一种电网设备信号无源探测装置的制作方法

本发明涉及电网设备信号探测领域，具体涉及一种电网设备信号无源探测装置。

背景技术：

随着电力系统向着可靠性、高自动化、信息化水平方向迅猛发展，对电网设备的监控和探测已成为国内外高度重视的关键问题，特别是对电力系统中起着控制和保护等重要作用的开关柜的监控。高压开关柜是指用于电力系统在发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护作用的装置。目前，造成电力系统出现开关柜故障的主要原因在于缺乏针对开关柜的有效监控手段，且现有的高压开关柜控制检测设备精度和智能化程度不高，可靠性差，制作工艺复杂。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

技术实现要素：

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种电网设备信号无源探测装置，所述电网设备信号无源探测装置包括：主控制器、指示单元、控制开关、模数转换单元和至少一个功能模块；

所述功能模块用于采集所述高压开关柜内的设备信息，并发送到所述控制开关；

所述控制开关用于将接收到的信号发送到所述模数转换单元；

所述模数转换单元将转换后得到的数字信号发送到所述主控制器；

所述主控制器用于将接收的信号经过处理后发送到所述指示单元；

所述主控制器分别与所述指示单元、所述控制开关和所述模数转换单元电连接。所述模数转换单元分别与所述控制开关和所述主控制器电连接，所述控制模块还与所述功能模块电连接。

较佳的，所述电网设备信号无源探测装置还包括温湿度采集控制单元，所述温湿度采集控制单元用于采集所述高压开关柜内的温度信号和湿度信号，并发送给所述控制开关。

较佳的，所述电网设备信号无源探测装置还包括交流电监测单元，所述交流电监测单元用于检测所述高压开关柜中的交流信号，并发送给所述控制开关。

较佳的，所述电网设备信号无源探测装置还包括开关量监测单元，所述开关量监测单元用于将所述高压开关柜内的设备通断信息发送到所述主控制器，并向所述高压开关柜内的设备发送控制信息。

较佳的，所述电网设备信号无源探测装置还包括预警单元，所述预警单元用于在设备异常时提示警报信息。

较佳的，所述温湿度控制模块中的温度控制模型如下所示：

其中，θ(t)是温度，C是装置的比热，R是装置的承热极限，h_i是输入控制热量。

较佳的，所述温湿度控制模块中的温度控制模型控制器公式为：

其中，h为输入时延，步长n是对区间[-h,0]划分的区间数，其中，ω∈[-h,0]，K_ss为希望设定的温度点。

较佳的，所述功能模块包括带电显示及闭锁模块、断路器分合状态指示模块、储能指示接地开关状态指示模块、小车位置指示模块、分合闸回路完好指示模块、预分预合闪光指示模块、照明控制模块和远方或就地操作控制模块。

较佳的，所述电网设备信号无源探测装置还包括远程通讯模块，所述远程通讯模块包括RS485远程通信接口。

与现有技术比，本发明的有益效果在于：本发明提供了一种电网设备信号无源探测装置，本发明的一种电网设备信号无源探测装置以一体化布局配套装备于高压开关柜，提高了高压开关柜设备信号探测装置的监测精度、可靠性和智能化程度，简化了高压开关柜设备信号探测装置的面板设计结构，美化了高压开关柜设备信号探测装置的面板布局，完善了高压开关柜设备信号探测装置的指示功能和安全性能，避免了操作者误操作，降低了操作者的劳动强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明各实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明实施例一的一种电网设备信号无源探测装置的原理框图；

图2是本发明实施例二的一种电网设备信号无源探测装置的原理框图；

图3是本发明实施例三的一种电网设备信号无源探测装置的原理框图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例一

如图1所示，为本实施例一的一种电网设备信号无源探测装置的原理框图，本发明的电网设备信号无源探测装置包括主控制器、指示单元、控制开关、模数转换单元和至少一个功能模块。其中，功能模块用于采集高压开关柜内的设备信息，并发送到控制开关；控制开关将接收到的信号发送到模数转换单元；模数转换单元将转换后的数字信号发送到主控制器；主控制器用于将接收的信号经过处理后发送到指示单元。

主控制器分别与指示单元、控制开关和模数转换单元电连接。模数转换单元分别与控制开关和主控制器电连接，控制模块还与功能模块电连接。

具体的，本发明的一种电网设备信号无源探测装置的功能模块包括带电显示及闭锁模块、断路器分合状态指示模块、储能指示接地开关状态指示模块、小车位置指示模块、分合闸回路完好指示模块、预分预合闪光指示模块、照明控制模块和远方或就地操作控制模块。以上所述的功能模块采集高压开关柜内的不同的设备信号信息，并发送到控制开关，控制开关将接收到的来自各个功能模块的信号发送到模数转换单元，模数转换单元将转换后的数字信号发送到主控制器，主控制器将接收到的信号经过处理后发送到指示单元，功能模块采集的信息将会显示出来。各个功能模块会实现不同的功能，以小车位置指示模块为例，所述小车位置指示模块会判断开关小车是处于试验位置与工作位置之间还是处于所述开关柜柜体之外，并做出指示。作为优选的，本发明的电网设备信号无源探测装置还包括远程通讯模块，用于实现远程通讯功能，使操作更加准确便捷。所述远程通讯模块包括RS485远程通信接口和4-20mA可编程口。

本实施例的一种电网设备信号无源探测装置采用单片机控制，通过设置上述模块增加了智能化功能，处了显示高压开关柜的开关分和状态外，还可以通过语音防误撞提示模块对误操作做出语音提示；通过小车位置指示模块判断开关小车是处于试验位置与工作位置之间还是处于柜体之外，并做出指示；除此之外，本发明的装置可以进行多种功能方式的组合供用户选择，最大程度的满足了用户的需求。

实施例二

如图2所示，为本实施例二的一种电网设备信号无源探测装置的原理框图，本实施例的一种电网设备信号无源探测装置与实施例一的不同之处在于：本实施例的电网设备信号无源探测装置还包括温湿度采集控制单元。在温湿度采集控制单元中，温度控制模型公式如下所示：

其中，θ(t)是温度，C是装置的比热(Kcal/℃)，R是装置的承热极限h_i是输入控制热量

根据输入输出的线性关系，得到：

u(t)＝K_gridh_i(t)，

y(t)＝K_sensorθ(t)，

其中，u(t)是输入，y(t)是输出，K_grid，K_sensor分别是对应的比例系数，即加入各个传感器后的传感器等效系数。

考虑实际的时延，得到如下时延控制模型：

T＝RC，

其中，h是输入时延。

为满足能量最优设计，采用代价函数：

其中，Q、M是设计的代价函数的期望水平参量，Q≥0,M＞0，在实际设计中可以根据仿真要求灵活给出。

此时满足能量最优，解出的控制器为：

ω∈[-h,0]，

其中，K_ss是希望设定的温度点，这样就对系统本来的时延进行了补偿而且满足能量最优。

在数学处理上面，采用对控制输入的等效处理，采用PWPF方法，即加入一个一阶系统和施密特触发器，进行控制量的等效。

由上述控制模型进行处理之后的控制器为：

其中，步长n是对区间[-h,0]划分的区间数。利用李雅普诺夫理论和规划理论可以证明其满足稳定性和最优条件。

考虑在温度控制初期慢变信号的影响，加入死区消除项，死区存在时，实际的输入信号需要克服死区并且产生输出，由此，加入δ项，当温度的升高速度根据逻辑判断小于应该达到的温度时，加入δ项，输入项乘以(δ+1)，持续δn秒然后消除，如果还是过低或不满足要求，则重复进行，直到满足要求。

本实施例的温度控制模型和控制器得到了进一步的优化，解决了温度控制中的时延问题，同时基于能量最优设计的代价函数，达到节能的目的，而且考虑到死驱问题，对死驱进行了工程上比较实用的补偿，进而提高了本发明的电网设备信号无源探测装置的精度和可靠性。

湿度通过湿度传感器进行反馈，通过湿度与温度耦合考虑，湿度大时开启除湿器件并且加入弱温度控制，加速除湿，当湿度小于设置湿度时开启加湿器件温度控制不变，通过反馈达到稳定于目标湿度，湿度控制稳定合理。

本实施例的温湿度采集控制单元将采集到的温度和湿度信号发送给控制开关，控制开关将接收到的温度信号和湿度信号发送到模数转换单元，模数转换单元将转换后得到的数字信号发送到主控制器，主控制器将接收的温度和湿度信号发送到指示单元并显示出来。本实施例的温湿度采集控制单元精度高，控制准确，提高了高压开关柜监控系统的可靠性和稳定性。

实施例三

如图3所示，为本实施例三的一种电网设备信号无源探测装置的原理框图，本实施例的一种电网设备信号无源探测装置与实施例二的不同之处在于：本实施例的电网设备信号无源探测装置还包括交流电监测单元。交流电监测单元用于检测所述高压开关柜中的交流信号，并发送给所述控制开关，控制开关将接收到的交流电信号发送到模数转换单元，模数转换单元将转换后得到的数字信号发送到主控制器，主控制器将接收信号发送到指示单元并显示出来。

此处值得指出的是，作为优选的方案，本发明的电网设备信号无源探测装置还包括开关量监测单元，开关量监测单元用于将高压开关柜内的设备通断信息发送到主控制器，并向高压开关柜内的设备发送控制信息。另外，作为优选的方案，本发明的电网设备信号无源探测装置还包括预警单元，所述预警单元用于在设备异常时提示警报信息。当主控制器接收到相应功能模块的预警信号后，主控制器控制预警单元发出警报提示。

本发明的一种电网设备信号无源探测装置是以开关柜为控制对象而展开的智能操控系统，本发明的高压开关柜控制装置可取代现有的一次回路模拟指示牌、高压带电显示器、带电(闭锁)指示器、接地指示器、自动手动加热除湿等多种装置，本发明的电网设备信号无源探测装置多种功能融合于一体，附带监测及故障自诊断系统，取代了传统的单一高压开关柜控制监测装置，大大提高了电网设备信号无源探测装置的精度、智能化程度和可靠性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围。