一种断路器机构箱温湿度控制装置及统一监控系统的制作方法

本实用新型涉及断路器机构箱内部环境监控技术领域，具体涉及一种断路器机构箱温湿度控制装置及统一监控系统。

背景技术：

高压断路器作为电力系统重要的一次设备，对于机构箱内部的温湿度有着严格要求。以高压真空断路器为例，其使用环境温度多数标称都为－30℃～+40℃。在实际使用过程中，当环境气温较低时，断路器传动机构的摩擦力明显增大，常温情况下断路器的分、合闸操作力显然克服不了低气温时机构的摩擦力，导致分、合闸不能到位。假如此时开断、关合故障电流，势必会造成断路器异常，甚至爆炸。所以为了保证高压断路器的安全运行，需要在断路器机构箱内部安装一套温湿度控制装置，当机构箱内部的温度低于设定的温度下限时，该装置会自动启动加热板对机构箱内部进行加热，当机构箱内部的湿度高于设定的湿度上限时，该装置会自动启动排湿风扇对机构箱内部进行驱潮，从而保障断路器安全运行。

目前市面上的高压断路器温湿度控制装置虽然可以通过设定的温湿度让装置自动启停，但是依然存在以下问题：

1、自动化程度低，不能实现故障的自我检测：当装置发生故障时不能自动反应故障，只能依靠人工检查；最典型的就是接触加热板的线头经常脱落，必须依靠运行管理人员到现场检查才能发现。

2、不能实现统一监控，管理复杂：高压断路器数目繁多、分布分散，且每个温湿度控制装置都是相互独立运行，装置检查(或设定运行方式)时管理人员只能逐个机构箱去进行检查，工作量大而且容易漏检，管理难度大。

3、不能实现实时监控，对于高压断路器的安全运行构成威胁。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种断路器机构箱温湿度控制装置及统一监控系统，实现对断路器机构箱内温湿度控制装置的统一管理及其工作状态的实时监控。

为实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种断路器机构箱温湿度控制装置，包括加热板和排湿风扇，还包括：终端控制芯片及分别与所述终端控制芯片电连接的温度传感器、湿度传感器、终端天线及巴伦匹配电路、控制及故障检测电路，其中，

所述终端天线及巴伦匹配电路与装设在主控室的一协调主机无线连接，所述协调主机与装设在所述主控室的一监控电脑电连接；所述控制及故障检测电路包括加热控制及故障检测电路和/或排湿控制及故障检测电路，其中，

所述加热控制及故障检测电路包括：

加热控制电路，包括加热放大电路和设置在加热板供电回路上的第一继电器，所述加热放大电路的输入端与所述终端控制芯片电连接，输出端与所述第一继电器电连接；加热故障检测电路，包括第一比较器及设置在加热板供电回路上的第一电流变送器，所述第一电流变送器的输出端与所述第一比较器的输入端电连接，所述第一比较器的输出端与所述终端控制芯片电连接；

所述排湿控制及故障检测电路包括：

排湿控制电路，包括排湿放大电路和设置在排湿风扇供电回路上的第二继电器，所述排湿放大电路的输入端与所述终端控制芯片电连接，输出端与所述第二继电器电连接；排湿故障检测电路，包括第二比较器及设置在排湿板供电回路上的第二电流变送器，所述第二电流变送器的输出端与所述第二比较器的输入端电连接，所述第二比较器的输出端与所述终端控制芯片电连接。

优选地，所述终端天线及巴伦匹配电路包括设置在断路器机构箱的外表面上的外接天线，所述外接天线通过延长电缆与所述终端控制芯片电连接。

优选地，所述断路器机构箱温湿度控制装置，还包括无线信号放大电路或功率放大芯片，所述无线信号放大电路或功率放大芯片的输入端与所述终端控制芯片电连接，输出端与所述终端天线及巴伦匹配电路电连接。

优选地，所述终端控制芯片为ZigBee芯片。

一种断路器机构箱温湿度统一监控系统，包括协调主机、监控电脑及上述的断路器机构箱温湿度控制装置，其中，

所述协调主机和监控电脑皆装设在主控室中，所述协调主机与所述断路器机构箱温湿度控制装置无线连接，所述监控电脑与所述协调主机电连接；

所述协调主机用于将所述断路器机构箱温湿度控制装置发送的信息统一转发给所述监控电脑，以使所述监控电脑进行显示；所述协调主机还用于将运行管理人员通过监控电脑设置的控制参数统一转发给所述断路器机构箱温湿度控制装置。

优选地，所述协调主机包括协调主机控制芯片及与所述协调主机控制芯片电连接的协调主机天线及巴伦匹配电路和RS232接口电路，所述协调主机通过所述RS232接口电路与所述监控电脑电连接。

优选地，所述断路器机构箱温湿度统一监控系统，还包括路由器，所述路由器分别与所述断路器机构箱温湿度控制装置及协调主机无线连接，用于中转所述断路器机构箱温湿度控制装置与所述协调主机之间传输的无线信号。

优选地，所述路由器包括路由控制芯片及与所述路由控制芯片电连接的路由天线及巴伦匹配电路，所述路由天线及巴伦匹配电路分别与所述终端天线及巴伦匹配电路和协调主机天线及巴伦匹配电路无线连接。

优选地，同一电压等级变压设备区中安装的所述断路器机构箱温湿度控制装置为一组，同一组的断路器机构箱温湿度控制装置与一个或多个路由器无线连接；同一变电站或厂区的所有路由器与主控室中唯一一台协调主机无线连接，所述协调主机与主控室的一台监控电脑电连接；

所述路由器数量可根据所述断路器机构箱温湿度统一监控系统的网络拓扑结构进行灵活配置。

优选地，所述路由控制芯片和所述协调主机控制芯片皆为ZigBee芯片。

本实用新型采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：

由上述技术方案可知，本实用新型提供的这种断路器机构箱温湿度控制装置，根据温度传感器的输出信号，终端控制芯片判断断路器机构箱需要加热时，终端控制芯片控制第一继电器将加热板所在的供电回路接通，加热板开始加热；根据湿度传感器的输出信号，终端控制芯片判断断路器机构箱需要排湿时，终端控制芯片控制第二继电器将排湿风扇所在的供电回路接通，排湿风扇开始排湿，从而实现对断路器机构箱的加热和排湿。

第一电流变送器将加热回路的交流电流转变为直流电压信号，发送给终端控制芯片；第二电流变送器将排湿回路的交流电流转变为直流电压信号，发送给终端控制芯片，终端控制芯片判断加热回路和/或排湿回路中是否有电流通过，从而确定加热和/或排湿回路是否正常启动。

另外，由于本实用新型提供的这种断路器机构箱温湿度控制装置与装设在主控室的协调主机无线连接，协调主机又与监控电脑电连接，因此可以通过监测电脑实现对各个断路器机构箱温湿度控制装置的统一管理及其工作状态的实时监控。

再者，本实用新型提供的这种断路器机构箱温湿度监控系统，一方面可以对整个变电站(厂区)的所有断路器机构箱内部的温湿度控制装置实现实时监控，统一借助主控室的一台监控电脑完成，从而减少运行管理人员的工作量；另一方面可以对断路器机构箱内的加热和/或排湿回路进行自动检测，当加热和/或排湿回路不能正常启动时及时反映在监控电脑上，使运行管理人员第一时间发现故障，从而保障断路器的安全运行。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的一种断路器机构箱温湿度控制装置的内部结构示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的一种断路器机构箱温湿度统一监控系统的示意框图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

参见图1，本实用新型一实施例提供的一种断路器机构箱温湿度控制装置，包括加热板1和排湿风扇2，还包括：终端控制芯片3及分别与所述终端控制芯片3电连接的温度传感器4、湿度传感器5、终端天线及巴伦匹配电路6、控制及故障检测电路，其中，

所述终端天线及巴伦匹配电路6与装设在主控室的一协调主机无线连接，所述协调主机与装设在所述主控室的一监控电脑电连接；所述控制及故障检测电路包括加热控制及故障检测电路和/或排湿控制及故障检测电路，其中，

所述加热控制及故障检测电路包括：

加热控制电路，包括加热放大电路7和设置在加热板供电回路上的第一继电器8，所述加热放大电路7的输入端与所述终端控制芯片3电连接，输出端与所述第一继电器8电连接；加热故障检测电路，包括第一比较器9及设置在加热板供电回路上的第一电流变送器10，所述第一电流变送器10的输出端与所述第一比较器9的输入端电连接，所述第一比较器9的输出端与所述终端控制芯片3电连接；

所述排湿控制及故障检测电路包括：

排湿控制电路，包括排湿放大电路11和设置在排湿风扇供电回路上的第二继电器12，所述排湿放大电路11的输入端与所述终端控制芯片3电连接，输出端与所述第二继电器12电连接；排湿故障检测电路，包括第二比较器13及设置在排湿板供电回路上的第二电流变送器14，所述第二电流变送器14的输出端与所述第二比较器13的输入端电连接，所述第二比较器13的输出端与所述终端控制芯片3电连接。

需要说明的是，本实用新型提供的这种断路器机构箱温湿度控制装置，可以根据高压断路器应用的地域和环境的不同，对该装置进行有针对性的改造，例如海南省湿度较大而全年气温不会低于0℃，所以可以将断路器机构箱中的温度控制功能删除，对湿度控制功能进行加强；而对于黑龙江省湿度较小而全年最低气温远远低于-30℃，所以可以将湿度控制功能删除，对温度控制功能进行加强。

由上述技术方案可知，本实用新型提供的这种断路器机构箱温湿度控制装置，根据温度传感器的输出信号，终端控制芯片判断断路器机构箱需要加热时，终端控制芯片控制第一继电器将加热板所在的供电回路接通，加热板开始加热；根据湿度传感器的输出信号，终端控制芯片判断断路器机构箱需要排湿时，终端控制芯片控制第二继电器将排湿风扇所在的供电回路接通，排湿风扇开始排湿，从而实现对断路器机构箱的加热和排湿。

第一电流变送器将加热回路的交流电流转变为直流电压信号，发送给终端控制芯片；第二电流变送器将排湿回路的交流电流转变为直流电压信号，发送给终端控制芯片，终端控制芯片判断加热回路和/或排湿回路中是否有电流通过，从而确定加热和/或排湿回路是否正常启动。

另外，由于本实用新型提供的这种断路器机构箱温湿度控制装置与装设在主控室的协调主机无线连接，协调主机又与监控电脑电连接，因此可以通过监测电脑实现对各个断路器机构箱温湿度控制装置的统一管理及其工作状态的实时监控。

优选地，所述终端天线及巴伦匹配电路6包括设置在断路器机构箱的外表面上的外接天线，所述外接天线通过电缆延长线与所述终端控制芯片3电连接。所述电缆延长线可以借助断路器机构箱底部的二次电缆通孔通向断路器机构箱外。

可以理解的是，由于断路器机构箱多为铁质材料，可能对无线信号有一定的屏蔽作用，使得无线传输距离缩短，当出现该情况时可以将无线天线置于机构箱外侧，通过电缆延长线将控制芯片与外部无线天线连接。

优选地，所述断路器机构箱温湿度控制装置，还包括无线信号放大电路或功率放大芯片，所述无线信号放大电路或功率放大芯片的输入端与所述终端控制芯片3电连接，输出端与所述终端天线及巴伦匹配电路6电连接。

可以理解的是，无线信号放大电路或功率放大芯片用于增大无线信号传输距离。

优选地，所述终端控制芯片3为ZigBee芯片。

可以理解的是，由于高压断路器数目繁多、分布分散，为了方便安装，该系统利用无线通信技术，相对于其他无线通信技术，ZigBee无线通信技术具有功耗低、网络容量大、无线传输可靠、构建成本低等特点。

ZigBee无线通信技术可以选用多种芯片，本方案以德州仪器的CC2530为例，该芯片拥有一个增强型8051内核，21个控制端口，不仅具有体积小、功耗低、网络容量大、无线传输可靠等特点，而且可以利用德州仪器为运行管理人员写好的ZStack协议栈，从而具有开发简单的特点。

参见图2，一种断路器机构箱温湿度统一监控系统，包括协调主机100、监控电脑200及上述的断路器机构箱温湿度控制装置300，其中，

所述协调主机100和监控电脑200皆装设在主控室中，所述协调主机100与所述断路器机构箱温湿度控制装置300无线连接，所述监控电脑200与所述协调主机100电连接；

所述协调主机100用于将所述断路器机构箱温湿度控制装置300发送的信息统一转发给所述监控电脑200，以使所述监控电脑200进行显示；所述协调主机100还用于将运行管理人员通过监控电脑200设置的控制参数统一转发给所述断路器机构箱温湿度控制装置300。

优选地，所述协调主机100包括协调主机控制芯片及与所述协调主机控制芯片电连接的协调主机天线及巴伦匹配电路和RS232接口电路，所述协调主机通过所述RS232接口电路与所述监控电脑电连接。

优选地，所述断路器机构箱温湿度统一监控系统，还包括路由器400，所述路由器400分别与所述断路器机构箱温湿度控制装置300及协调主机100无线连接，用于中转所述断路器机构箱温湿度控制装置300与所述协调主机100之间传输的无线信号。

一般情况下，所述断路器机构箱温湿度控制装置距离协调主机较远，安装路由器可以中继无线信号的传输。

优选地，所述路由器400包括路由控制芯片及与所述路由控制芯片电连接的路由天线及巴伦匹配电路，所述路由天线及巴伦匹配电路分别与所述终端天线及巴伦匹配电路和协调主机天线及巴伦匹配电路无线连接。

参见图2，优选地，同一电压等级变压设备区中安装的所述断路器机构箱温湿度控制装置300为一组，同一组的断路器机构箱温湿度控制装置300与一个或多个路由器400无线连接；同一变电站或厂区的所有路由器400与主控室中唯一一台协调主机100无线连接，所述协调主机100与主控室的一台监控电脑200电连接；

所述路由器数量可根据所述断路器机构箱温湿度统一监控系统的网络拓扑结构进行灵活配置。

优选地，所述路由控制芯片和所述协调主机控制芯片皆为ZigBee芯片。

由上述技术方案可知，本实用新型提供的这种断路器机构箱温湿度统一监控系统，一方面可以对整个变电站(厂区)的所有断路器机构箱内部的温湿度控制装置实现实时监控，统一借助主控室的一台监控电脑完成，从而减少运行管理人员的工作量；另一方面可以对断路器机构箱内的加热和/或排湿回路进行自动检测，当加热和/或排湿回路不能正常启动时及时反映在监控电脑上，使运行管理人员第一时间发现故障，从而保障断路器的安全运行。

本实用新型不局限于本方案实施的ZigBee技术方案，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。尤其是其断路器温湿度控制装置与协调器通信的技术不只限于利用ZigBee无线通信技术，也可以利用RS485总线或者CAN总线等有线通信技术实现。

另外，在本实用新型中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。