一种新型智能开关柜可视化融合装置的制作方法

1.本实用新型涉及电力系统技术领域，特别涉及一种新型智能开关柜可视化融合装置。


背景技术：

2.随着国网一二次设备融合技术的广泛推广，电力系统旨在提高配电一二次设备的标准化、集成化水平，并完善一二次设备联调测试机制和要求，提升配电设备运行水平和运维质量与效率。
3.目前电力系统中的一次设备和二次设备互相之间仍处于相对分离状态，特别是中低压开关柜内设备组件操作过程复杂，操作机构故障率较高，运维人员在短时间内很难定位故障原因，工作效率较低。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种新型智能开关柜可视化融合装置，通过设置模拟量采集模块、直流量采集模块及开入量采集模块实时监控设备组件的操作状态，实现开关柜内设备组件操作可视化功能，从而定位故障原因，提高设备操作的准确可靠性，节约人力物力，提高工作效率。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：
6.一种新型智能开关柜可视化融合装置，包括主控制器、数据存储模块、时钟管理模块、模拟量采集模块、直流量采集模块、开入量采集模块、开出控制模块、led指示模块、rs485通信模块、以太网通信模块及电源管理模块，所述数据存储模块、时钟管理模块、模拟量采集模块、直流量采集模块、开入量采集模块、开出控制模块、led指示模块、rs485通信模块、以太网通信模块及电源管理模块均与主控制器电性连接。
7.优选地，所述电源管理模块包括电源开关sw1、电阻rt1、电阻rt2、电阻rt3、二极管v1、磁珠fb1、磁珠fb2、线圈ll1、电容cl1、电容cl4、电阻rt4、电源管理芯片u4、电阻rb1、电容cy1、电容cy2、电容cy3、电容cy4及电容cy5，所述二极管v1的阳极、电阻rt1、电阻rt2、电阻rt3及磁珠fb2均与电源开关sw1连接，所述磁珠fb1与二极管v1的阴极连接，所述磁珠fb1、磁珠fb2、电容cl1、电容cl4、电阻rt4、电容cy1、电阻rb1及线圈ll1均与电源管理芯片u4连接。
8.优选地，所述主控制器包括主控制芯片u1a、晶振x1、晶振x2、电阻r1、电容c1、电容c2、电容c10、电容c11、电容c12、电容c13、电阻r4、电阻r5、电阻r6及接口j1，所述晶振x1、晶振x2、电阻r1、电容c1、电容c2、电容c10、电容c11、电容c12、电容c13、电阻r4、电阻r5、电阻r6及接口j1均与所述主控制芯片u1a连接。
9.优选地，所述数据存储模块包括数据存储芯片u12、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电容c14、电容c16及电容c26，所述电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电容c14、电容c16及电容c26均与所述数据存储芯片u12连接，所述数据存储芯片u12与所述主控制芯片u1a连
接；所述时钟管理模块包括时钟芯片u14、电阻r11、电阻r12、电池bt1、电容c27、电容c28、二极管d1及二极管d2，所述电阻r11、电阻r12、电池bt1、电容c27、电容c28、二极管d1及二极管d2均与所述时钟芯片u14连接，所述时钟芯片u14与所述主控制芯片u1a连接。
10.优选地，所述模拟量采集模块包括若干个分压电路、若干个电感器电路及若干个模拟量输出电路，所述电感器电路分别与所述分压电路及模拟量输出电路电性连接，所述分压电路及模拟量输出电路均与所述主控制芯片u1a连接。
11.优选地，所述直流量采集电路包括第一模数转换电路、第二模数转换电路、第一稳压电路及第二稳压电路，所述第一稳压电路及第二稳压电路分别与所述第一模数转换电路及第二模数转换电路电性连接，所述第一模数转换电路及第二模数转换电路均与所述主控制芯片u1a连接。
12.优选地，所述开入量采集电路包括若干个开入采集输入电路、若干个光电耦合电路及若干个开入采集输出电路，所述光电耦合电路分别与所述开入采集输入电路及开入采集输出电路并联连接，所述开入采集输入电路及开入采集输出电路均与所述主控制芯片u1a连接。
13.优选地，所述开出控制模块包括若干个开出控制电路及若干个继电器电路，所述开出控制电路分别与所述继电器电路及主控制芯片u1a连接。
14.优选地，所述led指示模块包括发光电路、第一发光芯片控制电路、第二发光芯片控制电路及第三发光芯片控制电路，所述第一发光芯片控制电路、第二发光芯片控制电路及第三发光芯片控制电路均分别与所述主控制芯片u1a及发光电路电性连接。
15.优选地，所述rs485通信模块包括信号收发电路、485通信芯片控制电路及通信接口电路，所述信号收发点及通信接口电路均与485通信芯片控制电路电性连接；所述以太网通信模块包括以太网通信芯片u5、以太网通信接口pl1、电阻rw1、电阻rw2，所述以太网通信接口pl1、电阻rw1、电阻rw2均与所述以太网通信芯片u5连接，所述以太网通信芯片u5与所述主控制芯片u1a连接。
16.采用上述技术方案，本实用新型提供的一种新型智能开关柜可视化融合装置，具有以下有益效果：该新型智能开关柜可视化融合装置中的数据存储模块、时钟管理模块、模拟量采集模块、直流量采集模块、开入量采集模块、开出控制模块、led指示模块、rs485通信模块、以太网通信模块及电源管理模块均与主控制器电性连接，通过设置模拟量采集模块、直流量采集模块及开入量采集模块实时监控设备组件的操作状态，并由主控制器统一下发控制指令，实现一键顺控命令执行程序化操作，从而实现开关柜内设备组件操作可视化功能，从而定位故障原因，如底盘车、接地刀等设备操作时，本地或远程主站可实时观看整个操作过程，在过程中若出现设备故障，装置能够及时将告警信息推送给后台提示，以便及时对设备进行检修或更换，避免“小故障”演变成“大事故”的安全隐患；提高设备操作的准确可靠性，节约人力物力，提高工作效率；操作人员只需在远动主站即可以完成，真正实现无人值守，也避免了操作时发生意外时可能引起的人身伤亡事故，大大提高了运维的安全性。
附图说明
17.图1为本实用新型的结构框图；
18.图2为本实用新型中主控制器的电路原理图；
19.图3为本实用新型中数据存储模块的电路原理图；
20.图4为本实用新型中时钟管理模块的电路原理图；
21.图5为本实用新型中模拟量采集模块的电路原理图；
22.图6为本实用新型中直流量采集模块的电路原理图；
23.图7为本实用新型中开入量采集模块的电路原理图；
24.图8为本实用新型中开出控制模块的电路原理图；
25.图9为本实用新型中led指示模块的电路原理图；
26.图10为本实用新型中rs485通信模块的电路原理图；
27.图11为本实用新型中以太网通信模块的电路原理图；
28.图12为本实用新型中电源管理模块的电路原理图；
29.图中，1-主控制器、2-数据存储模块、3-时钟管理模块、4-模拟量采集模块、5-直流量采集模块、6-开入量采集模块、7-开出控制模块、8-led指示模块、9-rs485通信模块、10-以太网通信模块、11-电源管理模块。
具体实施方式
30.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
31.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
32.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
33.如图1-12所示，该新型智能开关柜可视化融合装置包括主控制器1、数据存储模块2、时钟管理模块3、模拟量采集模块4、直流量采集模块5、开入量采集模块6、开出控制模块7、led指示模块8、rs485通信模块9、以太网通信模块10及电源管理模块11，该数据存储模块2、时钟管理模块3、模拟量采集模块4、直流量采集模块5、开入量采集模块6、开出控制模块7、led指示模块8、rs485通信模块9、以太网通信模块10及电源管理模块11均与主控制器1电性连接。可以理解的，该新型智能开关柜可视化融合装置可广泛应用于开闭所、变电站、配电室馈线柜等，用于将一次设备中的部件单元进行抽象使之更加智能化，利用视频监控技术将设备操作过程可视化，不仅提高设备操作的准确可靠性，而且还有利于运维人员的对操作故障的判断，节约人力物力，提高工作效率。
34.具体地，该电源管理模块11包括电源开关sw1、电阻rt1、电阻rt2、电阻rt3、二极管
v1、磁珠fb1、磁珠fb2、线圈ll1、电容cl1、电容cl4、电阻rt4、电源管理芯片u4、电阻rb1、电容cy1、电容cy2、电容cy3、电容cy4及电容cy5，该二极管v1的阳极、电阻rt1、电阻rt2、电阻rt3及磁珠fb2均与电源开关sw1连接，该磁珠fb1与二极管v1的阴极连接，该磁珠fb1、磁珠fb2、电容cl1、电容cl4、电阻rt4、电容cy1、电阻rb1及线圈ll1均与电源管理芯片u4连接；该主控制器1包括主控制芯片u1a、晶振x1、晶振x2、电阻r1、电容c1、电容c2、电容c10、电容c11、电容c12、电容c13、电阻r4、电阻r5、电阻r6及接口j1，该晶振x1、晶振x2、电阻r1、电容c1、电容c2、电容c10、电容c11、电容c12、电容c13、电阻r4、电阻r5、电阻r6及接口j1均与该主控制芯片u1a连接；该数据存储模块2包括数据存储芯片u12、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电容c14、电容c16及电容c26，该电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电容c14、电容c16及电容c26均与该数据存储芯片u12连接，该数据存储芯片u12与该主控制芯片u1a连接；该时钟管理模块3包括时钟芯片u14、电阻r11、电阻r12、电池bt1、电容c27、电容c28、二极管d1及二极管d2，该电阻r11、电阻r12、电池bt1、电容c27、电容c28、二极管d1及二极管d2均与该时钟芯片u14连接，该时钟芯片u14与该主控制芯片u1a连接。可以理解的，该主控制芯片u1a可以是stm32f407zgt6芯片等，该电源管理芯片u4可以是vrb4824ld-40w(h)r3芯片等，该数据存储芯片u12可以是at45db642d芯片等，该时钟芯片u14可以是rx8025芯片等。
35.具体地，该模拟量采集模块4包括若干个分压电路、若干个电感器电路及若干个模拟量输出电路，该电感器电路分别与该分压电路及模拟量输出电路电性连接，该分压电路及模拟量输出电路均与该主控制芯片u1a连接。可以理解的，该分压电路包括依次串联的电阻rl1、电阻rl2、电阻rl3、电阻rl4等，该电感器电路包括电感器pt1、电感器pt2、电感器pt3等，该模拟量输出电路包括电阻ra15、电容ca1及电容ca13等，其具体连接关系及其它元器件如图5所示，本实用新型不再赘述。
36.具体地，该直流量采集电路5包括第一模数转换电路、第二模数转换电路、第一稳压电路及第二稳压电路，该第一稳压电路及第二稳压电路分别与该第一模数转换电路及第二模数转换电路电性连接，该第一模数转换电路及第二模数转换电路均与该主控制芯片u1a连接。可以理解的，该第一模数转换电路包括第一模数转换芯片u20及其外围电路，该第二模数转换电路包括第二模数转换芯片u21及其外围电路，该第一稳压电路包括依次连接的电阻r3、电阻r4、电容c19、电容c21、二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4、二极管d5、二极管d6、二极管d7及二极管d8，该第二稳压电路包括电阻r6、电阻r7、电容c22、电容c24、二极管d9、二极管d10、二极管d11、二极管d12、二极管d13、二极管d14、二极管d15及二极管d16，其具体连接关系如图6所示，本实用新型不再赘述；该第一模数转换芯片u20及第二模数转换芯片u21可以是ade7913芯片等。
37.具体地，该开入量采集电路6包括若干个开入采集输入电路、若干个光电耦合电路及若干个开入采集输出电路，该光电耦合电路分别与该开入采集输入电路及开入采集输出电路并联连接，该开入采集输入电路及开入采集输出电路均与该主控制芯片u1a连接。可以理解的，该开入采集输入电路包括依次连接的电阻rt1、电阻rb1、电容cb1及电阻rc1，该光电耦合电路包括光电耦合器u1，该开入采集输出电路包括电阻rd1等，其具体连接关系及其它元器件如图7所示，本实用新型不再赘述；该光电耦合器u1可以是tlp521-1光电耦合器等。
38.具体地，该开出控制模块7包括若干个开出控制电路及若干个继电器电路，该开出
控制电路分别与该继电器电路及主控制芯片u1a连接。可以理解的，该开出控制电路包括电阻re1、电容ce1、三极管qe1、二极管ve1、继电器je1等，该电阻re1的一端及电容ce1的一端均与三极管qe1的基极连接，该三极管qe1的集电极与二极管ve1的阳极连接，该二极管ve1与继电器je1连接，该电容re1的另一端及三极管qe1的发射极接地。
39.具体地，该led指示模块8包括发光电路、第一发光芯片控制电路、第二发光芯片控制电路及第三发光芯片控制电路，该第一发光芯片控制电路、第二发光芯片控制电路及第三发光芯片控制电路均分别与该主控制芯片u1a及发光电路电性连接。可以理解的，该发光电路包括依次连接的电阻rf1及发光管led1等，该第一发光芯片控制电路包括发光芯片u1及其外围电路，该第二发光芯片控制电路包括发光芯片u2及其外围电路，该第二发光芯片控制电路包括发光芯片u3及其外围电路，其具体连接关系及其它元器件如图9所示，本实用新型不再赘述；该发光芯片u1、发光芯片u2及发光芯片u3均可以是74hc595dr芯片等。
40.具体地，该rs485通信模块9包括信号收发电路、485通信芯片控制电路及通信接口电路，该信号收发点及通信接口电路均与485通信芯片控制电路电性连接；该以太网通信模块10包括以太网通信芯片u5、以太网通信接口pl1、电阻rw1、电阻rw2，该以太网通信接口pl1、电阻rw1、电阻rw2均与该以太网通信芯片u5连接，该以太网通信芯片u5与该主控制芯片u1a连接。可以理解的，该信号收发电路包括信号收发芯片g1及其外围电路，该485通信芯片控制电路包括485通信芯片us2及其外围电路，该通信接口电路包括通信接口jp3等，其具体连接关系及其它元器件如图10所示，本实用新型不再赘述；该信号收发芯片g1可以是el063芯片等，该485通信芯片us2可以是sp485een-l芯片等。
41.可以理解的，该新型智能开关柜可视化融合装置可部署在开关柜仪表室内，不影响整个柜体的外观，具备智能防误一键顺控功能，通过远程或本地根据需要下发一键停电或送电指令，智能开关柜会根据底盘车、接地刀和断路器的机械位置和电气状态，自动完成底盘车和断路器器件的程序化操作，无需多个命令分步执行，避免误操作，违反防误规程；同时也避免了操作时发生意外可能引起的人身伤亡事故，大大提高了运维的安全性；对开关设备位置状态进行双确认，进一步保证每次操作的可靠性；通过视频监控传感器可实现底盘车室与接地刀室设备状态的可视化，设备操作的过程一目了然，设备故障时能为故障分析提供有效的依据；引进视频分析“图像识别”技术，对开关设备位置状态进行双确认，进一步保证每次操作的可靠性；通过对设备的机械特性进行监测与分析，将有助于对设备进行优化设计，提高设备使用寿命节约成本；通过对开关动作次数和动作切断电流的统计，估算出断路器机械寿命和电气寿命；并进行预警提示用户进行维护或更换，有效地减少了因机械故障可能导致的安全事故；通用性强，应用灵活，可匹配适应多个不同一次厂家的开关设备。
42.可以理解的，本实用新型设计合理，构造独特，可以实现开关柜内设备组件操作可视化功能，如底盘车、接地刀等设备操作时，本地或远程主站可实时观看整个操作过程，在过程中若出现设备故障，装置能够及时将告警信息推送给后台提示，以便及时对设备进行检修或更换，避免“小故障”演变成“大事故”的安全隐患；可以实现开关柜内设备一键顺控操作，本地或远程主站可根据需要下发一键停电或送电指令。智能开关柜会根据底盘车、接地刀和断路器的机械位置和电气状态，自动完成底盘车和断路器器件的程序化操作，无需多个命令分布执行，避免误操作，违反防误规程；在一键顺控命令执行的过程中，断路器和
底盘车的位置状态能通过视频上传后台，操作人员只需在远动主站即可以完成，真正实现无人值守，也避免了操作时发生意外时可能引起的人身伤亡事故，大大提高了运维的安全性。
43.以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。