一种用于电力系统户外机柜的监控系统的制作方法

本发明属于电力系统户外实时监控技术，涉及一种用于电力系统户外机柜的监控系统。

背景技术：

目前，电力系统中大量高压配电房、配电柜、环网柜等设备均在户外无人值守的地方运行，常常由于水淹、设备内部高温引发火灾或遭受人为破坏等等不可预测因素导致供电部门及用户的损失。同时由于户外机房、机柜数量较多，安放地点也比较分散凌乱，机房、机柜门也还是使用普通钥匙的方式，维护人员进行相关维护时，往往要带着大量的钥匙，并还需要记清楚每个机柜所对应的钥匙，这样大大降低了工作效率， 所以靠专人巡检也很难有保障。故此，怎么防范于未然，第一时间掌握到机房、机柜的运行状态成为了关键问题。

针对上述技术缺陷，申请号为2014200938421的实用新型专利申请给出了一种用于电力系统户外机房、机柜的监控系统；但是该监控系统的机房或者机柜由于暴露于户外，在强烈的日光照射下，柜体内的温度过高，容易导致内部电路以及器件的损坏；此外，该技术方案中柜体中性点并未接地，存在安全隐患。此为现有技术的不足之处。

因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供设计一种用于电力系统户外机柜的监控系统，以解决上述技术缺陷，是非常有必要的。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对上述现有技术存在的缺陷，提供设计一种用于电力系统户外机柜的监控系统，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明给出以下技术方案：

一种用于电力系统户外机柜的监控系统，包括有后台监控中心及分别装于电力机柜内部的前端检测设备，所述后台监控中心和前端检测设备设置有相互匹配的GSM通信单元，它们之间通过各自的GSM通信单元实现无线通信，所述前端检测设备可实时监测机柜内部温度、浸水、烟雾、非法入侵、设备状态的状况，并可通过其GSM通信单元将状况实时传递到后台监控中心，所述后台监控中心可对前端检测设备进行参数设置及相关授权控制，安排授权的维护人员到具体的机柜进行相应的应急处理；其中，所述前端检测设备包括有温湿度传感器、烟雾传感器、浸水传感器、门磁开关装置、设备状态传感器、微处理控制器、GSM通信单元、RFID门锁控制模块、电源单元、时钟单元，所述温湿度传感器、烟雾传感器、浸水传感器、门磁开关装置、设备状态传感器、GSM 通信单元、RFID门锁控制模块、电源单元、时钟单元分别与微处理控制器一一对应相接；所述后台监控中心包括有信息交换机和应用服务器，所述信息交换机主要负责接送各前端检测设备远传的信息，并通过串口传输到所述应用服务器，所述应用服务器通过判断故障类型在屏幕上显示并通知相关调度人员或维护人员；其特征在于：

所述机柜内还设置有支架，在支架上设置有接地电阻，所述的接地电阻通过绝缘块固定在支架上，接地电阻与接地线连接，在接地线上设置有电流互感器，电流互感器与控制器连接，所述的控制器通过驱动电路与报警器和无线通信模块连接；

所述的接地电阻包括第一接地电阻组和第二接地电阻组，第一接地电阻组与第一接地线连接，第二接地电阻组与第二接地线连接，电流互感器设置在第一接地线上；

所述的控制器还与控制电路连接，控制电路控制第二接地线的通断，所述的控制电路包括光电耦合器U1，光电耦合器U1的1脚通过第三电阻R3与+VCC1连接，光电耦合器U1的2脚与控制器连接，光电耦合器U1的4脚与+VCC2连接，光电耦合器U1的3脚通过第一电阻R1与一个三极管VT1的基极连接，三极管VT1的发射极接地，三极管VT1的基极和发射极之间串接第二电阻R2，三极管的集电极通过第一继电器JI与+VCC3连接，第一继电器JI的常开触点J1-1串联在第二接地电阻组和第二接地线之间；

所述的驱动电路包括整流电路，整流电路的输出端串接第四电阻R4，有与所述的第四电阻R4串联，所述的第一电解电容C1与第一个二极管D1并联，所述的控制器与第二个三极管VT2的基极连接，第二个三极管VT2的集电极通过第五电阻R5与第一电解电容C1的正极连接，第二个三极管VT2的发射极与第三个三极管VT3的基极连接，第二个三极管VT2的集电极与第三个三极管VT3的集电极连接，第三个三极管VT3的发射极与第一电解电容C1的负极连接，第一电解电容C1的负极接地，第三个三极管VT3的集电极通过第六电阻R6与第四个三极管VT4的基极连接，第四个三极管VT4的集电极通过第七电阻R7与第一电解电容C1的正极连接，第四个三极管VT4的发射极通过第八电阻R8接地，第四个三极管VT4的发射极与第五个三极管VT5的发射极连接，第四个三极管VT4的集电极通过第九电阻R9与第五个三极管VT5的基极连接，第二电容C2与第九电阻R9并联，第五个三极管VT5的基极通过第十电阻R10接地，第五个三极管VT5的集电极通过第十一电阻R11与第一电解电容C1的正极连接，第五个三极管VT5的集电极通过第三电容C3、第二个二极管D2、第四电容C4与第六个三极管VT6的基极连接，第二个二极管D2的负极通过第十二电阻R12与第一电解电容C1的正极连接，第二个二极管D2的正极通过第十三电阻R13与第一电解电容C1的正极连接，第六个三极管VT6的的发射极与第七个三极管VT7的发射极连接，第七个三极管VT7的基极通过第十四电阻R14与第一电解电容C1的正极连接，第七个三极管VT7的基极通过第十五电阻R15接地，第七个三极管VT7的发射极通过第十六电阻R16 接地，第六个三极管VT6的基极通过第十七电阻R17与第一电解电容C1的正极连接，第六个三极管VT6的基极集电极通过第十八电阻R18与第一电解电容C1的正极连接，第六个三极管VT6的集电极通过第十九电阻R19、第一稳压管VD1与第八个三极管VT8的基极连接，第八个三极管VT8的基极通过第二十个电阻R20接地，第八个三极管VT8的发射极接地，第八个三极管VT8的集电极通过第二继电器J2与第一电解电容C1的正极连接，有第三个二极管D3与第二继电器J2并联，第二继电器J2的常开触点J2-1与无线通信模块串联后与供电电源连接，报警器与无线通信模块并联；

所述机柜外还设置有隔热板，所述隔热板由以下重量份数的原料组成：

基材 15-18份，

石棉 13-16份，

气凝胶 9-12份，

锡粉 7-10份，

聚氨酯纤维 10-13份，

纳米二氧化硅 6-8份，

超细玻璃棉 6-10份，

粘结剂 5-8份，

发泡剂 7-9份；

所述基材选用高岭土；

所述粘结剂选自聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂或者双氰胺改性酚醛树脂；

所述发泡剂选用碳酸氢钙；

所述隔热板的制备方法为：

将上述基材、石棉、气凝胶以及粘结剂根据份数加入到混料机中进行混合，控制混合时间为4分钟；然后将锡粉和聚氨酯纤维根据份数再加入到混料机中进行混合，控制混合时间为2分钟；再将纳米二氧化硅和超细玻璃棉加入到混料机中混合，控制混合时间为3分钟；最后将发泡剂根据份数加入到混料机中进行混合，控制混合时间为3.5分钟，并喷淋体积浓度为75%的乙醇，然后将混合物在烘干机内烘干；

将得到的混合物置于成型模具中，控制成型温度为150℃，成型压力为180kg/cm²压制1.6分钟；

再将成型隔热板烧结，控制烧结温度为120℃，烧结时间为9h；

将烧结好的隔热板置于蒸汽环境中冷却至室温；

所述机柜的各侧壁内设置有中间夹层，所述的中间夹层内填充有冷却液，所述的中间夹层内还设置有半导体制冷芯片，所述的半导体制冷芯片通过电磁继电器连接有供电电源，所述的电磁继电器连接到控制器，所述的控制器还连接有设置与机柜内部的温度传感器。

优选地，所述的隔热板由以下重量份数的原料组成：

基材 15份，

石棉 13份，

气凝胶 9份，

锡粉 7份，

聚氨酯纤维 10份，

纳米二氧化硅 6份，

超细玻璃棉 6份，

粘结剂 5份，

发泡剂 7份。

优选地，所述的隔热板由以下重量份数的原料组成：

基材 18份，

石棉 16份，

气凝胶 12份，

锡粉 10份，

聚氨酯纤维 13份，

纳米二氧化硅 8份，

超细玻璃棉 10份，

粘结剂 8份，

发泡剂 9份。

优选地，所述的隔热板由以下重量份数的原料组成：

基材 16份，

石棉 14份，

气凝胶 10份，

锡粉 8份，

聚氨酯纤维 11份，

纳米二氧化硅 7份，

超细玻璃棉 8份，

粘结剂 7份，

发泡剂 8份。

本发明的有益效果在于，接地电阻通过绝缘块固定在支架上，这样避免接地电阻通过支架漏电，这样支架就可以使用金属支架，结实牢固，能有效的固定接地电阻，接地电阻为两组，当电流互感器测得电流过大时，控制器通过控制电路控制第二接地电阻组接入，这样进行电流的分流，避免了第一接地电阻组被损坏；控制电路采用光电耦合器，这样能有效的避免干扰；当电流互感器监测的电流过大时，控制器通过驱动电路，实现报警器和无线通信模块的通电，进而报警器发出报警，无线通信模块采用3G或4G无线通信模块，可以将电流信息反馈到上级平台或设定的手机上，实现远程报警；

通过设置温度传感器采集机柜内的温度值，并发送至控制器，如果机柜内的温度值超过预设值，则控制器控制电磁继电器导通，半导体制冷片得电工作，对中间夹层内的冷却水进行制冷，从而吸收机柜内的热量，有效降低机柜内的温度；

通过设置隔热板能够有效阻断太阳光对机柜的照射，采用本方案中的配方以及制备方法制成的隔热板具有较强的隔热效果；

石棉与气凝胶的混合能够充分提高隔热板的效果，锡粉和聚氨酯纤维的配合能够提高隔热板的硬度，纳米二氧化硅和超细玻璃棉的配合能够提高隔热板的放紫外线效果。此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

图1是本发明提供的一种用于电力系统户外机柜的监控系统中机柜的结构示意图。

图2是本发明提供的一种用于电力系统户外机柜的监控系统的电气原理图。

图3是图2中控制电路的电路原理图。

图4为图2中驱动电路的电路原理图。

其中，1-机柜，2-支架，3-第一接地电阻组，4-第二接地电阻组，5-绝缘块，6-隔热板，7-中间夹层，8-半导体制冷芯片，9-温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明进行详细阐述，以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施方式。

如图1至4所示，本发明提供的一种用于电力系统户外机柜的监控系统，包括有后台监控中心及分别装于电力机柜内部的前端检测设备，所述后台监控中心和前端检测设备设置有相互匹配的GSM通信单元，它们之间通过各自的GSM通信单元实现无线通信，所述前端检测设备可实时监测机柜内部温度、浸水、烟雾、非法入侵、设备状态的状况，并可通过其GSM通信单元将状况实时传递到后台监控中心，所述后台监控中心可对前端检测设备进行参数设置及相关授权控制，安排授权的维护人员到具体的机柜进行相应的应急处理；其中，所述前端检测设备包括有温湿度传感器、烟雾传感器、浸水传感器、门磁开关装置、设备状态传感器、微处理控制器、GSM通信单元、RFID门锁控制模块、电源单元、时钟单元，所述温湿度传感器、烟雾传感器、浸水传感器、门磁开关装置、设备状态传感器、GSM 通信单元、RFID门锁控制模块、电源单元、时钟单元分别与微处理控制器一一对应相接；所述后台监控中心包括有信息交换机和应用服务器，所述信息交换机主要负责接送各前端检测设备远传的信息，并通过串口传输到所述应用服务器，所述应用服务器通过判断故障类型在屏幕上显示并通知相关调度人员或维护人员；其特征在于：

所述机柜1内还设置有支架2，在支架2上设置有接地电阻，所述的接地电阻通过绝缘块5固定在支架2上，接地电阻与接地线连接，在接地线上设置有电流互感器，电流互感器与控制器连接，所述的控制器通过驱动电路与报警器和无线通信模块连接；

所述的接地电阻包括第一接地电阻组3和第二接地电阻组4，第一接地电阻组与第一接地线连接，第二接地电阻组与第二接地线连接，电流互感器设置在第一接地线上；

所述的控制器还与控制电路连接，控制电路控制第二接地线的通断，所述的控制电路包括光电耦合器U1，光电耦合器U1的1脚通过第三电阻R3与+VCC1连接，光电耦合器U1的2脚与控制器连接，光电耦合器U1的4脚与+VCC2连接，光电耦合器U1的3脚通过第一电阻R1与一个三极管VT1的基极连接，三极管VT1的发射极接地，三极管VT1的基极和发射极之间串接第二电阻R2，三极管的集电极通过第一继电器JI与+VCC3连接，第一继电器JI的常开触点J1-1串联在第二接地电阻组和第二接地线之间；

所述的驱动电路包括整流电路，整流电路的输出端串接第四电阻R4，有与所述的第四电阻R4串联，所述的第一电解电容C1与第一个二极管D1并联，所述的控制器与第二个三极管VT2的基极连接，第二个三极管VT2的集电极通过第五电阻R5与第一电解电容C1的正极连接，第二个三极管VT2的发射极与第三个三极管VT3的基极连接，第二个三极管VT2的集电极与第三个三极管VT3的集电极连接，第三个三极管VT3的发射极与第一电解电容C1的负极连接，第一电解电容C1的负极接地，第三个三极管VT3的集电极通过第六电阻R6与第四个三极管VT4的基极连接，第四个三极管VT4的集电极通过第七电阻R7与第一电解电容C1的正极连接，第四个三极管VT4的发射极通过第八电阻R8接地，第四个三极管VT4的发射极与第五个三极管VT5的发射极连接，第四个三极管VT4的集电极通过第九电阻R9与第五个三极管VT5的基极连接，第二电容C2与第九电阻R9并联，第五个三极管VT5的基极通过第十电阻R10接地，第五个三极管VT5的集电极通过第十一电阻R11与第一电解电容C1的正极连接，第五个三极管VT5的集电极通过第三电容C3、第二个二极管D2、第四电容C4与第六个三极管VT6的基极连接，第二个二极管D2的负极通过第十二电阻R12与第一电解电容C1的正极连接，第二个二极管D2的正极通过第十三电阻R13与第一电解电容C1的正极连接，第六个三极管VT6的的发射极与第七个三极管VT7的发射极连接，第七个三极管VT7的基极通过第十四电阻R14与第一电解电容C1的正极连接，第七个三极管VT7的基极通过第十五电阻R15接地，第七个三极管VT7的发射极通过第十六电阻R16 接地，第六个三极管VT6的基极通过第十七电阻R17与第一电解电容C1的正极连接，第六个三极管VT6的基极集电极通过第十八电阻R18与第一电解电容C1的正极连接，第六个三极管VT6的集电极通过第十九电阻R19、第一稳压管VD1与第八个三极管VT8的基极连接，第八个三极管VT8的基极通过第二十个电阻R20接地，第八个三极管VT8的发射极接地，第八个三极管VT8的集电极通过第二继电器J2与第一电解电容C1的正极连接，有第三个二极管D3与第二继电器J2并联，第二继电器J2的常开触点J2-1与无线通信模块串联后与供电电源连接，报警器与无线通信模块并联；

所述机柜外还设置有隔热板6，所述隔热板由以下重量份数的原料组成：

基材 16份，

石棉 14份，

气凝胶 10份，

锡粉 8份，

聚氨酯纤维 11份，

纳米二氧化硅 7份，

超细玻璃棉 8份，

粘结剂 7份，

发泡剂 8份；

所述基材选用高岭土；

所述粘结剂选自聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂或者双氰胺改性酚醛树脂；

所述发泡剂选用碳酸氢钙；

所述隔热板的制备方法为：

将上述基材、石棉、气凝胶以及粘结剂根据份数加入到混料机中进行混合，控制混合时间为4分钟；然后将锡粉和聚氨酯纤维根据份数再加入到混料机中进行混合，控制混合时间为2分钟；再将纳米二氧化硅和超细玻璃棉加入到混料机中混合，控制混合时间为3分钟；最后将发泡剂根据份数加入到混料机中进行混合，控制混合时间为3.5分钟，并喷淋体积浓度为75%的乙醇，然后将混合物在烘干机内烘干；

将得到的混合物置于成型模具中，控制成型温度为150℃，成型压力为180kg/cm²压制1.6分钟；

再将成型隔热板烧结，控制烧结温度为120℃，烧结时间为9h；

将烧结好的隔热板置于蒸汽环境中冷却至室温；

所述机柜1的各侧壁内设置有中间夹层7，所述的中间夹层7内填充有冷却液，所述的中间夹层内还设置有半导体制冷芯片8，所述的半导体制冷芯片8通过电磁继电器连接有供电电源，所述的电磁继电器连接到控制器，所述的控制器还连接有设置与机柜内部的温度传感器9。

在其他实施例中，所述的隔热板由以下重量份数的原料组成：

基材 15份，

石棉 13份，

气凝胶 9份，

锡粉 7份，

聚氨酯纤维 10份，

纳米二氧化硅 6份，

超细玻璃棉 6份，

粘结剂 5份，

发泡剂 7份。

在其他实施例中，所述的隔热板由以下重量份数的原料组成：

基材 18份，

石棉 16份，

气凝胶 12份，

锡粉 10份，

聚氨酯纤维 13份，

纳米二氧化硅 8份，

超细玻璃棉 10份，

粘结剂 8份，

发泡剂 9份。

以上公开的仅为本发明的优选实施方式，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本发明原理前提下所作的若干改进和润饰，都应落在本发明的保护范围内。