一种集成式高压开关柜验电防误操作系统的制作方法

本实用新型涉及电气技术领域，尤其涉及一种集成式高压开关柜验电防误操作系统。

背景技术：

目前，在电力配网领域中，电气五防是指：防止误分、误合断路器、负荷开关、接触器；防止带负荷分、合隔离开关；防止在带电时误合接地开关；防止接地开关处于闭合位置时关合断路器、负荷开关；防止误入带电室。电气五防要求电气柜在高压带电的情况下是不能打开柜门，必须强制闭锁，防止误操作。

为了满足上述要求，现有的常规设计是在柜门上安装带电显示器和电磁锁；在电气柜中的高压线上设置传感器，将高压转化为低压信号，通过带电显示器来显示高压带电情况，然后人为根据有无高压确定是否允许打开电磁锁，使用的电磁锁的电源取自电压互感器(PT)供电。

然而，现有技术中，验电防误操作系统功能单一，通常只带有高压验电的基本功能，显示方式仅仅是指示灯的方式显示，报警方式也只是通过报警指示灯的方式报警，而这种报警方式操作人员不易发现故障报警。

因此，针对以上不足，本实用新型提供了一种集成式高压开关柜验电防误操作系统。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种安全可靠的集成式高压开关柜验电防误操作系统。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种集成式高压开关柜验电防误操作监控系统，其包括电流传感器、温度传感器、防误验电主机、电子钥匙、电子防误锁及通信终端；电流传感器设置在电气柜内的高压负载电缆带电信息检测处，电子防误锁设置在电气柜的防误操作开启处；电流传感器与防误验电主机连接，以实时向防误验电主机传递高压负载电缆的带电信息，防误验电主机接收带电信息并形成配对信号和开闭锁信息；所述温度传感器设置在电气柜内的高压负载电缆附近，以实时检测电线的温度信息，并将温度信息传递至防误验电主机；电子钥匙与防误验电主机相配合，用于读取防误验电主机中的配对信号或接收防误验电主机传来的开闭锁信息，电子钥匙与电子防误锁相配合，用于将配对信号或开闭锁信息传递给电子防误锁；所述防误验电主机通过通讯协议总线与通信终端连接。

其中，所述防误验电主机包括与处理控制单元相连接的显示单元和故障告警单元，所述温度传感器、电流传感器与处理控制单元连接，所述处理控制单元将温度信息和带电信息传递至显示单元。

其中，所述显示单元包括液晶显示屏和指示灯，所述指示灯包括高压指示灯和故障指示灯，在带电状态下，高压指示灯点亮，液晶显示屏显示有电标识；电流或温度出现异常时，故障指示灯点亮，液晶显示屏显示故障标识。

其中，所述防误验电主机还包括与所述处理控制单元相连的RS485接口，所述处理控制单元通过RS485接口将电流温度故障信息传递至通信终端，所述通信终端与手机关联。

其中，所述处理控制单元与通信终端之间设置故障报警开关电路，故障消除后，故障报警开关电路的开关自动分开。

其中，所述防误验电主机还包括与所述处理控制单元相连的数据存储单元，所述数据存储单元用于对开闭锁信息、电流故障信息和温度故障信息进行存储，以在查询需要的情况下进行下载；所述故障告警单元与所述故障报警开关电路连接。

其中，所述电流传感器包括接地传感器和相序传感器，接地传感器设置在接地开关处，相序传感器设置在相序高压负载电缆上；所述电流传感器为自适应电流传感器。

其中，还包括复位电路，所述处理控制单元与复位电路连接，在故障排除和收到通信终端的复位指令后，控制复位电路，使高压开关柜复位；所述处理控制单元与复位电路之间连接有定时模块，以在设定的时间过后使高压开关柜自动复位。

其中，所述电流传感器和温度传感器集成设置，通过光纤与所述处理控制单元连接。

其中，电子钥匙包括依次连接的电源模块、钥匙控制模块及验电接头，验电接头与防误验电主机的验电接口相配合；所述钥匙控制模块为配对控制单元或解锁控制单元，配对控制单元与电源模块和验电接头连接，使防误验电主机与电子防误锁实现配对，解锁控制单元与电源模块和验电接头连接，使电子钥匙接收防误验电主机的开闭锁信息并将开闭锁信息传递至电子防误锁。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：本实用新型中，防误验电主机通过电流传感器可以得到电气柜中高压负载电缆的带电与否及电流故障的信息，进而可以判断是否可以开锁；电子钥匙分别与防误验电主机和电子防误锁相配合，一方面，可以读取防误验电主机的信息编码，然后插入电子防误锁，实现防误验电主机和电子防误锁的任意配对，另一方面，防误验电主机和电子防误锁完成配对后，将电子钥匙插入防误验电主机进行通讯验证后，电子钥匙可以将接收到防误验电主机传来的开锁指令信息，当高压配电柜内无高压带电无电流故障时，电子钥匙取得开锁指令，然后将电子钥匙插入电子防误锁，进行通讯验证后，实现开锁，实现验电授权的功能；电流传感器设置在电气柜内的高压负载电缆带电信息检测处，温度传感器设置在电气柜内的高压负载电缆附近，通过电流传感器、温度传感器、故障告警单元及显示单元，实现电流故障报警、温度故障报警和高压带电显示；防误主机通过通讯协议总线将告警信息上传给通信终端，且可经通信终端上报后台，实现验电信息的多方式传递和显示。

本实用新型系统集多种功能于一体，具有高压带电显示、验电授权、电流故障报警、温度故障报警、电流/温度显示、数据存储、RS485数据输出、故障报警开关量输出等功能，完全满足城乡智能配电网建设和改造的需求。

附图说明

图1是本实用新型实施例集成式高压开关柜验电防误操作系统的立体示意图；

图2是本实用新型实施例集成式高压开关柜验电防误操作系统中防误验电主机的结构示意图；

图3是本实用新型实施例中防误验电主机的控制关系原理图；

图4是本实用新型实施例中电子钥匙的部件连接关系图。

图中，1：电流传感器；2：防误验电主机；3：电子钥匙；4：电子防误锁；6：温度传感器；21：验电接口；22：液晶显示屏；23：故障指示灯；24：高压指示灯；31：验电接头；32：显示灯；33：充电接口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1、图2和图3所示，本实用新型实施例提供集成式高压开关柜验电防误操作系统包括电流传感器1、温度传感器6、防误验电主机2、电子钥匙3、电子防误锁4及通信终端；电流传感器1设置在电气柜内的高压负载电缆带电信息检测处，电子防误锁4设置在电气柜的防误操作开启处；电流传感器1与防误验电主机2连接，以实时向防误验电主机2传递高压负载电缆的带电信息，防误验电主机2接收带电信息并形成配对信号和开闭锁信息；所述温度传感器6设置在电气柜内的高压负载电缆附近，以实时检测电线的温度信息，并将温度信息传递至防误验电主机2；电子钥匙3与防误验电主机2相配合，用于读取防误验电主机2中的配对信号或接收防误验电主机2传来的开闭锁信息，电子钥匙3与电子防误锁4相配合，用于将配对信号或开闭锁信息传递给电子防误锁4；所述防误验电主机2通过通讯协议总线与通信终端连接。

具体地，防误验电主机2包括与处理控制单元相连接的显示单元和故障告警单元，温度传感器6、电流传感器1与处理控制单元连接，处理控制单元将温度信息和带电信息传递至显示单元。

上述实施例中，防误验电主机2通过电流传感器1可以得到电气柜中高压负载电缆的带电与否及电流故障的信息，进而可以判断是否可以开锁；电子钥匙3分别与防误验电主机2和电子防误锁4相配合，一方面，可以读取防误验电主机2的信息编码(即配对信号)，然后插入电子防误锁4，实现防误验电主机2和电子防误锁4的任意配对，另一方面，防误验电主机2和电子防误锁4完成配对后，将电子钥匙3插入防误验电主机2进行通讯验证后，电子钥匙3可以将接收到防误验电主机2传来的开锁指令信息，当高压配电柜内无高压带电无电流故障时，电子钥匙3取得开锁指令，然后将电子钥匙3插入电子防误锁4，进行通讯验证后，实现开锁，实现验电授权的功能；电流传感器1设置在电气柜内的高压负载电缆带电信息检测处，温度传感器6设置在电气柜内的高压负载电缆附近，通过电流传感器1、温度传感器6、故障告警单元及显示单元，实现电流故障报警、温度故障报警和高压带电显示；防误主机通过通讯协议总线将告警信息上传给通信终端，且可经通信终端上报后台，实现验电信息的多方式传递和显示。

进一步地，显示单元包括液晶显示屏22和指示灯，所述指示灯包括高压指示灯24和故障指示灯23，在带电状态下，高压指示灯24点亮，液晶显示屏22显示有电标识；电流或温度出现异常时，故障指示灯23点亮，液晶显示屏22显示故障标识。

具体讲，对于电流故障报警，正常运行的线路发生故障时，防误主机会从三个方面发出告警信号：

1、对应线路故障指示灯23点亮；

2、显示屏会显示对应的文字告警提示；

3、防误验电主机2通过RS485接口将告警信息上传给通信终端，经通信终端上报后台/发送信息到指定人员手机；故障排除线路恢复正常电流后，可通过手动现场复位，远程手动复位，或者按设置时间自动复位。

对于温度故障报警，线路的运行温度超过设置的值时，防误主机会从三个方面发出告警信号：

1、对应线路故障指示灯23点亮；

2、显示屏会显示对应的文字告警提示；

3、防误验电主机2通过485接口将告警信息上传给通信终端，经通信终端上报后台/发送信息到指定人员手机。故障排除线路恢复正常电流后，可通过手动现场复位，远程手动复位，或者按设置时间自动复位。

当然，所述防误验电主机2还包括与处理控制单元相连的数据存储单元，所述数据存储单元用于对开闭锁信息、电流故障信息和温度故障信息进行存储；需要查询和导出时通过后台程序下载即可。

具体地，防误验电主机2还包括与处理控制单元相连的故障告警单元和RS485接口，处理控制单元通过RS485接口经将电流温度故障信息用MODBUS协议上传至通信终端，通信终端与手机关联，发生故障报警后，经检查故障排除，此时可以通过远程复位端口手动进行复位操作。

具体地，所述处理控制单元与通信终端之间设置故障报警开关电路，电流传感器1和温度传感器6检测到的故障信息经处理控制单元分析判断后再经故障报警开关电路输出，然后传递至通信终端，故障消除后，故障报警开关电路的开关自动分开，处理控制单元不再向通信终端传递故障信息。

具体地，防误验电主机2还包括与所述处理控制单元相连的数据存储单元，所述数据存储单元用于对开闭锁信息、电流故障信息和温度故障信息进行存储，以在查询需要的情况下进行下载；故障告警单元与故障报警开关电路连接，处理控制单元通过故障报警开关电路将故障信息输出传递至故障告警单元。

具体地，所述电流传感器1包括接地传感器和相序传感器，接地传感器设置在接地开关处，相序传感器设置在相序高压负载电缆上；所述电流传感器1为自适应电流传感器1。相序传感器有三个，接地传感器一个，共四只传感器。传感器采用最新自适应技术，线路正常运行中的正常波动不会误报警，当相序传感器检测到有超过一定值得突变时发出故障告警信号到防误验电主机2。

进一步地，还包括复位电路，处理控制单元与复位电路连接，在故障排除和收到通信终端的复位指令后，控制复位电路，使高压开关柜复位；优选地，处理控制单元与复位电路之间连接有定时模块，以在设定的时间过后使高压开关柜自动复位。

优选地，电流传感器1和温度传感器6集成设置，通过光纤与处理控制单元连接，固定在电缆上的电流/温度传感器6实时检测线路负载电流、温度，通过光纤将数据传给显示单元，在面板上的OLED屏显示数值，以便工作人员能够随时了解故障指示器所在线路的温度及电流变化情况。二合一集成的传感器在工作中监测监测点温度与电流，在一定的频率下通过光纤传输到主机，主机接收到此信号后，在液晶屏上显示数据。

具体地，电子钥匙3包括依次连接的电源模块、钥匙控制模块及验电接头31，验电接头31与防误验电主机2的验电接口21相配合，还包括显示灯32，显示灯32设置在电子钥匙的壳体上，且与钥匙控制模块连接。

具体地，所述钥匙控制模块为配对控制单元或解锁控制单元，配对控制单元与电源模块和验电接头31连接，使防误验电主机2与电子防误锁4实现配对，解锁控制单元与电源模块和验电接头31连接，使电子钥匙3接收防误验电主机2的开闭锁信息并将开闭锁信息传递至电子防误锁4；所述电子钥匙3还包括显示模块、警报模块及充电接口33，显示模块、警报模块均与钥匙控制模块连接，充电接口与电源模块连接,。

上述电子钥匙3的配对功能和验电开锁功能可分别通过两把单独的钥匙实现，这样，电子钥匙3即包括配对钥匙和解锁钥匙两种，配对钥匙中的钥匙控制模块只包括配对控制单元，实现配对功能；解锁钥匙中的钥匙控制模块只包括解锁控制单元，实现验电开锁功能。

配对钥匙内嵌独立操作系统，采用军工级MCU芯片，内置433MHZ无线通讯，可与防误验电主机2即时通讯；电源采用高性能的可拆卸18650电池，既可更换又可以用传统的USB接口方式充电，整机待机功耗电流≤5uA，待机时间不少于3年，考虑电池寿命建议3个月充电维护一次。配对钥匙的显示模块包括第一红灯和第一绿灯，第一红灯和第一绿灯连接到配对控制单元，当配对钥匙插入防误验电主机2读取编码信息成功后，第一绿灯闪烁；当配对钥匙插入电子防误锁4配对成功后，第一绿灯闪烁，配对不成功，第一红灯亮。

解锁钥匙内嵌独立操作系统，采用军工级MCU芯片，内置433MHZ无线通讯，可与防误验电主机2即时通讯。电源采用高性能的可拆卸18650电池，既可更换又可以用传统的USB接口方式充电，充满一次电开锁次数≥3000次，整机待机功耗电流≤5uA，待机时间不少于3年，考虑电池寿命建议3个月充电维护一次；当电气柜内无高压时，解锁钥匙插入防误验电主机2，取得开锁指令后，第二绿灯点亮；当电子钥匙3插入电子防误锁4，开锁成功，第二绿灯闪烁；当电气柜内有高压时，解锁钥匙无论是否插入电子防误锁4，第二红灯都闪烁，同时，警报模块为蜂鸣器，蜂鸣器的警报声在此种情况下会响。

本实用新型的系统集多种功能于一体、具有高压带电显示、验电授权、电流故障报警、温度故障报警、电流/温度显示、数据存储、485数据输出、故障报警开关量输出、远程复位等功能；具体讲：

1、高压带电显示，在带电状态度下，防误主机检测到有带电信号，“高压指示灯24”点亮，同时液晶显示屏22右下角会显示“有电”字样。

2、验电授权，防误验电主机2根据线路带电情况，自行判断是否授权钥匙开锁。

3、电流故障报警，正常运行的线路发生故障时，防误主机会从三个方面发出告警信号，1、对应线路故障指示灯23点亮，2、显示屏会显示对应的文字告警提示，3、防误主机通过485接口将告警信息上传给通信终端，经通信终端上报后台/发送信息到指定人员手机。故障排除线路恢复正常电流后，可通过手动现场复位，远程手动复位，或者按设置时间自动复位。

4、温度故障报警，线路的运行温度超过设置的值时，防误主机会从三个方面发出告警信号，1、对应线路故障指示灯23点亮；2、显示屏会显示对应的文字告警提示；3、防误验电主机2通过RS485接口将告警信息上传给通信终端，经通信终端上报后台/发送信息到指定人员手机，故障排除线路恢复正常电流后，可通过手动现场复位，远程手动复位，或者按设置时间自动复位。

5、电流/温度显示，防误验电主机2接收到的电流温度信息实时在液晶显示屏22幕显示。

6、数据存储，防误主机采集到的开闭锁信息、电流故障信息和温度故障信息进行存储，需要查询和导出时通过后台程序下载即可。

7、RS485数据输出，防误验电主机2采集到的数据经RS485接口，用MODBUS协议上传通信终端。

8、故障报警开关量输出，防误验电主机2收集到电流/温度故障信息时，主机输出一个闭合信号，故障消除后闭合节点自动分开。

9、远程复位，发生故障报警后，经检查故障排除，此时可以通过远程复位端口手动进行复位操作。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。