中压开关柜的状态指示装置的制作方法

本实用新型涉及配电网技术领域，特别是涉及一种中压开关柜的状态指示装置。

背景技术：

开关柜是一种电气设备，开关柜外线先进入柜内主控开关，然后进入分控开关，各分路按其需要设置。开关柜的主要作用是在电力系统进行发电、输电、配电和电能转换的过程中，进行开合、控制和保护用电设备。按照电压等级分类通常将开关柜分为低压开关柜、中压开关柜和高压开关柜。

中压开关柜(特别是联络开关柜)在提升供电可靠性和保证现场作业安全方面的作用越来越突出，一般的，配电网中常用的中压开关柜配置有状态指示装置，其能指示中压开关柜电缆的带电状态，但是随着配电线路环网方式越来越多，中压开关柜上配置的传统的状态指示装置由于其功能单一，已经无法满足现场工作的要求。

技术实现要素：

本实用新型提供一种中压开关柜的状态指示装置，不仅能指示中压开关柜电缆的带电状态，还能指示电缆所属馈线，以及中压开关柜母线所属馈线和母线的带电状态，满足现场工作的需求。

本实用新型实施例采用以下技术方案：

一种中压开关柜的状态指示装置，包括主电路处理模块和显示电路模块；所述主电路处理模块包括第一开关状态信号采集模块、第一电缆状态信号采集模块、第二开关状态信号采集模块、第二电缆状态信号采集模块、单片机以及为所述单片机供电的供电模块；

所述第一开关状态信号采集模块的输入端与中压开关柜所属电房的进线柜内分合闸位置指示电路的输出端连接，所述第一电缆状态信号采集模块的输入端与所述进线柜内分压器的输出端连接，所述第二开关状态信号采集模块的输入端与所述中压开关柜内分合闸位置指示电路的输出端连接，所述第二电缆状态信号采集模块的输入端与所述中压开关柜内分压器的输出端连接；

所述第一开关状态信号采集模块的输出端、所述第一电缆状态信号采集模块的输出端、所述第二开关状态信号采集模块的输出端、所述第二电缆状态信号采集模块的输出端以及所述显示电路模块的输入端均与所述单片机连接。

本实施例中的中压开关柜的状态指示装置可以采集中压开关柜所属电房的进线柜的开关分合状态和电缆带电状态，以及中压开关柜本身的开关分合状态以及电缆带电状态，判断中压开关柜电缆带电状态和电缆所属馈线，以及中压开关柜母线带电状态和母线所属馈线，并通过显示电路模块指示判断结果，使得现场工作人员能直观地得知中压开关柜的相关信息，满足现场工作的要求。

可选的，所述单片机为STC89C52单片机，该单片机具有低功耗、高性能的特点。

可选的，所述供电模块包括降压单元，所述降压单元的输入端与所述进线柜内二次箱的电源接口连接，所述降压单元的输出端与所述单片机连接。降压单元可以从进线柜内二次箱的电源接口获得电源并提供给单片机。

可选的，所述第一开关状态信号采集模块包括电阻RS11和光电耦合器U1a；

光电耦合器U1a的输入端通过电阻RS11连接所述进线柜内分合闸位置指示电路的输出端，光电耦合器U1a的输出端分别连接所述降压单元的输出端和所述单片机。通过光电耦合器可以实现不同电压等级的直流电压的隔离，并将进线柜内开关的分合状态转化为单片机可以处理的输入信号。

可选的，所述第一电缆状态信号采集模块包括电阻RS12、RS13、RS14，光电耦合器U1b、U1c、U1d，以及或非门U2a、U2b；

光电耦合器U1b的输入端通过电阻RS12与所述进线柜内分压器的第一相输出端连接，光电耦合器U1b的输出端分别与所述降压单元的输出端以及或非门U2a的第一输入端连接；

光电耦合器U1c的输入端通过电阻RS13与所述进线柜内分压器的第二相输出端连接，光电耦合器U1c的输出端分别与所述降压单元的输出端以及或非门U2a的第二输入端连接；

光电耦合器U1d的输入端通过电阻RS14与所述进线柜内分压器的第三相输出端连接，光电耦合器U1d的输出端分别与所述降压单元的输出端以及或非门U2b的第一输入端连接；

或非门U2a的输出端与或非门U2b的第二输入端连接，或非门U2b的输出端、光电耦合器U1b的输出端、光电耦合器U1c的输出端以及光电耦合器U1d 的输出端均与所述单片机连接。

进线柜内分压器输出的三相交流信号经过或非门逻辑元件处理后输出一路信号送入单片机，以表征电缆带电状态，另外，分压器输出的三相交流信号同时输入至单片机，用于表征母线每一相的带电状态指示。

可选的，所述第二开关状态信号采集模块包括电阻RS21和光电耦合器U4a；

光电耦合器U4a的输入端通过电阻RS21连接所述中压开关柜内分合闸位置指示电路的输出端，光电耦合器U4a的输出端分别连接所述降压单元的输出端和单片机。通过光电耦合器可以实现不同电压等级的直流电压的隔离，并将低压开关柜内开关的分合状态转化为单片机可以处理的输入信号；

可选的，所述第二电缆状态信号采集模块包括电阻RS22、RS23、RS24，光电耦合器U4b、U4c、U4d，以及或非门U5a、U5b；

光电耦合器U4b的输入端通过电阻RS22与所述中压开关柜内分压器的第一相输出端连接，光电耦合器U4b的输出端分别与所述降压单元的输出端以及或非门U5a的第一输入端连接；

光电耦合器U4c的输入端通过电阻RS23与所述中压开关柜内分压器的第二相输出端连接，光电耦合器U4c的输出端分别与所述降压单元的输出端以及或非门U5a的第二输入端连接；

光电耦合器U4d的输入端通过电阻RS24与所述中压开关柜内分压器的第三相输出端连接，光电耦合器U4d的输出端分别与所述降压单元的输出端以及或非门U5b的第一输入端连接；

或非门U5a的输出端与或非门U5b的第二输入端连接，或非门U5b的输出端、光电耦合器U4b的输出端、光电耦合器U4c的输出端以及光电耦合器U4d 的输出端均与所述单片机连接。

可选的，所述降压单元包括电阻R1、R2、R3，电容C1、C2，以及降压芯片；

所述降压芯片的输入引脚通过电阻R1与所述电源接口的正极连接，并通过电容C1与所述电源接口的负极连接；

所述降压芯片的调节引脚通过电阻R3与所述电源接口的负极连接；

所述降压芯片的输出引脚通过电容C2与所述电源接口的负极连接，并通过电阻R2与所述调节引脚连接。

可选的，所述降压芯片为LM317芯片，该芯片具有调压范围宽、稳压性能好、噪声低、纹波抑制比高等优点。

可选的，所述显示电路模块包括用于指示所述中压开关柜母线所属馈线的第一指示灯模块、用于指示所述中压开关柜母线带电状态的第二指示灯模块、用于指示所述中压开关柜电缆所属馈线的第三指示灯模块以及用于指示所述中压开关柜电缆带电状态的第四指示灯模块；

所述第一指示灯模块、所述第二指示灯模块以及第三指示灯模块均与所述单片机连接；

所述第四指示灯模块与所述中压开关柜内分压器的输出端连接。

现场人员观察各指示灯模块中灯的亮灭状态就可以得知中压开关柜的电缆带电状态、母线带电状态、电缆所属馈线以及母线所属馈线。

附图说明

图1是本实用新型的中压开关柜的状态指示装置在一个实施例中的结构示意图；

图2是本实用新型的中压开关柜的状态指示装置在另一个实施例中的结构示意图；

图3是本实用新型实施例中第一开关状态信号采集模块、第一电缆状态信号采集模块以及供电模块的电路原理示意图；

图4是本实用新型实施例中第二开关状态信号采集模块和第二电缆状态信号采集模块的电路原理示意图；

图5是本实用新型的中压开关柜的状态指示装置在又一个实施例中的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合较佳实施例及附图对本实用新型的内容作进一步详细描述。显然，下文所描述的实施例仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。应当理解的是，尽管在下文中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，“第二”信息也可以被称为“第一”信息，类似的，“第一”信息也可以被称为“第二”信息。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。

图1是本实用新型的中压开关柜的状态指示装置在一个实施例中的电路结构示意图，如图1所示，本实施例中的中压开关柜的状态指示装置包括：主电路处理模块100和显示电路模块200，其中主电路处理模块100包括第一开关状态信号采集模块111、第一电缆状态信号采集模块112、第二开关状态信号采集模块121、第二电缆状态信号采集模块122、单片机130以及供电模块140。

第一开关状态信号采集模块111的输入端与中压开关柜800所属电房的进线柜900内分合闸位置指示电路的输出端连接，第一电缆状态信号采集模块112 的输入端与进线柜900内分压器的输出端连接，第二开关状态信号采集模块121 的输入端与中压开关柜800内分合闸位置指示电路的输出端连接，第二电缆状态信号采集模块122的输入端与中压开关柜800内分压器的输出端连接。第一开关状态信号采集模块111的输出端、第一电缆状态信号采集模块112的输出端、第二开关状态信号采集模块121的输出端、第二电缆状态信号采集模块122的输出端以及显示电路模块200的输入端均与单片机130连接。

具体的，中压开关柜800和进线柜900同属于一个电房，中压开关柜800 内配置有二次箱，该二次箱内有分合闸位置指示电路，该电路的输出电压可以反映出中压开关柜内的开关是处于合闸状态还是处于分闸状态，当开关处于合闸状态时，分合闸位置指示电路的输出电压为24V的直流电压。而中压开关柜 800的电缆带电状态可以依据中压开关柜800内分压器的输出电压来获得，该输出电压为三相交流信号。因此，通过第二开关状态信号采集模块121采集中压开关柜800内分合闸位置指示电路的输出电压，并送入单片机130，就可以分析出中压开关柜800内开关的分合状态。通过第二电缆状态信号采集模块122采集中压开关柜800内分压器输出的三相交流信号，并送入单片机130，就可以分析出中压开关柜800电缆的带电状态。

同理，进线柜900内也配置有二次箱，该二次箱内也配置有分合闸位置指示电路，该电路的输出电压可以反映出进线柜900内的开关是处于合闸状态还是处于分闸状态，当开关处于合闸状态时，分合闸位置指示电路的输出电压也为24V的直流电压，进线柜900的电缆带电状态可以依据进线柜900内分压器输出的三相交流信号来获得。故通过第一开关状态信号采集模块111采集进线柜900内分合闸位置指示电路的输出电压，并送入单片机130，就可以分析出进线柜900内开关的分合状态。通过第一电缆状态信号采集模块112采集进线柜 900内分压器输出的三相交流信号，并送入单片机130，就可以分析出进线柜900 电缆的带电状态。

单片机130依据进线柜900的开关分合状态和电缆带电状态，以及中压开关柜800本身的开关分合状态和电缆带电状态，就可以识别出母线带电状态和母线所属馈线，以及中压开关柜的电缆带电状态以及电缆所属馈线，并通过驱动显示电路模块200来指示各项分析结果。可选的，本实施例中的单片机130 可采用STC89C52单片机，该单片机是一种低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，目前已应用在在众多嵌入式系统中。

本实施例中的显示电路模块200可采用LED(Light-Emitting Diode，发光二极管)来指示各类状态。另外，为了降低改造成本，也可以沿用现有状态指示装置用于指示中压开关柜电缆带电状态的电路，即仅通过单片机130识别母线的带电状态和母线所属馈线，以及中压开关柜电缆所处馈线，而无需额外识别中压开关柜的电缆带电状态。

本实施例中的供电模块140为单片机130供电，供电模块140可以是包含蓄电池在内的各种电源模块。

在一种可选的实施方式中，供电模块140还可以从进线柜900内二次箱的电源接口获得电源并提供给单片机130。该电源由配电自动化终端提供。参照图 2所示，此时供电模块140包括降压单元141，降压单元141的输入端与进线柜 900内二次箱的电源接口连接，降压单元141的输出端与单片机130连接。

综上所述，本实施例中的中压开关柜的状态指示装置可以采集中压开关柜所属电房的进线柜的开关分合状态和电缆带电状态，以及中压开关柜本身的开关分合状态以及电缆带电状态，判断中压开关柜电缆带电状态和电缆所属馈线，以及中压开关柜母线带电状态和母线所属馈线，并通过显示电路模块指示判断结果，使得现场工作人员能直观地得知中压开关柜的相关信息，满足现场工作的要求。

下面结合具体的电路来对本实实例中的中压开关柜的状态指示装置进行详细说明。

参照图3所示，在一种可选的实施方式中，第一开关状态信号采集模块111 包括电阻RS11和光电耦合器U1a。光电耦合器U1a的输入端通过电阻RS11连接进线柜900内分合闸位置指示电路的输出端(图3中通过接插件JP1-2来连接)，光电耦合器U1a的输出端分别连接降压单元141的输出端和单片机U3。

当开关处于合闸状态时，进线柜900内分合闸位置指示电路的输出电压为 24V的直流电压，而降压单元141为单片机U3提供的电源电压VCC一般较低，本实施方式中的VCC是5V直流电压，因此本实施方式中通过光电耦合器可以实现24V直流电压和5V直流电压的隔离，并将进线柜900内开关的分合状态转化为单片机U3可以处理的输入信号。较佳地，光电耦合器U1a的输出端与降压单元141的输出端之间连接大阻值的电阻，以保护器件安全。

仍参照图3所示，在一种可选的实施方式中，第一电缆状态信号采集模块 112包括电阻RS12、RS13、RS14，光电耦合器U1b、U1c、U1d，以及或非门U2a、U2b。其中，光电耦合器U1b的输入端通过电阻RS12与进线柜900内分压器的第一相输出端连接(图3中通过接插件JP2-1来连接)，光电耦合器U1b 的输出端分别与降压单元141的输出端以及或非门U2a的第一输入端连接。光电耦合器U1c的输入端通过电阻RS13与进线柜900内分压器的第二相输出端连接，光电耦合器U1c的输出端分别与降压单元141的输出端以及或非门U2a的第二输入端连接。光电耦合器U1d的输入端通过电阻RS14与进线柜900内分压器的第三相输出端连接，光电耦合器U1d的输出端分别与降压单元141的输出端以及或非门U2b的第一输入端连接。或非门U2a的输出端与或非门U2b的第二输入端连接，或非门U2b的输出端、光电耦合器U1b的输出端、光电耦合器U1c的输出端以及光电耦合器U1d的输出端均与单片机U3连接。

进线柜900内分压器输出的三相交流信号经过或非门逻辑元件处理后输出一路信号送入单片机U3，以表征电缆带电状态，另外，分压器输出的三相交流信号同时输入至单片机U3，用于表征母线每一相的带电状态指示。较佳地，为了保护器件，各个光电耦合器(U1b、U1c以及U1d)的输出端与降压单元141 的输出端之间均应连接大阻值的电阻。

参照图4所示，在一种可选的实施方式中，第二开关状态信号采集模块121 包括电阻RS21和光电耦合器U4a。其中，光电耦合器U4a的输入端通过电阻RS21连接中压开关柜800内分合闸位置指示电路的输出端(图4中通过接插件 JP1-3来连接)，光电耦合器U4a的输出端分别连接降压单元141的输出端和单片机U3。与第一开关状态信号采集模块111相似，为了保护器件，光电耦合器 U4a的输出端与降压单元141的输出端之间连接大阻值的电阻，以保护器件安全。

在一种可选的实施方式中，仍参照图4所示，第二电缆状态信号采集模块 122包括电阻RS22、RS23、RS24，光电耦合器U4b、U4c、U4d，以及或非门 U5a、U5b。其中，光电耦合器U4b的输入端通过电阻RS22与中压开关柜800 内分压器的第一相输出端连接(图3中通过接插件JP2-2来连接)，光电耦合器 U4b的输出端分别与降压单元141的输出端以及或非门U5a的第一输入端连接。光电耦合器U4c的输入端通过电阻RS23与中压开关柜800内分压器的第二相输出端连接，光电耦合器U4c的输出端分别与降压单元141的输出端以及或非门U5a的第二输入端连接。光电耦合器U4d的输入端通过电阻RS24与中压开关柜 800内分压器的第三相输出端连接，光电耦合器U4d的输出端分别与降压单元 141的输出端以及或非门U5b的第一输入端连接。或非门U5a的输出端与或非门U5b的第二输入端连接，或非门U5b的输出端、光电耦合器U4b的输出端、光电耦合器U4c的输出端以及光电耦合器U4d的输出端均与单片机U3连接。第二电缆状态信号采集模块122的工作原理与第一电缆状态信号采集模块112 类似，此处不予赘述。

可选的，如图3所示，降压单元包括电阻R1、R2、R3，电容C1、C2，以及降压芯片U6。其中，降压芯片U6具有输入引脚(即图中的引脚1)、输出引脚(即图中的引脚3)和调节引脚(即图中的引脚2)。降压芯片U6的输入引脚通过电阻R1与进线柜900内二次箱的电源接口的正极连接，并通过电容C1与电源接口的负极连接。降压芯片U6的调节引脚通过电阻R3与电源接口的负极连接。降压芯片U6的输出引脚通过电容C2与电源接口的负极连接，并通过电阻R2与调节引脚连接。可选的，降压芯片U6为LM317芯片，该芯片具有调压范围宽、稳压性能好、噪声低、纹波抑制比高等优点。

在一种可选的实施方式中，如图5所示，显示电路模块200包括用于指示中压开关柜母线所属馈线的第一指示灯模块201、用于指示中压开关柜母线带电状态的第二指示灯模块202、用于指示中压开关柜电缆所属馈线的第三指示灯模块203以及用于指示中压开关柜电缆带电状态的第四指示灯模块204。本实施例中第四指示灯模块204与中压开关柜800内分压器的输出端连接，第四指示灯模块204可以直接依据中压开关柜800内分压器输出的三相交流信号来指示中压开关柜800的电缆带电状态。而第一指示灯模块201、第二指示灯模块202以及第三指示灯模块203均与单片机130连接，依据单片机130输出的信号来指示相应信息。

可选的，第一指示灯模块201中包括两个LED灯，每一个LED灯都指示母线所属的不同馈线，当其中一个LED灯点亮时，即表示母线属于该LED灯所指示的馈线。同理，第三指示灯模块203也包括两个LED灯，以指示中压开关柜电缆所属的不同馈线。第二指示灯模块202中包括三个LED灯，分别指示母线A、B、C三相电压状态，第四指示灯模块204中也包括三个LED灯，分别指示中压开关柜电缆A、B、C三相电压状态。通过上述设置，现场人员观察各LED 灯的亮灭状态就可以得知中压开关柜的电缆带电状态、母线带电状态、电缆所属馈线以及母线所属馈线。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。