一种变电运维安全报警装置的制作方法

本申请涉及电力安全技术领域，特别涉及一种变电运维安全报警装置。

背景技术：

在变电站里，常将高压配电柜分成多个不同区域，专业术语称为“带电间隔”，里面分布有各类高压线路和控制开关等器件。带电间隔平时均是锁闭的，因为误入到处于运行状态的带电间隔会发生触电事故，对于运维人员是非常危险的。所以，运维人员在进入带电间隔中进行线路检修之前，需要确保该待检修的带电间隔断电且接地闸刀接地，本领域中一般称此时的带电间隔处于“检修状态”。为了防止运维人员误入处于其他状态的带电间隔，现有技术中，检修人员一般采用设置检修标志牌、悬挂红布帘的方式将处于检修状态和其他状态的带电间隔进行区分。但是，对于分布较为密集的带电间隔来说，设置检修标志牌或者红布帘不仅较为麻烦，且容易发生掉落、错位等情况，导致检修人员误入处于非检修状态的带电间隔，危害人身安全和设备安全。鉴于此，提供一种解决上述问题的技术是本领域技术人员所需要重点关注的。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种变电运维安全报警装置，以便安全可靠地对带电间隔的运行状态进行警示，以防止检修人员误入处于非检修状态的带电间隔，保障人身安全和设备安全。

为解决上述技术问题，本申请提供一种变电运维安全报警装置，包括：

与带电间隔中的电路开关电气耦合的检测电路，用于检测所述电路开关的通断状态，生成并发送对应的开入量至MCU；

与所述检测电路连接的所述MCU，用于根据所述电路开关的通断状态判断所述带电间隔的电路状态，并生成对应的电路状态指示信号；

与所述MCU连接的电路状态警示器，用于接收并显示所述MCU发送的所述电路状态指示信号。

可选地，所述检测电路具体与所述电路开关的辅助触点电气耦合。

可选地，所述电路开关包括断路器、第一甲刀闸、第二甲刀闸、乙刀闸、丙刀闸和接地刀闸；所述第一甲刀闸连接在第一母线和所述断路器的第一端之间，所述第二甲刀闸连接在第二母线和所述断路器的第一端之间，所述断路器的第二端通过所述接地刀闸接地，所述乙刀闸连接在所述断路器的第二端与变电站输出线路侧之间，所述丙刀闸连接在所述断路器的第二端与旁路母线之间；

所述MCU具体用于：判断各个所述电路开关是否均断开；若是，则判定所述带电间隔的电路状态为停运状态；若否，则判断是否所述接地刀闸闭合且其他电路开关均断开；若是，则判定所述带电间隔的电路状态为检修状态；若否，则判定所述带电间隔的电路状态为运行状态。

可选地，所述检测电路与所述带电间隔的柜门行程开关电气耦合，用于检测所述柜门行程开关的通断状态，生成并发送对应的开入量至所述MCU；

所述MCU还用于：根据所述柜门行程开关的通断状态判断所述柜门是否打开，并在判定所述带电间隔的电路状态不为检修状态且所述柜门打开时，生成告警信号并发送至所述电路状态警示器进行告警。

可选地，所述电路状态警示器包括以下任意一项或者任意组合：

指示灯、显示屏、语音报警器。

可选地，还包括用于为所述检测电路和所述MCU供电的第一电源电路、以及用于为所述电路状态警示器供电的第二电源电路。

可选地，所述电路状态警示器的驱动电路为继电器驱动电路。

可选地，所述检测电路具体为光耦隔离检测电路。

可选地，还包括与所述MCU连接的远端通信电路，用于将所述MCU生成并发送的电路状态信息发送至远程监控终端进行显示。

可选地，所述远端通信电路具体为RS485通信电路。

本申请所提供的变电运维安全报警装置包括：与带电间隔中的电路开关电气耦合的检测电路，用于检测所述电路开关的通断状态，生成并发送对应的开入量至MCU；与所述检测电路连接的所述MCU，用于根据所述电路开关的通断状态判断所述带电间隔的电路状态，并生成对应的电路状态指示信号；与所述MCU连接的电路状态警示器，用于接收并显示所述MCU发送的所述电路状态指示信号。可见，本申请通过检测带电间隔中各个电路开关的通断状态，可判定出带电间隔所处的电路状态，进而利用电路状态警示器进行显示，不仅方便简单而且稳定可靠，可有效防止检修人员误入处于非检修状态的带电间隔，有效地保障了人身安全和设备安全。

附图说明

为了更清楚地说明现有技术和本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和本申请实施例描述中需要使用的附图作简要的介绍。当然，下面有关本申请实施例的附图描述的仅仅是本申请中的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图，所获得的其他附图也属于本申请的保护范围。

图1为本申请所提供的变电运维安全报警装置中一种具体实施方式的结构框图；

图2为本申请所提供的带电间隔的电路接线图；

图3为本申请所提供的一种光耦隔离检测电路的电路结构图；

图4为本申请所提供的一种第一电源电路的电路结构图；

图5为本申请所提供的一种第二电源电路的电路结构图；

图6为本申请所提供的一种电路状态警示器3的驱动电路的电路结构图；

图7为本申请所提供的一种RS485通信电路的接线图；

图8为本申请所提供的一种MCU的接线图；

图9为本申请所提供的一种语音报警器的接线图。

具体实施方式

本申请的核心在于提供一种变电运维安全报警装置，以便安全可靠地对带电间隔的运行状态进行警示，以防止检修人员误入处于非检修状态的带电间隔，保障人身安全和设备安全。

为了对本申请实施例中的技术方案进行更加清楚、完整地描述，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行介绍。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在电力行业，需要由日常在基地站值班的专人对变电站的相关电路、设备进行变电运维，以便根据变电站对运行维护、倒闸操作、事故处理、设备巡视和文明生产管理的需要，对变电站进行高效、合理的管理。当电力故障发生时，检修人员往往需要进入高压带电柜的相关带电间隔中进行检修和维修作业。

为防止检修人员误入处于非检修状态的带电间隔，本申请提供了一种变电运维安全报警装置，请参阅图1，包括：

与带电间隔中的电路开关电气耦合的检测电路1，用于检测所述电路开关的通断状态，生成并发送对应的开入量至MCU2；

与检测电路连接的MCU2，用于根据电路开关的通断状态判断带电间隔的电路状态，并生成对应的电路状态指示信号；

与MCU2连接的电路状态警示器3，用于接收并显示MCU2发送的电路状态指示信号。

具体地，与现有技术不同，本申请所提供的变电运维安全报警装置具体为电子报警装置。其中，检测电路通过与带电间隔中的各个电路开关电气耦合，可以检测各个电路开关的通断状态，进而生成相关的开入量并发送至MCU2。一般地，开入量为高电平，表明对应的电路开关闭合，开入量为低电平，表明对应的电路开关是断开的。

MCU2可根据各个电路开关的通断状态而判断该带电间隔的电路运行状态，以便提示检修人员不要进入非检修状态的带电间隔。MCU2具体可由本领域技术人员自行选择合适的器件实现，例如，表1中给出了三种MCU2的选择。通过比较，优选采用价格低廉、IO口数量多、内部集成有串口的单片机，并且，具体可选择STC15W4K56S4型号的单片机。

表1

一般地，常见的重要的电路开关包括有断路器、第一甲刀闸、第二甲刀闸、乙刀闸、丙刀闸和接地刀闸，具体请参考图2，图2为本申请所提供的带电间隔的电路接线图。如图2所示，第一甲刀闸连接在第一母线和断路器的第一端之间，第二甲刀闸连接在第二母线和断路器的第一端之间，断路器的第二端通过接地刀闸接地，乙刀闸连接在断路器的第二端与变电站输出线路侧之间，丙刀闸连接在断路器的第二端与旁路母线之间。

一般来说，带电间隔的运行状态主要包括三个：检修状态、停运状态、带电运行状态。如前所述，当带电间隔处于可安全进行检修的检修状态时，除了接地刀闸闭合以外，其他所有的电路开关均断开。其中，接地刀闸的作用主要是为了在检修状态时对线路(变压器)进行放电，防止误送电于检修线路而给检修人员造成安全威胁；在带电间隔正常供电时，接地刀闸是必须断开的。当带电间隔处于停运状态时，所有的电路开关均是断开的；其他情况则均属于带电运行状态。

更进一步地，实际上，带电间隔的带电运行状态又可分为几种情况，分别是正常运行状态、旁路转带状态、刀闸双跨状态、设备热备用状态。其中，处于正常运行状态的带电间隔，其断路器和乙刀闸均闭合，第一甲刀闸和第二甲刀闸中的一个闭合，其他的电路开关均断开；处于旁路转带状态的带电间隔，其乙刀闸和丙刀闸均闭合，第一甲刀闸和第二甲刀闸中的一个闭合，其他的电路开关均断开；处于刀闸双跨状态的带电间隔，其第一甲刀闸和第二甲刀闸中的一个闭合，其他的电路开关均断开；处于设备热备用状态的带电间隔，其乙刀闸闭合，其第一甲刀闸和第二甲刀闸中的一个闭合，其他的电路开关均断开。

如上所述，本申请所提供的变电运维安全报警装置中，MCU2可在所有电路开关均断开时，判定该带电间隔处于停运状态；在只有接地刀闸闭合时判定该带电间隔处于检修状态；并在其他情况下判定该带电间隔处于带电运行状态。并且，MCU2还可根据上述内容对带电间隔具体处于哪一种带电运行状态进行进一步的判断。

当然，除了上述这些常见的电路开关外，检测电路1还可以针对其他一些电路开关的通断状态进行检测，例如带电间隔中的一些无源辅助接点，本领域技术人员可自行选择并设置，本申请对此并不进行限定。

当得出带电间隔所处的运行状态之后，MCU2便可生成对应的电路状态指示信号并发送至电路状态警示器，以便进行显示，从而令检修人员获悉该带电间隔的运行状态，避免进入处于非检修状态(特别是带电运行状态)的带电间隔。

其中，所说的电路状态警示器具体可以为以下任意一项或者任意组合：指示灯、显示屏、语音报警器。

具体地，利用指示灯可通过灯光来显示带电间隔的运行状态；利用显示屏则可通过文字或者图像等来显示带电间隔的运行状态；利用语音报警器则可通过语音来播报带电间隔的运行状态。本领域技术人员可自行选择并设置，本申请对此并不进行限定。对于显示屏，具体可采用LCM屏、OLED屏或者触摸屏等，其中，可优选采用价格低廉、耐用、功耗小、字体大的LCM屏。对于语音报警器，常用的语音模块芯片有WT588DM01、WTV020-SD、WT2003M03等，优选地，可采用外放功率高、支持外挂存储的WT2003M03。

还需要补充说明的是，为方便使用并加强装置的可靠性和稳定性，可具体为本申请所提供的变电运维安全报警装置设置专用的设备外壳。常用的外壳材料包括有工程塑料合金、炭纤维、铝镁合金等，其中，优选地，可采用机械强度最佳、导热系数大、散热性能佳的铝镁合金，并且，推荐但不限于采用抗腐蚀性强、可焊性强、机械强度高的5083型铝镁合金。

本申请所提供的变电运维安全报警装置包括与带电间隔中的电路开关电气耦合的检测电路，用于检测电路开关的通断状态，生成并发送对应的开入量至MCU；与检测电路连接的MCU，用于根据电路开关的通断状态判断带电间隔的电路状态，并生成对应的电路状态指示信号；与MCU连接的电路状态警示器，用于接收并显示MCU发送的电路状态指示信号。可见，本申请通过检测带电间隔中各个电路开关的通断状态，可判定出带电间隔所处的电路状态，进而利用电路状态警示器进行显示，不仅方便简单而且稳定可靠，可有效防止检修人员误入处于非检修状态的带电间隔，有效地保障了人身安全和设备安全。

在上述内容的基础上，本申请所提供的变电运维安全报警装置中，优选地，检测电路1具体与电路开关的辅助触点电气耦合。

具体地，辅助触点与电路开关的主触点是同时进行开关动作的，因此常用于检测。本实施例中，检测电路1便可通过辅助触点的通断而获取电路开关主触点的通断状态。

此外，优选地，检测电路1具体为光耦隔离检测电路。

具体地，为了减少电路耦合干扰，在本实施例中，检测电路1具体可利用光耦隔离元件进行开入量的采集。表2给出了几种常用的隔离光耦元件。通过比较，可优选采用成本低、速度快的TLP521。请参考图3，图3为本申请所提供的一种光耦隔离检测电路的电路结构图。其中，图3中具体使用了10个隔离光耦元件TLP521进行了开入量的采集。

表2

其中，所用到的电容元件推荐采用钽电容。相比于电解电容和独石电容，钽电容以钽金属为介质，具有防爆、容值大、自愈能力强的优点。此外，相关的接线端子推荐但不限于采用成本低、导电性强、排数多的5.08端子。

在上述内容的基础上，本申请所提供的变电运维安全报警装置中，优选地，检测电路1与带电间隔的柜门行程开关电气耦合，用于检测柜门行程开关的通断状态，生成并发送对应的开入量至MCU2；MCU2还用于根据柜门行程开关的通断状态判断柜门是否打开，并在判定带电间隔的电路状态不为检修状态且柜门打开时，生成告警信号并发送至电路状态警示器进行告警。

具体地，检测电路1还可以对柜门行程开关进行状态监测，以便时刻监测带电间隔的柜门是否被打开。一旦MCU2判定带电间隔的柜门在非检修状态时打开，则可立刻进行报警，以便及时阻止检修人员进入该带电间隔。

在上述内容的基础上，本申请所提供的变电运维安全报警装置中，优选地，还包括用于为检测电路1和MCU2供电的第一电源电路、以及用于为电路状态警示器3供电的第二电源电路。

具体地，为了降低电路间的相互干扰，在本实施例中，可具体利用与第一电源电路相互隔离独立的第二电源电路单独为电路状态警示器3(特别是语音报警器)供电。具体请参考图4和图5，图4为本申请所提供的一种第一电源电路的电路结构图，图5为本申请所提供的一种第二电源电路的电路结构图；其中，第一电源电路对24V电进行降压后输出5V的VCC为检测电路1和MCU2供电，第二电源电路对24V电进行降压后输出VCC2为语音报警器供电。

常见的24V电源的类型有强制散热直流电源、全散热直流电源、导轨直流电源等，本申请优选但不限于采用效率高、安装方便且无需强制散热的全散热直流电源，例如具体可采用S-120W型号。至于电源降压芯片，推荐但不限于采用具有隔离效果且效率高的隔离电源芯片，例如可采用VRB2405ZP-6WR3型号。

在上述内容的基础上，本申请所提供的变电运维安全报警装置中，优选地，电路状态警示器3的驱动电路为继电器驱动电路。

具体地，电路状态警示器3可具体利用继电器进行驱动。具体请参考图6，图6为本申请所提供的一种电路状态警示器3的驱动电路的电路结构图。常用的继电器包括有固态继电器、电磁继电器等，优选地，本申请可采用成本低、响应速度快的电磁继电器。

在上述内容的基础上，本申请所提供的变电运维安全报警装置中，优选地，还包括与MCU连接的远端通信电路，用于将MCU生成并发送的电路状态信息发送至远程监控终端进行显示。

具体地，由于值班室中的远程监控终端距离高压变电柜具有一定的距离，因此，在本实施例中，变电运维安全报警装置还可以利用远端通信电路将带电间隔的电路状态信息(具体可包括各个电路开关的通断状态、带电间隔的电路状态、柜门行程开关的通断状态等)发送至远程监控终端，以便值班室中的值班人员及时获悉带电间隔的具体情况。

常用的远端通信电路包括有RS485通信电路、232通信电路、TTL通信电路等，其中，优选地，可采用支持组网且通信距离远的RS485通信电路。具体请参考图7，图7为本申请所提供的一种RS485通信电路的接线图。当然，本领域技术人员也可采用SP485或者MAX485等其他型号的芯片来实现RS485通信电路，本申请并不进行限定。相适应的，图8为本申请所提供的一种MCU的接线图，图9为本申请所提供的一种语音报警器的接线图。

本申请中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

还需说明的是，在本申请文件中，诸如“第一”和“第二”之类的关系术语，仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。此外，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请的保护范围内。