一种光电网开关柜装置的制作方法

本发明涉及光电网技术领域，特别是涉及一种光电网开关柜装置。

背景技术：

开关柜的主要作用是在光电网领域进行发电、输电、配电和电能转换的过程中，进行开合、控制和保护用电设备，然而现有技术中的开关柜没有一套完整的开关柜智能系统，实现对光电开关柜内各元件进行在线监测以及系统管理。因此目前急需一种开关柜解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种光电网开关柜装置，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种光电网开关柜装置，包括：能量单元、信息单元、传感单元；所述能量单元用于能源流传输，所述能量单元还用于所述能源流分流，所述能量单元还用于所述能源流控制；所述信息单元用于生成信息流，所述信息单元还用于传输所述信息流；所述传感单元用于生成传感流，所述传感单元还用于传输所述传感流，所述传感单元还用于所述光电网开关柜内元件的传感监测，所述传感单元还用于光电网母线的传感监测，所述传感单元还用于能缆的传感监测，所述传感单元还用于与所述能缆相连接设备的传感和/或监测。

优选地，所述能量单元包括能单元设备，所述能单元设备包括光电网开关装置、光电网母线，所述光电网母线与所述光电网开关装置相连接，用于与上一级能源流和下一级能源流共同构成所述能源流回路，所述光电网开关装置用于所述能源流回路的断开或接通或减小，所述光电网开关装置还用于将所述上一级能源流分成n路所述下一级能源流，所述光电网开关装置还用于控制1路或n路所述能源流的接通或断开；

所述光电网母线由金属导电材料构成，所述金属导电材料可以是由一种石墨烯碳纳米材料与金属材料混合而构成或是由一种所述石墨烯碳纳米材料渗透到所述金属材料分子与分子之间而构成，用于提高所述金属导电材料的机械强度，还用于提高所述金属导电材料的散热效率，还用于提高所述金属导电材料的导电率；所述石墨烯碳纳米材料还可以涂敷在所述光电网母线或所述金属导电材料的外表面用于提高所述光电网母线或所述金属导电材料的散热性能，还用于提高所述光电网母线的防腐性能；

所述信息单元包括信单元设备；所述信单元设备包括通信模块，所述通信模块为光通信模块或无线通信模块，用于通过光缆、光电缆、能缆中的光纤连接实现与远端的通信设备构成光电网环形通信网络或链形通信网络或混合通信网络，用于形成双向信息流以及所述光电网开关柜系统双向信息传递或交换，或通过无线收发设备构成通信网络，用于形成双向信息流及所述光电网开关柜系统双向信息传递或交换；

所述传感单元包括感单元设备，所述感单元设备包括传感模块,所述传感模块包括传感器，所述传感模块用于实时在线监测感知所述光电网开关装置的电流、电压、功率、震动、温度变化，所述传感模块还用于实时在线监测感知所述光电网母线的电流、电压、功率、震动、温度变化，所述传感模块还用于感知输入或输出所述能缆线路的状态变化，所述传感模块还用于传感监测与所述能缆线路相连接设备的运行状态变化；所述感单元设备与上一级和下一级感单元设备相互连接,用于构成传感网,所述传感网用于生成和传输传感流。

优选地，所述光电网开关装置包括控制芯片，所述控制芯片用于所述光电网开关装置的控制、监测、管理；所述光电网母线包括传感光纤，所述传感光纤置于所述光电网母线的内或外，用于传输所述信息流和/或所述传感流，所述传感光纤还用于所述光电网母线的实时在线监测；所述传感光纤的两端留有足够余长，用于所述传感光纤与所述传感光纤之间的连接；所述光电网开关装置的输入端的所述传感光纤与输出端的所述传感光纤旁路与所述光电网开关装置进行连接，用于所述光电网开关装置断开时所述传感光纤整个回路不会断开，用于所述信息流和所述传感流始终处于连续接通状态；

所述传感光纤包括复合涂层，所述复合涂层涂敷在所述光纤的外表面，是光纤玻璃芯的保护材料，用于所述光纤玻璃芯的抗拉，还用于在100℃以上高温环境下稳定工作，还用于降低所述光纤玻璃芯的传输损耗；所述复合涂层还用于随着外部环境的变化所述复合涂层同样发生变化，所述复合涂层的变化用于实现所述传感光纤的传感监测功能,所述光纤玻璃芯添加特殊敏感材料，用于不同场合或环境的监测。

优选地，所述光电网开关柜装置还包括脑单元；所述脑单元包括脑单元设备，所述脑单元设备与所述能单元设备、所述信单元设备、所述感单元设备相连接，用于控制所述光电网开关装置的接通或断开；还用于所述光电网开关柜装置的电流、电压、功率、温度、视频、环境的实时在线监测；还用于所述光电网开关柜装置的系统管理；还用于对上级或下级实现通信；还用于所述能源流、信息流、传感流的综合控制、管理，还用于所述能源流、信息流、传感流运行状态数据的运算、分析、存储、输入、输出、显示、告警；还用于所述能源流、信息流、传感流的数字化控制和管理；还用于所述能单元设备、所述信单元设备、所述感单元设备的数字化管理和控制；还用于所述光电网开关柜的数字化管理和控制；

所述脑单元设备包括光电网芯片、光电网软件，所述光电网芯片包括光电网数据芯片、光电网接口芯片；所述光电网数据芯片与所述光电网接口芯片通过数据总线连接，所述光电网接口芯片与所述通信模块相连接，用于采集和传递所述信单元设备的数据；所述光电网接口芯片与所述传感模块相连接，用于采集和传递所述感单元设备的数据；所述光电网接口芯片与所述控制芯片相连接，用于采集和传递所述能单元设备的数据，所述光电网软件是一套光电网系统软件,用于光电网开关柜系统的控制和管理,还用于与上级设备通信、信息传递与交换。

优选地，所述脑单元设备接收上一级发来指令，用于启动所述光电网开关装置的接通或断开；所述脑单元设备通过与所述能单元设备与所述信单元设备与所述感单元设备相连接，并进行数据交换分析，用于综合判断所述光电网开关装置的通过电流或承载功率；所述脑单元设备还用于当所述光电网开关装置过流或过载时，根据上一级输出端能源流的重要级、次重要级、非重要级主动断开或接通第1路或第n路能源流，所述脑单元设备还用于输出告警，所述脑单元设备还用于显示所述光电网开关柜当前运行状态；所述脑单元设备还用于显示断开或接通第1路或第n路能源流的产生原因；所述脑单元设备还用于给其它通信终端手机输送告警信息和当前运行状态。

优选地，所述能单元设备的输出端有多路输出，用于1路、2路…n路能源流输出，每一路都能够经过光电断路器输出；所述光电断路器，用于所述输出时的能源流的接通或断开控制。

优选地，所述光电断路器包括控制芯片e；所述控制芯片e用于标记设置记忆所述光电断路器为1路、2路…n路多个不同所述能源流通路，还用于标记设置记忆每路所述光电断路器为1层、2层…n层，还用于根据所述光电断路器承担工作的重要、次重要、非重要的重要程度，将每层所述光电断路器标记设置记忆为a级、b级、c级…n级，每个所述光电断路器均标记设置记忆有路、层、级；

所述控制芯片e根据所述光电断路器的不同路、层、级的标记设置记忆，用于实现所述能源流的自动接通或断开控制，还用于实现所述光电断路器的自动保护；

根据所述光电断路器的所述控制芯片e的路、层、级标记设置，接通或断开不同路、层、级的所述光电断路器，需要断开时一般先从标记设置最低级的非重要所述光电断路器开始断开，用于保证重要级的所述光电断路器的正常工作运行。

优选地，所述光电断路器在多路、多层、多级应用环境中工作时，本级所述光电断路器的所述控制芯片在监测到过流或过载时，首先自动断开或接通标示设置最低级的所述光电断路器，用于保证本级所述光电断路器的稳定可靠工作。

优选地，所述控制芯片e为一个多功能芯片，用于数据的运算、存储、分析、输入、输出、通信，还用于传感、显示、告警。

优选地，所述信单元设备和所述感单元设备安装在一个盒内，或所述通信模块和所述传感模块安装在一块电路板上，所述通信模块和所述传感模块包括所述光电网数据芯片,用于方便所述通信模块和所述传感模块之间稳定可靠的线路连接、数据存储、数据输入或输出，还用于节省空间便于安装；

所述光电网数据芯片、所述控制芯片用于生成和解析符合光电网规约的数据流，还用于电压、电流、温度、湿度、功率、时间、压力、振动、气体、告警、显示、视频多种数据的运算、分析、存储、输入、输出，还用于所述能单元设备、所述信单元设备、所述感单元设备的数字化管理和控制；

所述光电网接口芯片用于电压、电流、温度、湿度、功率、时间、压力、振动、气体、告警、显示、视频多种数据的输入、输出；

所述光电网软件包括光电网规约，所述光电网规约用于光电网系统的通信、传感、控制而制定的共同约定，所述光电网规约由所述能单元数据、信单元数据、感单元数据和多种数据指令构成的一套光电网系统通信格式约定，用于所述光电网系统内设备与设备之间的信息传输和交换，还用于实现所述能源流、信息流、传感流的传输、控制，还用于所述能源流、信息流、传感流的数字化管理,还用于设备的控制和管理；

所述光电网软件还包括光电网终端软件，所述光电网终端软件用于所述能单元设备、信单元设备、感单元设备相互之间的通信和数据交换，还用于所述能单元设备、信单元设备、感单元设备与所述脑单元设备之间的通信和数据交换，还用于所述光电网开关柜的数据运算、存储、分析、输入、输出，还用于所述光电网开关柜通信，还用于所述光电网开关柜的传感监测、控制和管理；

所述光电网规约包括起始字段、结束字段、数据字段，所述数据字段包括目的地址段、来源地址段、帧类型字段、帧长字段、帧号字段、数据净核字段、帧校验字段；所述起始字段用于接收是判断规约的起始位置，目的地址段用于接收端判断是否属于自己的数据，来源数据段用于知道数据的来源，帧类型字段用于判断本帧数据的类型，帧号字段用于判断是单一帧还是连续帧中的第几帧，数据净核字段存放有效数据，帧校验字段用于判断传输数据有误错误，结束字段用于判断是否还有后续帧；所述帧类型为能源类型帧、信息类型帧、传感类型帧；

所述帧定义如下，字头或起始字节，f6和28各三个即f6f6f6282828，6个字节；目的地址128位，支持ipv6，16个字节；来源地址128位，支持ipv6，16个字节；帧类型2个字节，分为能类型、信类型、感类型，细分为命令类型和数据类型；帧长2个字节；帧号1个字节；数据净核；帧校验4个字节crc32；帧结束符f0或0f，1个字节；

所述帧类型是，第一字节第一位为能类型命令位，第二位为能类型数据位，第三位为信类型命令位，第四位为信类型数据位，第五位为感类型命令位，第六位为感类型数据位，另一字节为本字节类型的扩展，扩展后对应相应的数据长度，1代表16字节，2代表32字节；较长数据需要分帧传送，通过设置帧号，以示连续；校验和是为验证数据传输中有无错误；帧结束符用于数据分帧时，区分还有无后续分帧f0本帧结束，0f还有后续；数据帧净核长度控制在500字节以内；

所述能源流是电子流，用于驱动用电设备做功，或是光子流，用于驱动光设备做功；

所述信息流和所述传感流是光信号流，用于承载通信信息或传感信息，还用于所述能单元设备与所述信单元设备与所述感单元设备之间的信息传递与交换。

本发明公开了以下技术效果：本发明的光电网开关柜装置通过控制能量单元、信息单元、传感单元实现一套完整的智能化管理系统，其中通过能量单元对能源流的控制、传输、分流；通过信息单元对生成信息流，并传输信息流；通过传感单元对生成传感流，并传输传感流，还用于光电网开关柜内元件、母线、能缆的实时在线监测感知光电网母线的电流、电压、功率、震动、温度、变化，以及传感监测与能缆线路相连接设备的运行状态变化；实现了光电网开关柜的自动化控制，提高系统安全性，减少了人力物力的浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的部分结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明的光电网断路器标记的结构示意图；

图4为本发明的能源流重要级的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-4所示，一种光电网开关柜装置，其特征在于：包括能量单元、信息单元、传感单元；所述能量单元用于能源流传输，所述能量单元还用于所述能源流分流，所述能量单元还用于所述能源流控制；所述信息单元用于生成信息流，所述信息单元还用于传输所述信息流；所述传感单元用于生成传感流，所述传感单元还用于传输所述传感流，所述传感单元还用于所述光电网开关柜装置内元件的传感监测，所述传感单元还用于光电网母线的传感监测，所述传感单元还用于能缆的传感监测，所述传感单元还用于与所述能缆相连接设备的传感和/或监测。

进一步优化方案，所述能量单元包括能单元设备，所述能单元设备包括光电网开关装置、光电网母线，所述光电网母线与所述光电网开关装置相连接，用于与上一级能源流和下一级能源流共同构成所述能源流回路，所述光电网开关装置用于所述能源流回路的断开或接通或减小，所述光电网开关装置还用于将所述上一级能源流分成n路所述下一级能源流，所述光电网开关装置还用于控制1路或n路所述能源流的接通或断开；

所述光电网母线由金属导电材料构成，所述金属导电材料可以是由一种石墨烯碳纳米材料与金属材料混合而构成或是由一种所述石墨烯碳纳米材料渗透到所述金属材料分子与分子之间而构成，用于提高所述金属导电材料的机械强度，还用于提高所述金属导电材料的散热效率，还用于提高所述金属导电材料的导电率；所述石墨烯碳纳米材料还可以涂敷在所述光电网母线或所述金属导电材料的外表面用于提高所述光电网母线或所述金属导电材料的散热性能，还用于提高所述光电网母线的防腐性能；

所述信息单元包括信单元设备；所述信单元设备包括通信模块，所述通信模块为光通信模块或无线通信模块，用于通过光缆、光电缆、能缆中的光纤连接实现与远端的通信设备构成光电网环形通信网络或链形通信网络或混合通信网络，用于形成双向信息流以及所述光电网开关柜装置系统双向信息传递或交换，或通过无线收发设备构成通信网络，用于形成双向信息流及所述光电网开关柜装置系统双向信息传递或交换；

所述传感单元包括感单元设备，所述感单元设备包括传感模块,所述传感模块包括传感器，所述传感模块用于实时在线监测感知所述光电网开关装置的电流、电压、功率、震动、温度变化，所述传感模块还用于实时在线监测感知所述光电网母线的电流、电压、功率、震动、温度变化，所述传感模块还用于感知输入或输出所述能缆线路的状态变化，所述传感模块还用于传感监测与所述能缆线路相连接设备的运行状态变化；所述感单元设备与上一级和下一级感单元设备相互连接,用于构成传感网,所述传感网用于生成和传输传感流。

进一步优化方案，所述光电网开关装置包括控制芯片，所述控制芯片用于所述光电网开关装置的控制、监测、管理；所述光电网母线包括传感光纤，所述传感光纤置于所述光电网母线的内或外，用于传输所述信息流和/或所述传感流，所述传感光纤还用于所述光电网母线的实时在线监测；所述传感光纤的两端留有足够余长，用于所述传感光纤与所述传感光纤之间的连接；所述光电网开关装置的输入端的所述传感光纤与输出端的所述传感光纤旁路与所述光电网开关装置进行连接，用于所述光电网开关装置断开时所述传感光纤整个回路不会断开，用于所述信息流和所述传感流始终处于连续接通状态；

所述传感光纤包括复合涂层，所述复合涂层涂敷在所述光纤的外表面，是光纤玻璃芯的保护材料，用于所述光纤玻璃芯的抗拉，还用于在100℃以上高温环境下稳定工作，还用于降低所述光纤玻璃芯的传输损耗；所述复合涂层还用于随着外部环境的变化所述复合涂层同样发生变化，所述复合涂层的变化用于实现所述传感光纤的传感监测功能,所述光纤玻璃芯添加特殊敏感材料，用于不同场合或环境的监测。

进一步优化方案，所述光电网开关柜装置还包括脑单元；所述脑单元包括脑单元设备，所述脑单元设备与所述能单元设备、所述信单元设备、所述感单元设备相连接，用于控制所述光电网开关装置的接通或断开,还用于所述光电网开关柜装置的电流、电压、功率、温度、视频、环境的实时在线监测,还用于所述光电网开关柜装置的系统管理；还用于对上级或下级实现通信,还用于所述能源流、信息流、传感流的综合控制、管理，还用于所述能源流、信息流、传感流运行状态数据的运算、分析、存储、输入、输出、显示、告警,还用于所述能源流、信息流、传感流的数字化控制和管理,还用于所述能单元设备、所述信单元设备、所述感单元设备的数字化管理和控制,还用于所述光电网开关柜装置的数字化管理和控制；

所述脑单元设备包括光电网芯片、光电网软件，所述光电网芯片包括光电网数据芯片、光电网接口芯片；所述光电网数据芯片与所述光电网接口芯片通过数据总线连接，所述光电网接口芯片与所述通信模块相连接，用于采集和传递所述信单元设备的数据；所述光电网接口芯片与所述传感模块相连接，用于采集和传递所述感单元设备的数据；所述光电网接口芯片与所述控制芯片相连接，用于采集和传递所述能单元设备的数据，所述光电网软件是一套光电网系统软件,用于光电网开关柜装置的控制和管理,还用于与上级设备通信、信息传递与交换。

进一步优化方案，所述脑单元设备接收上一级发来指令，用于控制所述光电网开关装置的接通或断开；所述脑单元设备通过与所述能单元设备与所述信单元设备与所述感单元设备相连接，并进行数据交换分析，用于综合判断所述光电网开关装置的通过电流或承载功率；所述脑单元设备还用于当所述光电网开关装置过流或过载时，根据下一级输出端能源流的重要级、次重要级、非重要级主动断开或接通第1路或第n路能源流，所述脑单元设备还用于输出告警，所述脑单元设备还用于显示所述光电网开关柜装置当前运行状态；所述脑单元设备还用于显示断开或接通第1路或第n路能源流的产生原因；所述脑单元设备还用于给其它通信终端手机输送告警信息和当前运行状态。

进一步优化方案，所述能单元设备的输出端有多路输出，用于1路、2路…n路能源流输出，每一路都能够经过光电断路器输出；所述光电断路器，用于所述输出时的能源流的接通或断开控制。

进一步优化方案，所述光电断路器包括控制芯片e；所述控制芯片e用于标记设置记忆所述光电断路器为1路、2路…n路多个不同所述能源流通路，还用于标记设置记忆每路所述光电断路器为1层、2层…n层，还用于根据所述光电断路器承担工作的重要、次重要、非重要的重要程度，将每层所述光电断路器标记设置记忆为a级、b级、c级…n级，每个所述光电断路器均标记设置记忆有路、层、级；

所述控制芯片e根据所述光电断路器的不同路、层、级的标记设置记忆，用于实现所述能源流的自动接通或断开控制，还用于实现所述光电断路器的自动保护；

根据所述光电断路器的所述控制芯片e的路、层、级标记设置，接通或断开不同路、层、级的所述光电断路器，需要断开时一般先从标记设置最低级的非重要所述光电断路器开始断开，用于保证重要级的所述光电断路器的正常工作运行。

进一步优化方案，所述光电断路器在多路、多层、多级应用环境中工作时，本级所述光电断路器的所述控制芯片e在监测到过流或过载时，首先自动断开或接通标示设置最低级的所述光电断路器，用于保证本级所述光电断路器的稳定可靠工作。

进一步优化方案，所述控制芯片e为一个多功能芯片，用于数据的运算、存储、分析、输入、输出、通信，还用于传感、显示、告警。

进一步优化方案，所述信单元设备和所述感单元设备可以安装在一个盒内，或所述通信模块和所述传感模块也可以安装在一块电路板上，用于节省空间便于安装，所述通信模块和所述传感模块包括所述光电网数据芯片,用于方便所述通信模块和所述传感模块之间稳定可靠的线路连接、数据存储、数据输入或输出；

所述光电网数据芯片、所述控制芯片用于生成和解析符合光电网规约的数据流，还用于电压、电流、温度、湿度、功率、时间、压力、振动、气体、告警、显示、视频多种数据的运算、分析、存储、输入、输出，还用于所述能单元设备、所述信单元设备、所述感单元设备的数字化管理和控制；

所述光电网接口芯片用于电压、电流、温度、湿度、功率、时间、压力、振动、气体、告警、显示、视频多种数据的输入、输出；

所述光电网软件包括光电网规约，所述光电网规约为光电网系统的通信、传感、控制而制定的共同数据发送格式约定，用于所述光电网系统内设备与设备之间的信息传输和交换，还用于实现所述能源流、信息流、传感流的传输、控制，还用于所述能源流、信息流、传感流的数字化管理,还用于设备的控制和管理；

所述光电网软件还包括光电网终端软件，所述光电网终端软件用于所述能单元设备、信单元设备、感单元设备相互之间的通信和数据交换，还用于所述能单元设备、信单元设备、感单元设备与所述脑单元设备之间的通信和数据交换，还用于所述光电网开关柜装置的数据运算、存储、分析、输入、输出，还用于所述光电网开关柜装置通信，还用于所述光电网开关柜装置的传感监测、控制和管理；

所述光电网规约包括起始字段、结束字段、数据字段，所述数据字段包括目的地址段、来源地址段、帧类型字段、帧长字段、帧号字段、数据净核字段、帧校验字段；所述起始字段用于接收是判断规约的起始位置，目的地址段用于接收端判断是否属于自己的数据，来源数据段用于知道数据的来源，帧类型字段用于判断本帧数据的类型，帧号字段用于判断是单一帧还是连续帧中的第几帧，数据净核字段存放有效数据，帧校验字段用于判断传输数据有误错误，结束字段用于判断是否还有后续帧；所述帧类型为能源类型帧、信息类型帧、传感类型帧；

所述帧定义如下，字头或起始字节，f6和28各三个，即f6f6f6282828，6个字节；目的地址128位，支持ipv6，16个字节；来源地址128位，支持ipv6，16个字节；帧类型2个字节，分为能类型、信类型、感类型，细分为命令类型和数据类型；帧长2个字节；帧号1个字节；数据净核；帧校验4个字节crc32；帧结束符f0或0f，1个字节；

所述帧类型是，第一字节第一位为能类型命令位，第二位为能类型数据位，第三位为信类型命令位，第四位为信类型数据位，第五位为感类型命令位，第六位为感类型数据位，另一字节为本字节类型的扩展，扩展后对应相应的数据长度，1代表16字节，2代表32字节；较长数据需要分帧传送，通过设置帧号，以示连续；校验和是为验证数据传输中有无错误；帧结束符用于数据分帧时，区分还有无后续分帧f0本帧结束，0f还有后续；数据帧净核长度控制在500字节以内；

所述能源流是电子流，用于驱动用电设备做功，或是光子流，用于驱动光设备做功；

所述信息流和所述传感流是光信号流，用于承载通信信息或传感信息，还用于所述能单元设备与所述信单元设备与所述感单元设备之间的信息传递与交换。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明，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发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。