

所述电流检测模块采用传感器型号为ACS712的传感器。

所述电源模块给控制系统和无线通讯模块提供稳定5V和3.3V电源；

采用上述结构，本实用新型通过实时采集高压配电室温度信号，湿度信号，空调电流信号，将采集的信号经过A/D转换模块，转换成数字信号送给Atmega64单片机微处理器，然后进行数据初步判断，将处理结果根据需要在现场显示屏上简要显示，以便现场信息获取和管理维护。同时控制模块将采集的信息、监测数据以及预分析结果数据通过无线通信模块上传给上位机进行详细的记录分析和故障预测。监控中心工作人员上位机的现实情况，完成对高压配电室空调远程控制操作。本装置结构简单，通用性好，不仅给工作人员带来了极大的方便，而且对电网安全运行提供了极大的保障。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的系统框图；

图2为本实用新型的主控制电路图

图3为本实用新型继电器驱动器电路图；

图4为本实用新型继电器电路图；

图5为本实用新型电源模块电路图；

图6为本实用新型A/D转换电路图；

图7为本实用新型信号放大电路图。

具体实施方式

如图1所示，一种电力系统高压变配电室空调监测系统装置，其特征在于：包括电源模块、温度检测模块、湿度检测模块、电流检测模块、液晶显示屏、控制模块、无线通信模块、开关控制模块，所述电源模块给控制模块供电，所述温度检测模块、湿度检测模块以及电流检测模块通过A/D转换模块与控制模块的输入端相连接，控制模块的输出端与开关控制模块连接；液晶显示屏与控制模块的输出端相连接，控制模块还通过无线通信模块与上位机无线连接。

所述开关控制模块包括继电器和继电器驱动器，控制模块连接继电器驱动器，继电器驱动器连接继电器。

所述控制模块还与晶振电路及复位电路连接。

所述控制模块采用型号为Atmega64的单片机；所述单片机采用低功耗8为CMOS微控制器。

所述无线通信模块采用4G无线通信模块，所述上位机为PC机。

所述温度检测模块由多个安装在电力系统设备上的贴片式温度传感器组成；所述温度传感器型号为JCJ100TTP。

所述湿度检测模块由安装在配电室墙壁四周的多个湿度传感器组成；通过单片机求取多个湿度传感器的平均值；所述绝对湿度传感器型号为KZWS/ID。

所述控制模块还与存储模块连接。

所述控制模块还与报警模块连接，所述报警模块为声光报警模块。

所述电流检测模块采用传感器型号为ACS712的传感器。

所述电源模块给控制系统和无线通讯模块提供稳定5V和3.3V电源；

如图2所示，为本实用新型的主控制电路图，主要功能是用于读取温度检测模块、湿度检测模块以及电流检测模块的信号，以此控制空调开关电路模块的动作，进而驱动高压配电室空调的开关。该电路由ATmega64单片机U1，电阻R22、R23、R25，电容C22、C23、C24、C25、C26， NPN三级管Q1，LED指示灯D2，二极管D1，按键S1，以及下载口P2组成。ATmega64单片机是主控芯片。单片机的PA3、PA5端口用于检测高压配电室温度检测模块的信号；PE3~7端口用于检测高压配电室湿度提示模块；PF4~7端口用于检测电流传感器的信号；PA0~2及PA7端口用于控制空调开关电路继电器的动作。单片机PA4端口通过电阻R22连接到三极管Q1的基极，来控制三极管导通和关闭，从而控制D2。PA4为高电平，三极管导通，5V电源通过R25电阻，三极管Q1施加到D2上，然后D2就发光，反之关闭三极管截止。

如图3所示，为本实用新型继电器驱动电路图，电路由继电器驱动器ULN2803组成。ULN2803是八路NPN达林顿连接晶体管阵，适用于低逻辑点平数字电路和较高的电流、电压要求之间的接口。这里用其驱动5V继电器，ULN2803输出端直接接继电器线圈一端，继电器线圈的另一端接+5V电源，ULN2803的输入端直接和无线控制I/O口相连，无线控制口输出高电平就驱动继电器动作。

如图4所示，为本实用新型电器开关电路图。电路由继电器组成。继电器的1端为衔接外接功能按钮的输入端，2、3端为继电器两触头，3端与电源输入连接，4、5端为电磁线圈，线圈4端接+5V电源，5端接继电器驱动器。当5端输入高电平，线圈中无电流流通，则1、2闭合，所以继电器关闭；当5端输入低电平，线圈中有电流流通，由于电磁感应，将使1、3闭合，继电器开通。

如图5所示，为本实用新型直流稳压电源模块电路图，系统中除开关电路模块外，均需要稳压电源供电。其中，电流传感器ACS712需要5V的直流电源供电，通讯模块需要3.3V的稳压电源供电。该电路中采用稳压芯片LM2575-5.0，输入为+12V的直流电压，可得到5V电源；采用三端稳压芯片LM1117-3.3得到3.3V电源，供给单片机POWER接口所需的+12V的电源从室内的220V交流电经过开关电源变换器得到，并作为稳压电路的输入。

如图6所示，为本实用新型A/D转换电路图，ADC0808是一种较为常用的8路模拟量输入，8位数字量输出的逐次比较式ADC芯片。该电路主要功能是读取温、湿度以及电流传感器接收电路的值。当温、湿度传感器以及电流传感器检测到高于系统中设置的温、湿度等参数阈值时，就会及时采集数据并通过ADC0808N将传感器采集并发出的模拟信号转换成8位的数字信号。

如图7所示，为本实用新型信号放大电路图，由于各传感器的输出信号比较小，需要专门的放大电路对电压信号进行放大。本发明中设计放大电路时选择采用仪表放大器MAX4196，它具有差分输入和相对参考端单端输出的闭环增益，具有差分输出和相对参考端的单端输出。即它的两个差分输入端施加输入信号，其增益可由内部预置，也可以由用户通过引脚内部设置或者通过输入信号隔离的外部增益电阻设置。在本系统中，测控系统希望各传感器的输出信号在0-5V之间，所以在使用MAX4196芯片时，需要一个外部的电压基准，该电压基准相当于仪表放大器的零位，在本系统中，选择2.5V的电压基准。采用MAXIM公司的电压基准芯片MAX6192为MAX4196 提供参考零位。

上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。