專利名稱：一種智能抽屜開關(guān)柜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于輸配電及軟件系統(tǒng)自動(dòng)診斷技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種智能抽屜開關(guān)柜。
背景技術(shù)：
抽屜式開關(guān)柜由于具有操作簡單、動(dòng)作安全可靠、檢修維護(hù)方面等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于企業(yè)配電所，采用抽屜式開關(guān)柜的最大優(yōu)點(diǎn)是一個(gè)回路的故障不會(huì)波及另一回路，一個(gè)抽屜故障可用備用抽屜隨時(shí)更換，每種規(guī)格的回路都要有備用抽屜，停電時(shí)間短，連續(xù)供電效果好，布置較緊湊。一般來說，每臺(tái)柜有較多的出線回路，這樣所用柜子數(shù)量較少，低壓配電所占地面積較小，外形美觀，防護(hù)等級(jí)高，安全可靠，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。但當(dāng)開關(guān)柜出現(xiàn)故障時(shí)，往往需要人員去更換備用抽屜，這樣既浪費(fèi)人力，而且更換過程 中還存在安全隱患，人為更換過程中可能影響到其它路的停電。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)對(duì)智能開關(guān)柜的要求，提高開關(guān)柜出現(xiàn)故障時(shí)的更換效率，本發(fā)明提供了一種自動(dòng)換電的智能抽屜開關(guān)柜。所述技術(shù)方案如下一種智能抽屜開關(guān)柜，包括多個(gè)抽屜柜和備用抽屜柜，還包括換電控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)換開關(guān)和步進(jìn)電機(jī)，所述換電控制系統(tǒng)與所述步進(jìn)電機(jī)連接，用于接收上位機(jī)指令并控制所述步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，所述轉(zhuǎn)換開關(guān)與所述步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子連接；所述轉(zhuǎn)換開關(guān)包括內(nèi)圈和外圈，所述外圈上分布有多組銅芯，所述銅芯與所述抽屜柜的出線接口一一對(duì)應(yīng)連接，所述轉(zhuǎn)換開關(guān)的內(nèi)圈設(shè)有與所述備用抽屜柜的出線接口相連接的內(nèi)圈銅芯片；通過控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)角使所述內(nèi)圈銅芯片旋轉(zhuǎn)至故障抽屜柜，使所述內(nèi)圈銅芯片與故障抽屜的出線接口相連。所述換電控制系統(tǒng)包括DSP ;RS232串口單元，與所述DSP連接，且與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)雙向通信，其接收上位機(jī)的控制指令；電機(jī)控制接口，與所述DSP連接，用于輸出上位機(jī)的控制脈沖信號(hào)和方向信號(hào)；驅(qū)動(dòng)模塊，與所述電機(jī)控制接口連接，用于將所接收的控制脈沖和方向信號(hào)轉(zhuǎn)換成各電機(jī)轉(zhuǎn)角和方向控制信號(hào)；光電編碼器，與所述步進(jìn)電機(jī)連接，用于測量各步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角；I/O單元，與所述DSP連接，用于采集所述光電編碼器測角信號(hào)；光電隔離模塊，對(duì)所述光電編碼器測角信號(hào)與所述DSP進(jìn)行光電隔離；電源單元，為所述步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器以及所述光電編碼器提供直流電源。進(jìn)一步地，所述的智能抽屜開關(guān)柜還包括機(jī)械特性在線檢測單元，用于對(duì)各抽屜柜分、合閘時(shí)表征機(jī)械部分的運(yùn)行狀況的行程信號(hào)、分合閘線圈電流信號(hào)和傳動(dòng)軸振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行檢測和預(yù)處理；絕緣在線檢測單元，用于對(duì)表征各抽屜柜絕緣狀況的漏電信號(hào)和超聲波信號(hào)進(jìn)行檢測和預(yù)處理；溫濕度檢測單元，用于對(duì)各抽屜柜內(nèi)的一次設(shè)備接線端子和各抽屜柜內(nèi)部進(jìn)行溫度檢測；智能測控單元，用于對(duì)各抽屜柜內(nèi)主回路的電壓、電流信號(hào)進(jìn)行檢測和預(yù)處理，并將檢測信號(hào)送至所述智能測控單元內(nèi)的模擬脫扣電路；智能監(jiān)控單元，分別與所述機(jī)械特性在線檢測單元、絕緣在線檢測單元、溫濕度檢測單元及智能測控單元的輸出端連接，用于對(duì)采集來的主回路電量信息、抽屜柜內(nèi)一次設(shè)備局部放電信息、開關(guān)設(shè)備機(jī)械特性信息、開關(guān)柜環(huán)境信息及智能測控單元傳送的開關(guān)設(shè)
備開關(guān)量信息進(jìn)行信息處理；主站監(jiān)控系統(tǒng)，用于對(duì)所述智能監(jiān)控單元傳來的各抽屜柜狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行處理，并給出抽屜柜狀態(tài)評(píng)估，并適時(shí)修正基于風(fēng)險(xiǎn)聚類的閾值及專家系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。 系統(tǒng)電源單元，用于向上述各單元及站控層監(jiān)控系統(tǒng)提供電源。所述智能測控單元包括電壓信號(hào)調(diào)理模塊、電流信號(hào)調(diào)理模塊、模擬脫扣電路和分合閘模塊，其中電壓信號(hào)調(diào)理模塊、電流信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端分別接各抽屜柜一次設(shè)備的輸出端，分合閘模塊與各抽屜柜一次設(shè)備雙向通信，電流信號(hào)調(diào)理模塊的一個(gè)輸出端串接模擬脫扣電路后接分合閘模塊的輸入端，電流信號(hào)調(diào)理模塊的另一個(gè)輸出端和電壓信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端分別接智能監(jiān)控單元的輸入端，分合閘模塊與智能監(jiān)控單元雙向通 目。所述的智能抽屜開關(guān)柜還包括人機(jī)界面單元，與所述智能監(jiān)控單元連接，用于對(duì)所述智能監(jiān)控單元的參數(shù)進(jìn)行查詢和調(diào)整，及對(duì)抽屜柜當(dāng)前狀態(tài)和故障記錄進(jìn)行顯示及故障的聲光報(bào)警。所述的智能抽屜開關(guān)柜還包括視頻監(jiān)控單元，分別與人機(jī)界面單元和各所述抽屜柜連接，用于對(duì)抽屜柜內(nèi)一次設(shè)備進(jìn)行視頻信息采集，所述人機(jī)界面單元對(duì)所述視頻監(jiān)控單元所采集的視頻信息進(jìn)行就地顯示。所述的智能抽屜開關(guān)柜還包括抽屜柜柜內(nèi)環(huán)境控制單元，用于對(duì)各抽屜柜內(nèi)的溫濕度進(jìn)行控制。所述的智能抽屜開關(guān)柜還包括網(wǎng)絡(luò)通信單元，用于所述主站監(jiān)控系統(tǒng)與上級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行信息的互聯(lián)。所述的智能抽屜開關(guān)柜還包括載波通信單元，用于所述人機(jī)界面單元與抽屜柜負(fù)載側(cè)進(jìn)行信息互聯(lián)。本發(fā)明所提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是在實(shí)現(xiàn)常規(guī)開關(guān)柜多抽屜結(jié)構(gòu)、動(dòng)作安全可靠、檢修維護(hù)方面等優(yōu)點(diǎn)的配電基礎(chǔ)之上，增加一種自動(dòng)換電裝置。并且具有設(shè)備的狀態(tài)評(píng)估、檢修報(bào)告功能和視頻監(jiān)視功能，并且增加了一次設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)上傳功能，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程集中實(shí)時(shí)監(jiān)控、調(diào)度和分層分級(jí)管理，取代了傳統(tǒng)配電系統(tǒng)人工化的工作模式，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程監(jiān)視，以及故障預(yù)警、故障診斷，故障時(shí)自動(dòng)恢復(fù)工作的效果。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是智能開關(guān)柜的整體結(jié)構(gòu)圖；圖2是智能開關(guān)柜的硬件結(jié)構(gòu)圖；圖3是智能轉(zhuǎn)換開關(guān)的硬件接線圖；圖4是人機(jī)界面顯示軟件流程圖；圖5是換電控制系統(tǒng)控制步進(jìn)電機(jī)工作硬件結(jié)構(gòu)圖；圖6是智能轉(zhuǎn)接開關(guān)軟件工作流程圖。圖中1-電機(jī)轉(zhuǎn)子；2-銅芯；3-內(nèi)圈銅芯片。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。本發(fā)明提出一種自動(dòng)換電的智能開關(guān)柜，在實(shí)現(xiàn)常規(guī)開關(guān)柜多抽屜結(jié)構(gòu)、動(dòng)作安全可靠、檢修維護(hù)方面等優(yōu)點(diǎn)的配電基礎(chǔ)之上，增加一種自動(dòng)換電裝置。并且具有設(shè)備的狀態(tài)評(píng)估、檢修報(bào)告功能和視頻監(jiān)視功能，并且增加了一次設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)上傳功能，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程集中實(shí)時(shí)監(jiān)控、調(diào)度和分層分級(jí)管理，取代了傳統(tǒng)配電系統(tǒng)人工化的工作模式，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程監(jiān)視，以及故障預(yù)警、故障診斷，故障時(shí)自動(dòng)恢復(fù)工作的效果。 遠(yuǎn)程監(jiān)視通過總線通訊，將從站(智能控制器、智能化儀表、斷路器、隔離開關(guān)、可控硅、投切電容器等)反饋到主站，主站系統(tǒng)根據(jù)反饋的信息，建立狀態(tài)數(shù)據(jù)庫，所有信息都將會(huì)存庫，同時(shí)建立狀態(tài)曲線圖，及時(shí)的反饋設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。故障預(yù)警系統(tǒng)根據(jù)開關(guān)柜設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)曲線圖走勢，及時(shí)的評(píng)價(jià)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的走勢曲線與歷史曲線有偏離時(shí)，發(fā)出警告信息，并根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行曲線，評(píng)價(jià)設(shè)備的健康指數(shù)、故障次數(shù)、使用年限等信息，及時(shí)的預(yù)警設(shè)備狀態(tài)，做到未雨綢繆。故障診斷當(dāng)開關(guān)柜出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測裝置反饋的信息，快速的判斷出是那個(gè)設(shè)備的故障，或者最可能是那些設(shè)備的故障，從而達(dá)到快速診斷的效果。故障解除當(dāng)開關(guān)柜某一個(gè)抽屜柜出現(xiàn)故障，而導(dǎo)致該路停止供電時(shí)，或者該路短路導(dǎo)致總隔離開關(guān)斷開而使其他正常抽屜柜也斷電時(shí)，主站專家系統(tǒng)會(huì)依據(jù)故障前5秒掃描的電壓、電流、功率以及溫度的曲線圖，來判斷是哪一個(gè)抽屜柜出現(xiàn)故障，這時(shí)候系統(tǒng)會(huì)提醒控制芯片DSP發(fā)出信號(hào)，來斷開故障路的斷路器，合閘隔離開關(guān)，恢復(fù)其他正常抽屜柜的供電，同時(shí)CPLD接受DSP發(fā)出的命令，開始控制步進(jìn)電機(jī)工作，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度到達(dá)故障抽屜柜設(shè)定的角度時(shí)，觸發(fā)繼電器工作，使轉(zhuǎn)接開關(guān)的內(nèi)圈銅芯片伸出，使備用抽屜柜的出線接口與故障柜的出線接口相連接，連接后故障抽屜柜的用電由備用抽屜柜提供，備用抽屜的電流由于專用開關(guān)的作用不會(huì)倒流到故障抽屜柜，這樣整個(gè)系統(tǒng)能快速、準(zhǔn)確、安全的供電。用戶供電可以快速恢復(fù)，而且出現(xiàn)故障的抽屜柜的序號(hào)和初步診斷故障類型，將以紅色警告的字體出現(xiàn)在控制室人機(jī)界面上和遠(yuǎn)程客戶端系統(tǒng)界面窗口，提醒工作人員對(duì)故障抽屜柜進(jìn)行維修，當(dāng)維修好后，系統(tǒng)根據(jù)負(fù)荷量，在選擇用電最少時(shí)，把備用抽屜的線路切換到修好的抽屜柜上，即系統(tǒng)對(duì)智能轉(zhuǎn)接開關(guān)的繼電器進(jìn)行復(fù)位，轉(zhuǎn)接開關(guān)內(nèi)圈回到初始位置。完成 一次對(duì)故障的解除，本發(fā)明增加智能轉(zhuǎn)接開關(guān)后，系統(tǒng)全智能化換電，相比于傳統(tǒng)的故障解除(故障后，工作人員需到現(xiàn)場更換抽屜柜，既把備用抽屜柜與故障柜更換，完成搶修)大大減少故障斷電時(shí)間，避免了人員換電時(shí)觸電的危險(xiǎn)，增加了系統(tǒng)的可靠性。智能抽屜開關(guān)柜包括智能開關(guān)柜控制單元、溫濕度檢測單元、智能測控單元、機(jī)械特性在線檢測單元、局部放電在線檢測單元、視頻監(jiān)視單元、抽屜柜柜內(nèi)環(huán)境控制單元、人機(jī)界面單元、主站監(jiān)控系統(tǒng)、系統(tǒng)電源單元、網(wǎng)絡(luò)通信單元，其中一次設(shè)備的輸出端分別與溫濕度檢測單元、機(jī)械特性在線檢測單元、局部放電在線檢測單元和視頻監(jiān)視單元的輸入端連接，一次設(shè)備同時(shí)與智能控制單元和總線通訊單元雙向通信，溫濕度檢測單元、機(jī)械特性在線監(jiān)測單元和局部放電在線監(jiān)測單元的輸出端分別與智能開關(guān)柜監(jiān)控單元的輸入端相連，抽屜柜內(nèi)環(huán)境控制單元的輸入端和智能開關(guān)柜監(jiān)控單元的輸出端相連，智能測控單元、人機(jī)界面單元和主站監(jiān)控系統(tǒng)分別與智能開關(guān)柜監(jiān)控單元雙向通信，視頻監(jiān)視單元的輸出端和人機(jī)界面單元的輸入端相連，載波通信單元與人機(jī)界面單元雙向通信，主站監(jiān)控系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)通信單元雙向通信，系統(tǒng)電源單元向智能開關(guān)柜監(jiān)控單元、溫濕度檢測單元、智能測控單元、機(jī)械特性在線監(jiān)測單元、局部放電在線監(jiān)測單元、視頻監(jiān)視單元、抽屜柜內(nèi)環(huán)境控制單元、人機(jī)界面單元、主站監(jiān)控系統(tǒng)、系統(tǒng)電源單元和載波通信單元提供電源。其中的換電控制系統(tǒng)采用DSP控制。設(shè)備具有高效快速的處理能力和強(qiáng)大的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，所述的換電模塊通過接收系統(tǒng)命令控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，而電機(jī)的轉(zhuǎn)子連接轉(zhuǎn)換開關(guān)，這種轉(zhuǎn)換開關(guān)分為內(nèi)外兩圈，外圈分為N組銅芯分別連接N個(gè)抽屜柜的出線接口，每一組銅芯有3個(gè)相互絕緣的銅芯片組成，銅芯片外端分別接抽屜柜出線接口的A、B、C三相。而內(nèi)圈中心連接電機(jī)轉(zhuǎn)子，內(nèi)圈外延有內(nèi)槽，槽內(nèi)有3個(gè)內(nèi)圈銅芯片，與備用抽屜柜的出線接口三相相連，內(nèi)圈銅芯片之間相互絕緣。這種換電控制系統(tǒng)隨時(shí)接受上位機(jī)及系統(tǒng)命令，控制抽屜柜故障時(shí)自動(dòng)換電。智能測控單元包括電壓信號(hào)調(diào)理模塊、電流信號(hào)調(diào)理模塊、模擬脫扣電路和分合閘模塊，其中電壓信號(hào)調(diào)理模塊、電流信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端分別接一次設(shè)備的輸出端，分合閘模塊與一次設(shè)備雙向通信，電流信號(hào)調(diào)理模塊的一個(gè)輸出端串接模擬脫扣電路后接分合閘模塊的輸入端，電流信號(hào)調(diào)理模塊的另一個(gè)輸出端和電壓信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端分別接智能開關(guān)柜監(jiān)控單元的輸入端，分合閘模塊與智能開關(guān)柜監(jiān)控單元雙向通信。智能抽屜柜的運(yùn)行方法如下智能開關(guān)柜監(jiān)控單元，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)采集來的主回路電量信息、開關(guān)柜內(nèi)一次設(shè)備局部放電信息、開關(guān)設(shè)備機(jī)械特性信息、開關(guān)柜環(huán)境信息及智能測控單元傳送的開關(guān)設(shè)備開關(guān)量信息進(jìn)行進(jìn)一步信息處理以及實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的保護(hù)、對(duì)開關(guān)柜的漏電保護(hù)和將相關(guān)信息上傳至主站監(jiān)控系統(tǒng)；將主站監(jiān)控系統(tǒng)傳來的開關(guān)柜狀態(tài)信息及檢修報(bào)告信息轉(zhuǎn)發(fā)至人機(jī)界面單元并產(chǎn)生必要的開關(guān)設(shè)備動(dòng)作信息及閾值修正；用于對(duì)從人機(jī)界面單元傳送來的設(shè)定參數(shù)進(jìn)行配置；用于對(duì)開關(guān)柜的控制部分、柜內(nèi)環(huán)境控制單元進(jìn)行符合閉鎖要求的開關(guān)量控制；用于對(duì)人機(jī)界面單元和主站監(jiān)控系統(tǒng)按指定協(xié)議進(jìn)行信息通信。溫濕度檢測單元，用于對(duì)必要的一次設(shè)備接線端子和開關(guān)柜內(nèi)部進(jìn)行溫度檢測，對(duì)開關(guān)柜內(nèi)部進(jìn)行適度檢測；智能測控單元，用于對(duì)開關(guān)柜內(nèi)主回路的電壓、電流信號(hào)進(jìn)行檢測和預(yù)處理，并將檢測信號(hào)送至智能開關(guān)柜監(jiān)控單元和本單元內(nèi)的模擬脫扣電路，必要時(shí)模擬脫扣電路產(chǎn)生分閘信號(hào)作用于本單元的分合閘模塊，對(duì)開關(guān)設(shè)備發(fā)出分閘操作命令，對(duì)開關(guān)柜內(nèi)開關(guān)設(shè)備的分、合閘回路控制信號(hào)進(jìn)行輸出，對(duì)開關(guān)設(shè)備發(fā)出分、合閘操作命令，將柜內(nèi)開關(guān)設(shè)備輔助觸點(diǎn)信息傳送給智能開關(guān)柜監(jiān)控單元；
機(jī)械特性在線檢測單元，用于對(duì)在開關(guān)設(shè)備分、合閘時(shí)表征機(jī)械部分的運(yùn)行狀況的行程信號(hào)、分合閘線圈電流信號(hào)和傳動(dòng)軸振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行檢測和預(yù)處理，并將檢測信號(hào)送至智能開關(guān)柜監(jiān)控單元；絕緣在線檢測單元，用于對(duì)表征開關(guān)柜絕緣狀況的漏電信號(hào)和超聲波信號(hào)進(jìn)行檢測和預(yù)處理，并將檢測信號(hào)送至智能開關(guān)柜監(jiān)控單元；視頻監(jiān)控單元，用于對(duì)開關(guān)柜內(nèi)一次設(shè)備進(jìn)行視頻信息采集；抽屜柜柜內(nèi)環(huán)境控制單元，用于對(duì)開關(guān)柜內(nèi)的溫濕度進(jìn)行控制，通過風(fēng)機(jī)與加熱器來實(shí)現(xiàn)其功能；人機(jī)界面單元，用于對(duì)智能開關(guān)柜監(jiān)控單元設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行查詢和調(diào)整，用于對(duì)開關(guān)設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)和故障記錄進(jìn)行顯示及故障的聲光報(bào)警，用于對(duì)視頻監(jiān)視單元采集的視頻信息進(jìn)行就地顯示，用于對(duì)載波通信單元傳送來的負(fù)載端智能用電設(shè)備信息進(jìn)行顯示；主站監(jiān)控系統(tǒng)，用于對(duì)智能開關(guān)柜監(jiān)控單元傳來的開關(guān)柜狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行處理，并給出開關(guān)柜狀態(tài)評(píng)估，適時(shí)修正基于風(fēng)險(xiǎn)聚類的閾值及專家系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫；系統(tǒng)電源單元，用于向系統(tǒng)二次回路涉及的各模塊提供電源；網(wǎng)絡(luò)通信單元，用于主站監(jiān)控系統(tǒng)與上級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行信息的互聯(lián)；載波通信單元，用于人機(jī)界面單元與開關(guān)柜負(fù)載側(cè)遠(yuǎn)端智能用電負(fù)載進(jìn)行信息互聯(lián)。智能柜監(jiān)控單元的處理器選用高檔DSP和大容量CPLD等器件，并具有CAN通信接口、RS485串行通信接口與主站監(jiān)控系統(tǒng)互連。主站監(jiān)控系統(tǒng)，采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)加相關(guān)軟件來實(shí)現(xiàn)，記錄有開關(guān)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)庫和故障診斷專家?guī)?，用于?duì)開關(guān)設(shè)備狀態(tài)信息進(jìn)行處理和狀態(tài)識(shí)別并產(chǎn)生相應(yīng)的檢修報(bào)告，通過RS485總線、以太網(wǎng)或CAN總線與智能控制單元和智能檢測單元進(jìn)行通信。智能開關(guān)柜整體結(jié)構(gòu)圖如圖I所示。圖2是智能開關(guān)柜的硬件結(jié)構(gòu)圖，智能檢測單元，用于對(duì)開關(guān)柜內(nèi)主回路的電壓、電流信號(hào)進(jìn)行檢測和預(yù)處理，并將檢測信號(hào)送至智能開關(guān)柜的控制單元和本單元的模擬脫扣電路產(chǎn)生分閘信號(hào)作用于本單元的分合閘模塊，對(duì)開關(guān)設(shè)備發(fā)出分閘操作指令，對(duì)開關(guān)柜內(nèi)開關(guān)設(shè)備的分、合閘回路控制信號(hào)進(jìn)行輸出，對(duì)開關(guān)設(shè)備發(fā)出分、合閘操作命令，將柜內(nèi)開關(guān)設(shè)備輔助觸點(diǎn)信息傳送給智能開關(guān)柜監(jiān)控單元。其中溫濕度監(jiān)測單元，采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的方式采集數(shù)據(jù)，克服接觸式溫度傳感器，測量主回路溫度時(shí)不同電位絕緣困難的問題和紅外非接觸式傳感器受柜內(nèi)空氣狀況條件影響大的缺點(diǎn)。局部放電監(jiān)測單元采用超聲波接收器布置在抽屜柜的殼體上，根據(jù)柜內(nèi)超聲波狀況進(jìn)行檢測柜內(nèi)放電情況。局部放 電監(jiān)測器采用英國HVPD公司的便攜式及在線檢測產(chǎn)品HVPDLongshotTM可對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線局放監(jiān)測，以判斷高壓設(shè)備的絕緣情況，有效的預(yù)防供電事故的發(fā)生。HVPD LongshotTM配備了 HFTC (高頻電流)、TEV (瞬態(tài)對(duì)地電壓)、和超聲波(AA信號(hào))3種傳感器，可同步獲取局放信號(hào)。系統(tǒng)具有較高的采樣率和測試帶寬，能夠高速獲取數(shù)據(jù)，并通過“響應(yīng)識(shí)別”和“優(yōu)先偵測”軟件以及波形識(shí)別功能，有效區(qū)分并消除局放干擾。系統(tǒng)可對(duì)運(yùn)行電纜進(jìn)行局放監(jiān)測并定位，根據(jù)測試結(jié)果，有針對(duì)性地對(duì)局放嚴(yán)重的電纜進(jìn)行振蕩波局放測試，大量減少停電概率，并將故障信息通過通訊接口上傳到上位機(jī)顯示。如圖3所示智能換電單元采用最新發(fā)明的抽屜柜智能換電開關(guān)，這種開關(guān)有多種型號(hào)，分有4路、6路、8路轉(zhuǎn)接接口，根據(jù)抽屜柜的結(jié)構(gòu)不同選擇不同的開關(guān)類型，采用DSP與CPLD聯(lián)合控制，通過步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度，來選擇換電抽屜，從而能快速、穩(wěn)定的恢復(fù)供電，大大減少用戶停電時(shí)間，全智能換電提高了開關(guān)柜運(yùn)行的可靠性。抽屜柜柜內(nèi)環(huán)境控制單元采用通風(fēng)機(jī)和電加熱器的方法來實(shí)現(xiàn)抽屜柜內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)。人機(jī)界面單元，采用DSP控制液晶顯示屏的結(jié)構(gòu)。軟件流程圖4所示KY系列智能液晶終端在正常運(yùn)行時(shí)，輪流顯示3屏巡檢數(shù)據(jù)，液晶的翻屏自動(dòng)進(jìn)行，翻屏的時(shí)間間隔由定時(shí)器控制實(shí)現(xiàn)。當(dāng)有故障出現(xiàn)時(shí)，液晶顯示故障類型，為了方便維修人員進(jìn)行處理故障處理，故障報(bào)警的顯示直到故障解除為止，才恢復(fù)巡檢數(shù)據(jù)的顯示。圖5所示的是換電控制系統(tǒng)控制步進(jìn)電機(jī)工作硬件結(jié)構(gòu)圖，(I) RS232串口單元通過串行通信接口( SCI)從上位PC機(jī)讀取控制指令，以及向上位PC機(jī)發(fā)送測角信號(hào)。(2 )電源單元為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器以及光電編碼器提供直流電源。(3) I/O單元該模塊主要采集光電編碼器測角信號(hào)。(4)電機(jī)控制接口 由該接口輸出控制脈沖信號(hào)和方向信號(hào)給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。(5)光電隔離模塊對(duì)光電編碼器測角信號(hào)與DSP進(jìn)行光電隔離。(6)驅(qū)動(dòng)模塊由電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組成，負(fù)責(zé)把控制脈沖和方向信號(hào)轉(zhuǎn)換成各電機(jī)轉(zhuǎn)角和方向控制信號(hào)。圖6是智能轉(zhuǎn)接開關(guān)軟件工作流程圖，當(dāng)某一抽屜柜出現(xiàn)故障時(shí)，軟件系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)反饋信息，讓電機(jī)開始工作，切換到對(duì)應(yīng)的故障抽屜柜備用接口，然后伸出內(nèi)圈銅芯片，使備用柜的用電與故障抽屜的出線接口相連，完成對(duì)用戶的快速恢復(fù)供電。改系統(tǒng)性能可靠、切換無涌流，對(duì)故障抽屜和其他抽屜無電壓沖擊，真正實(shí)現(xiàn)了快速，安全的自動(dòng)換電技術(shù)，使得開關(guān)柜的智能化技術(shù)又有了新的方向。上述本發(fā)明實(shí)施例序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種智能抽屜開關(guān)柜，包括多個(gè)抽屜柜和備用抽屜柜，其特征在于，還包括換電控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)換開關(guān)和步進(jìn)電機(jī)，所述換電控制系統(tǒng)與所述步進(jìn)電機(jī)連接，用于接收上位機(jī)指令并控制所述步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，所述轉(zhuǎn)換開關(guān)與所述步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子連接；所述轉(zhuǎn)換開關(guān)包括內(nèi)圈和外圈，所述外圈上分布有多組銅芯，所述銅芯與所述抽屜柜的出線接ロ一一對(duì)應(yīng)連接，所述轉(zhuǎn)換開關(guān)的內(nèi)圈設(shè)有與所述備用抽屜柜的出線接ロ相連接的內(nèi)圈銅芯片；通過控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)角使所述內(nèi)圈銅芯片旋轉(zhuǎn)至故障抽屜柜，使所述內(nèi)圈銅芯片與故障抽屜的出線接ロ相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能抽屜開關(guān)柜，其特征在于，所述換電控制系統(tǒng)包括 DSP ； RS232串ロ單元，與所述DSP連接，且與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)雙向通信，其接收上位機(jī)的控制指令； 電機(jī)控制接ロ，與所述DSP連接，用于輸出上位機(jī)的控制脈沖信號(hào)和方向信號(hào)； 驅(qū)動(dòng)模塊，與所述電機(jī)控制接ロ連接，用于將所接收的控制脈沖和方向信號(hào)轉(zhuǎn)換成各電機(jī)轉(zhuǎn)角和方向控制信號(hào)； 光電編碼器，與所述步進(jìn)電機(jī)連接，用于測量各步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角； I/O単元，與所述DSP連接，用于采集所述光電編碼器測角信號(hào)； 光電隔離模塊，對(duì)所述光電編碼器測角信號(hào)與所述DSP進(jìn)行光電隔離； 電源單元，為所述步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器以及所述光電編碼器提供直流電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能抽屜開關(guān)柜，其特征在于，還包括 機(jī)械特性在線檢測単元，用于對(duì)各抽屜柜分、合閘時(shí)表征機(jī)械部分的運(yùn)行狀況的行程信號(hào)、分合閘線圈電流信號(hào)和傳動(dòng)軸振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行檢測和預(yù)處理； 絕緣在線檢測単元，用于對(duì)表征各抽屜柜絕緣狀況的漏電信號(hào)和超聲波信號(hào)進(jìn)行檢測和預(yù)處理； 溫濕度檢測單元，用于對(duì)各抽屜柜內(nèi)的一次設(shè)備接線端子和各抽屜柜內(nèi)部進(jìn)行溫度檢測； 智能測控單元，用于對(duì)各抽屜柜內(nèi)主回路的電壓、電流信號(hào)進(jìn)行檢測和預(yù)處理，并將檢測信號(hào)送至所述智能測控單元內(nèi)的模擬脫扣電路； 智能監(jiān)控單元，分別與所述機(jī)械特性在線檢測単元、絕緣在線檢測単元、溫濕度檢測單元及智能測控單元的輸出端連接，用于對(duì)采集來的主回路電量信息、抽屜柜內(nèi)一次設(shè)備局部放電信息、開關(guān)設(shè)備機(jī)械特性信息、開關(guān)柜環(huán)境信息及智能測控單元傳送的開關(guān)設(shè)備開關(guān)量信息進(jìn)行信息處理； 站控層監(jiān)控系統(tǒng)，用于對(duì)所述智能監(jiān)控單元傳來的各抽屜柜狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行處理，并給出抽屜柜狀態(tài)評(píng)估，并適時(shí)修正基于風(fēng)險(xiǎn)聚類的閾值及專家系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫。
系統(tǒng)電源単元，用于向上述各単元及站控層監(jiān)控系統(tǒng)提供電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能抽屜開關(guān)柜，其特征在干， 所述智能測控單元包括電壓信號(hào)調(diào)理模塊、電流信號(hào)調(diào)理模塊、模擬脫扣電路和分合閘模塊，其中電壓信號(hào)調(diào)理模塊、電流信號(hào)調(diào)理模塊的輸入端分別接各抽屜柜一次設(shè)備的輸出端，分合閘模塊與各抽屜柜一次設(shè)備雙向通信，電流信號(hào)調(diào)理模塊的ー個(gè)輸出端串接模擬脫扣電路后接分合閘模塊的輸入端，電流信號(hào)調(diào)理模塊的另ー個(gè)輸出端和電壓信號(hào)調(diào)理模塊的輸出端分別接智能監(jiān)控單元的輸入端，分合閘模塊與智能監(jiān)控單元雙向通信。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的智能抽屜開關(guān)柜，其特征在于，還包括 人機(jī)界面単元，與所述智能監(jiān)控單元連接，用于對(duì)所述智能監(jiān)控單元的參數(shù)進(jìn)行查詢和調(diào)整，及對(duì)抽屜柜當(dāng)前狀態(tài)和故障記錄進(jìn)行顯示及故障的聲光報(bào)警。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能抽屜開關(guān)柜，其特征在于，還包括 視頻監(jiān)控單元，分別與人機(jī)界面単元和各所述抽屜柜連接，用于對(duì)抽屜柜內(nèi)一次設(shè)備進(jìn)行視頻信息采集，所述人機(jī)界面單元對(duì)所述視頻監(jiān)控單元所采集的視頻信息進(jìn)行就地顯/Jn ο
7.根據(jù)權(quán)利要求3-6任一所述的智能抽屜開關(guān)柜，其特征在于，還包括 抽屜柜柜內(nèi)環(huán)境控制單元，用于對(duì)各抽屜柜內(nèi)的溫濕度進(jìn)行控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求3-7任一所述的智能抽屜開關(guān)柜，其特征在于，還包括 網(wǎng)絡(luò)通信単元，用于所述站控層監(jiān)控系統(tǒng)與上級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行信息的互聯(lián)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2-8任一所述的智能抽屜開關(guān)柜，其特征在于，還包括 載波通信単元，用于所述人機(jī)界面単元與抽屜柜負(fù)載側(cè)進(jìn)行信息互聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種智能抽屜開關(guān)柜，包括多個(gè)抽屜柜和備用抽屜柜，還包括換電控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)換開關(guān)和步進(jìn)電機(jī)，所述換電控制系統(tǒng)與所述步進(jìn)電機(jī)連接，用于接收上位機(jī)指令并控制所述步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，所述轉(zhuǎn)換開關(guān)與所述步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子連接；所述轉(zhuǎn)換開關(guān)包括內(nèi)圈和外圈，所述外圈上分布有多組銅芯，所述銅芯與所述抽屜柜的出線接口一一對(duì)應(yīng)連接，所述轉(zhuǎn)換開關(guān)的內(nèi)圈設(shè)有與所述備用抽屜柜的出線接口相連接的內(nèi)圈銅芯片；通過控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)角使所述內(nèi)圈銅芯片旋轉(zhuǎn)至故障抽屜柜，使所述內(nèi)圈銅芯片與故障抽屜的出線接口相連，通過設(shè)置換電控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)換開關(guān)和步進(jìn)電機(jī)，可遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)對(duì)智能開關(guān)柜的要求，提高開關(guān)柜出現(xiàn)故障時(shí)的更換效率。
文檔編號(hào)H02B11/173GK102868221SQ201210336708
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月13日
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