带5G无线通讯和视频监控功能的矿用高开综合保护装置的制作方法

带5g无线通讯和视频监控功能的矿用高开综合保护装置
技术领域
1.本实用新型涉及矿用高开综合保护装置技术领域，尤其涉及一种带5g无线通讯和视频监控功能的矿用高开综合保护装置。


背景技术：

2.矿用隔爆兼本质安全型高压真空配电装置(以下简称高爆开关)是煤矿井下供电必不可少的开关设备，而矿用高开综合保护器(以下简称保护器)是高爆开关中必不可少的设备。保护器用于对供电线路的电压、电流进行实时监测，用于对供电线路发生短路故障或者漏电故障时的保护，供电线路发生故障时快速切除故障，使停电范围最小化。保护器的运行情况、运行数据及故障信息要在地面监控中心能够实时监控，传统的做法是将保护器通过通讯电缆采用有线连接方式接入到矿用电力监控分站，然后电力分站将数据打包后上传到地面监控中心进行数据监控。由于井下变电所以及配电点空间狭小，并且配电点经常移动，高压电缆和通讯电缆走在一起(在电缆沟或者桥架上)，抗干扰能力差，传输数据不稳定，配线较多且比较混乱，施工难度大，容易造成线缆故障，并且故障时查找线缆问题比较繁琐。此外，由于煤安规程的要求，井下设备带电不能开盖，现有的高爆开关在正常运行时，值班人员无法实时监控开关内部情况(电动小车是否运行到位、合分闸机构及位置是否正常，开关内部其他元件是否正常等)，不能及时的发现开关内部是否存在隐患，为排除隐患，每年需要多次停工停产，且花费大量的人力、物力、财力对井下所有高爆开关进行全面的检修。


技术实现要素：

3.基于此，针对上述技术问题，提供一种带5g无线通讯和视频监控功能的矿用高开综合保护装置。
4.本实用新型采用如下技术方案：
5.一种带5g无线通讯和视频监控功能的矿用高开综合保护装置，包括矿用高开综合保护器，所述矿用高开综合保护器包括处理模块、电压电流采集模块、a/d转换模块、开关量输入模块、开关量输出模块以及为保护装置供电的供电模块，所述电压电流采集模块经所述a/d转换模块与所述处理模块连接，所述开关量输入模块以及开关量输出模块分别与所述处理模块连接，其特征在于，还包括用于采集矿用高爆开关内部视频数据的视频采集器以及人机交互显示器，所述矿用高开综合保护器还包括5g无线通讯模组以及以太网交换模块，所述5g无线通讯模组、处理模块、视频采集器以及人机交互显示器均与所述以太网交换模块连接，所述人机交互显示器与所述处理模块连接。
6.本实用新型可以对高爆开关的高压供电线路进行监控和保护，对高爆开关内部进行视频监控和预警，可以通过5g无线通讯模组的无线通讯方式与安装在井下变电所的具备5g通讯功能的电力监控分站或井下巷道中的5g无线通讯基站通讯，将保护器各种数据和开关中的视频数据传输到电力监控分站，打破了传统保护器与煤矿井下变电所或者配电点的
电力监控分站之间的有线通讯方式，通过5g无线通讯的方式便于变电所和配电点工程现场施工及应用，特别是对于经常移动的综采工作面上的移动变电所，减少了现场布线，施工方便，降低成本，提高了抗干扰能力，提高效率，便于移动，同时降低了有线连接方式所带来的故障隐患,此外，利用5g高带宽、低时延、高可靠、广海量连接的特点，可解决井下通讯高带宽的瓶颈问题。
附图说明
7.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明：
8.图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
9.如图1所示，本说明书实施例提供一种带5g无线通讯和视频监控功能的矿用高开综合保护装置，包括矿用高开综合保护器110、视频采集器120以及人机交互显示器130。
10.矿用高开综合保护器110包括处理模块111、电压电流采集模块112、a/d转换模块113、开关量输入模块114、开关量输出模块115、5g无线通讯模组116、以太网交换模块117以及为保护装置供电的供电模块118。
11.电压电流采集模块112经a/d转换模块113与处理模块111连接，开关量输入模块114以及开关量输出模块115分别与处理模块111连接，5g无线通讯模组116、处理模块111、视频采集器120以及人机交互显示器130均与以太网交换模块117连接，人机交互显示器130与处理模块111连接。
12.其中，电压电流采集模块112用于将高爆开关中的一次电压、电流信号通过一次电压、电流互感器、二次电压、电流互感器及信号调理回路将大信号变换成a/d转换模块113能够接收的小信号。
13.a/d转换模块113用于将来自电压电流采集模块112的模拟信号转化为数字信号发送给处理模块111。
14.开关量输入模块114用于采集高爆开关内部的各种位置信号，将矿用高开综合保护器的输出本安电源经过外部的位置节点回到相对应的开入位置，从而实现对开关位置信号、风电闭锁信号、瓦斯闭锁信号、电动小车到位信号等的检测，为了抗干扰，通过第一光电隔离模块114a进行信号隔离，然后将信号发送给处理模块111，处理模块111可以根据输入信号进行智能判断并进行相应的操作(发出告警信号或发出跳闸命令)。
15.开关量输出模块115是继电器输出控制回路，用于控制高压开关的分闸操作、合闸操作、保护跳闸操作、电动小车摇入/摇出操作等，当处理模块111根据智能计算判断外部供电回路发生短路故障或者漏电故障时，微处理器输出信号发出跳闸命令给开关量输出模块115，为了抗干扰，通过第二光电隔离模块115a将处理模块111与执行回路进行隔离。
16.开关量输入模块114以及开关量输出模块115分别通过第一光电隔离模块114a以及第二光电隔离模块115a与处理模块111连接。
17.5g无线通讯模组116带有天线，一方面用于将处理模块111的数据转换成5g信号通过5g技术与带5g通讯的电力监控分站或者5g无线基站进行无线通讯，另一方面用于通过以太网交换模块117与视频采集器120通讯，将视频采集器120的以太网信号转化成5g信号，把
视频数据上传给电力监控分站，进而传送至地面调度监控中心，通过5g技术(高带宽，低时延高，广连接)的无线连接接入共网或者专网，从而实现对整个煤矿井下变电所设备的监控。
18.以太网交换模块117用于通过网线将处理模块111、5g无线通讯模组116、视频采集器120以及人机交互显示器130连接起来，实现处理模块111与5g无线通讯模组116、视频采集器120与5g无线通讯模组116、人机交互显示器130与视频采集器120之间的数据交互通讯。
19.供电模块118与处理模块111连接，用于将外部供电(宽范围的交直流通用输入)转化为保护器内部用的各种电源(+24v,+12v,+5v)。
20.视频采集器120用于采集矿用高爆开关内部视频数据，并通过以太网交换模块117将视频数据传送到人机交互显示器130，实现本地高爆开关内部的实时视频监控，同时，通过以太网交换模块117与5g无线通讯模组116连接，将视频数据发送给5g通讯电力监控分站，进而传送到地面调度监控中心，这样在地面调度监控中心也能够实时监控开关内部状况。
21.在一种实施方式中，视频采集器120采用双光谱摄像仪，双光谱摄像仪能够实时采集开关内部的可见光图像和热成像图像，目前新型带电动小车的高爆开关，高爆开关内部小车到位情况，以及动静触头是否连接良好，梅花触头的实时温度等情况，直接关乎高爆开关能否允许进行合分闸操作，以及高爆开关的正常运行，双光谱摄像仪的应用正好解决了这种问题。
22.人机交互显示器130采用lcd液晶显示器或者其它类型的彩色显示器，其通过第一通讯接口111a与处理模块111连接。
23.人机交互显示器130与矿用高开综合保护器110进行通讯，实现人机交互，将矿用高开综合保护器110采样的数据(电压、电流、功率等)、开入信息、故障信息、保护定值、装置版本等信息实时地进行显示；同时通过以太网交换模块117与视频采集器120通讯，实时显示高爆开关内部的视频数据，进一步地，从热成像图像中获取区域内的温度值发送给保护器，便于用户就地直观的看到和了解高压开关内部的运行情况、输出供电情况及负荷设备的运行情况。
24.为了与人机交互显示器130进行配合使用，实现对矿用高开综合保护器110的数据查询、定值采集和修改、遥控操作以及故障事件记录查询等，便于现场就地查看各种数据，实现本地实时监控，还可以设置用于向人机交互显示器130发送红外遥控信号的红外遥控器140。
25.为了与安装在矿用高爆开关内部的第三方传感设备通讯，矿用高开综合保护器110还可以设置第二通讯接口111b，第二通讯接口111b与处理模块111连接，第三方传感设备如温度传感器或湿度传感器，可以读取开关内部监测点的温度数据，实时记录开关内部监测点的温度数据变化情况，可以实时监控开关中湿度情况，进行智能判断，提前预警。
26.其中，第一通讯接口111a以及第二通讯接口111b均为rs485通讯接口。
27.处理模块111采用微处理器，其通过以太网通讯接口119与以太网交换模块117连接，处理模块111用于将a/d转换模块113采集到的电压、电流原始数据进行采样、计算、处理，并与保护定值进行比较，根据预定值比较情况发出告警或跳闸命令，从而切除故障；根
据开关量输入模块114采集到开关中的信号量，发出警告或跳闸命令，并产生事件记录进行存储；对开关的遥控操作通过开关量输出模块115传送到继电器输出控制回路，控制开关机构的分合作操作，小车的进出操作等；将采集到的各种模拟信号，开关量信号等数据发送给人机交互显示器130实现就地显示；将所有保护数据打包后通过5g无线通讯模组116发送给带5g通讯功能的电力监控分站，从而传送到地面调度监控中心。
28.但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。