一种变电站开关柜内部环境监测模块的制作方法

本实用新型属于变电站开关柜内部环境监测技术领域，尤其是涉及一种变电站开关柜内部环境监测模块。

背景技术：

高压开关柜是电力系统中使用极广、数量最多的开关设备。近几年的火灾调查统计结果显示，我国每年30％以上的火灾事故是由电气火灾直接引起的，有效地预防电气火灾对于保障人民生命和财产安全具有重要的现实意义。电气火灾一般是由于电气线路，用电设备、供配电设备出现故障性释放的热能，如高温、电弧、电火花以及非故障性释放的能量；如电加热器的炽热表面，在具备燃烧条件下引燃本体或其它可燃物而造成的火灾，也包括由雷电和静电引起的火灾。

从本质上讲，在所有电气火灾起因中最终都是由于短路造成的，而短路火灾中90％是由于渐变型故障引起的短路。渐变型故障是有发展过程的，为隐蔽性故障，如电缆火灾的特点存在较长时间的阴燃过程，所以初期火情几乎不能被发现。如果不利用一定的技术探测手段是无法知晓的，故障的持续发生最终可能会导致电气火灾事故。渐变型故障也叫耗损性故障，它是由于元件的老化、疲劳、损耗或随着时间的增长产生的故障。在这个过程中所表现出的能力释放，直接的表现为温度升高或电弧的产生。

目前高压开关柜室的维护系统，对于高压开关柜内部初始温度升高或隐形放电故障，未设预先发现和检测系统，只能凭值班员现场运行经验，通过耳听鼻嗅来间接判断。随着巡视周期的延长，对内部放电异常未能及时发现，进而常常造成设备事故。通过研究表明在高压开关柜内部出现灾难性故障的前期(还未出现拉弧、闪络现象)，由于局部的微弱放电或导体发热，在其相对封闭的电力环境内，柜内气体成分、状态必然会发生相应的变化。开关柜内局部放电或发热分解出的粒子主要是臭氧或烟粒子及气体粒子。

基于上述原因，本实用新型专利技术是一种变电站开关柜内部环境监测模块，通过实时监测变电站开关柜内部环境的变化，并通过rs485通讯或天线无线传输数据，将开关柜环境气体状态信息和预警信息及时发送给用户，便于用户提前做出正确预判和处理，避免重大安全事故或减小事故损失。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于通过采用一氧化碳气体传感器、臭氧气体传感器、烟雾粒子传感器、温度采集传感器、湿度采集传感器实现变电站开关柜内部环境的监测，极早期实现变电站开关柜内部故障的预警。

本实用新型采用的技术方案是：一种变电站开关柜内部环境监测模块，其特征在于：包括供电电路、一氧化碳气体传感器、臭氧气体传感器、烟雾粒子传感器、温度采集传感器、湿度采集传感器、数据采集电路、微处理器、无线收发电路、天线座、天线、信号指示灯、电源及rs485接口、风机罩、风机、进气接口及长方形屏蔽盒。

进一步的，风机罩、风机、天线座、天线安装于长方形屏蔽盒左侧，由微处理根据数据采集电路的数据由软件策略来进行风机的启动与停止。

进一步的，所述一氧化碳气体传感器、臭氧气体传感器、烟雾粒子传感器、温度采集传感器、湿度采集传感器焊接在一块线路板上，安装于长方形屏蔽盒底部。

进一步的，所述电源及rs485接口、进气接口安装于长方形屏蔽盒右侧。

进一步的，信号指示灯由运行、自检、烟雾粒子、臭氧、一氧化碳、湿度、温度七个指示灯组成，焊接在一块线路板上，安装于长方形屏蔽盒上部。

进一步的，一氧化碳气体传感器对流进长方形屏蔽盒内部的一氧化碳气体浓度进行监测，一氧化碳气体浓度大于等于35ppm时，一氧化碳信号指示灯变亮。

进一步的，臭氧气体传感器对流进长方形屏蔽盒内部的臭氧气体浓度进行监测，臭氧气体浓度大于等于1500ppb时，臭氧信号指示灯变亮。

进一步的，烟雾粒子传感器对流进长方形屏蔽盒内部的烟雾粒子浓度进行监测，烟雾粒子浓度大于等于设定值时，烟雾粒子信号指示灯变亮。

进一步的，烟雾粒子传感器采用红外及蓝光双光源识别，红外850nm，蓝光470nm。

进一步的，温度采集传感器对流进长方形屏蔽盒内部的空气温度进行监测，空气温度大于等于40℃时，温度信号指示灯变亮。

进一步的，湿度采集传感器对流进长方形屏蔽盒内部的空气湿度进行监测，空气湿度大于等于设定值时，湿度信号指示灯变亮。

进一步的，电源及rs485接口主要包括电源和rs485通讯。

进一步的，天线安装于天线座上。

进一步的，天线座与天线收发电路连接。

进一步的，天线收发电路与微处理器连接。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、采用烟雾粒子传感器，对极早期电气火灾做出预警。

2、实时监测一氧化碳含量，对电气隐患做出预警。

3、实时监测臭氧含量，对电气绝缘故障隐患做出早期预警。

4、实时监测温度、湿度，对设备状态进行综合预判。

5、本实用新型设计合理，体型小且抗干扰能力强。

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。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为本实用新型长方形屏蔽盒的结构示意图。

附图标记说明：

1-天线

2-天线座

3-供电电路

4-无线收发电路

5-电源

6-rs485通讯

7-微处理器

8-电源及rs485接口

9-信号指示灯

10-风机

11-数据采集电路

12-一氧化碳气体传感器

13-臭氧气体传感器

14-烟雾粒子传感器

15-温度采集传感器

16-湿度采集传感器

17-风机罩

18-长方形屏蔽盒

19-进气接口

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型包括供电电路(3)、一氧化碳气体传感器(12)、臭氧气体传感器(13)、烟雾粒子传感器(14)、温度采集传感器(15)、湿度采集传感器(16)、数据采集电路(11)、微处理器(7)、无线收发电路(4)、天线座(2)、天线(1)、信号指示灯(9)、电源及rs485接口(8)、风机罩(17)、风机(10)、进气接口(19)及长方形屏蔽盒(18)。

数据采集电路(11)通过一氧化碳气体传感器(12)采集长方形屏蔽盒(18)内部空气中的一氧化碳浓度，并将一氧化碳浓度所对应的数据传输给微处理器(7)，当一氧化碳气体浓度大于等于35ppm时，微处理器(7)发送信号给信号指示灯(9)，信号指示灯(9)中的一氧化碳指示灯变亮。微处理器(7)通过rs485通讯(6)或无线收发电路(4)、天线座(2)、天线(1)将变电站开关柜内部环境气体状态信息和预警信息及时发送给用户后台，使用户对电气隐患做出预警。

数据采集电路(11)通过臭氧气体传感器(13)采集长方形屏蔽盒(18)内部空气中的臭氧浓度，并将臭氧浓度所对应的数据传输给微处理器(7)，当臭氧气体浓度大于等于1500ppb时，微处理器(7)发送信号给信号指示灯(9)，信号指示灯(9)中的臭氧指示灯变亮。微处理器(7)通过rs485通讯(6)或无线收发电路(4)、天线座(2)、天线(1)将变电站开关柜内部环境气体状态信息和预警信息及时发送给用户后台，使用户对电气绝缘故障隐患做出早期预警。

数据采集电路(11)通过烟雾粒子传感器(14)采集长方形屏蔽盒(18)内部空气中的烟雾粒子浓度，并将烟雾粒子浓度所对应的数据传输给微处理器(7)，当烟雾粒子浓度大于等于设定值时，微处理器(7)发送信号给信号指示灯(9)，信号指示灯(9)中的烟雾粒子指示灯变亮。微处理器(7)通过rs485通讯(6)或无线收发电路(4)、天线座(2)、天线(1)将变电站开关柜内部环境气体状态信息和预警信息及时发送给用户后台，使用户对早期电气火灾做出预警。

数据采集电路(11)通过温度采集传感器(15)采集长方形屏蔽盒(18)内部空气温度，并将空气温度所对应的数据传输给微处理器(7)，当温度值大于等于40℃时，微处理器(7)发送信号给信号指示灯(9)，信号指示灯(9)中的温度指示灯变亮。微处理器(7)通过rs485通讯(6)或无线收发电路(4)、天线座(2)、天线(1)将变电站开关柜内部环境气体状态信息和预警信息及时发送给用户后台，使用户对设备状态进行综合预判。

数据采集电路(11)通过湿度采集传感器(16)采集长方形屏蔽盒(18)内部空气湿度，并将空气湿度所对应的数据传输给微处理器(7)，当湿度值大于等于设定值时，微处理器(7)发送信号给信号指示灯(9)，信号指示灯(9)中的湿度指示灯变亮。微处理器(7)通过rs485通讯(6)或无线收发电路(4)、天线座(2)、天线(1)将变电站开关柜内部环境气体状态信息和预警信息及时发送给用户后台，使用户对设备状态进行综合预判。

一氧化碳气体传感器(12)、臭氧气体传感器(13)、烟雾粒子传感器(14)、温度采集传感器(15)、湿度采集传感器(16)焊接在一块线路板上，安装于长方形屏蔽盒(18)底部。

烟雾粒子传感器(14)采用了红外850nm和蓝光470nm双光源识别，烟雾粒子浓度将直接影响到光的通过性及折射散射特性，烟雾粒子浓度越大，光的通过性及折射散射特性越明显。

为了更好的对变电站开关柜内部环境进行监测，本实用新型的长方形屏蔽盒(18)内部设计了风机(10)，风机(10)的启动、停止受控于微处理器(7)的控制。

电源及rs485接口(8)主要包括电源(5)和rs485通讯(6)。

供电电路(3)主要为微处理器(7)、无线收发电路(4)、数据采集电路(11)、风机(10)、信号指示灯(9)、天线(1)提供电能。

信号指示灯(9)由运行、自检、烟雾粒子、臭氧、一氧化碳、湿度、温度七个指示灯组成，焊接在一块线路板上，安装于长方形屏蔽盒(18)上部。

用户后台可通过无线方式召唤变电站开关柜内部环境监测模块的预警信息，其步骤为先通过天线(1)接收用户后台发送的无线数据，通过天线座(2)、无线收发电路(4)将数据传输给微处理器(7)，微处理器(7)根据数据内容通过无线收发电路(4)、天线座(2)、天线(1)将变电站开关柜内部环境气体状态信息和预警信息无线传输到用户后台。

电源(5)为供电电路(3)提供电能。

rs485通讯(6)主要与用户后台进行有线通讯，召唤变电站开关柜内部环境监测模块的预警信息。

风机罩(17)、风机(10)、天线座(2)、天线(1)安装于长方形屏蔽盒(18)右侧。

电源及rs485接口(8)、进气接口(19)安装于长方形屏蔽盒(18)左侧。

本实施例中，所述微处理器(7)为单片机。

实际使用时，所述微处理器(7)也可以采用其它类型的数据处理器。

本实施例中，所述单片机为芯片msp430。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。