一种基于通信网络的电力柜故障预警装置的制作方法

本实用新型开关柜故障监测技术领域，特别是涉及一种基于通信网络的电力柜故障预警装置。

背景技术：

电力柜也称为开关柜，主要用于配电系统中，担负着关合及断开电力线路、保护电力系统安全的双重作用，对变电站的安全和可靠运行起着举足轻重的作用。由于开关柜是保证电力系统安全运行的重要设备之一，然而电力输送过程中经常出现开关柜故障而导致整个电力系统运行障碍，给生活和经济带来不可估量的损失，因此，实现开关柜的故障监测和预警是减少事故发生的重要一环。

开关柜内电弧故障是配电系统中一种非常严重的故障，故障电弧产生和发展过程中常伴随着电弧声，电弧声的频率主要分布在5-10khz的特征频段内，待故障电弧开始放电时线路中的电流会产生突变，现有技术中的故障电弧探测装置一般通过检测被保护线路中电流电压的波形，根据统计的电弧故障特征来区分线路中发生故障电弧时以及正常工作状态时的电流或电压，实现故障电弧的判断和警示，然而这种检测方法需要收集大量的历史数据、分析电流的频谱特征或统计电弧次数，检测方法复杂，且电流电压的检测容易受到电力系统中负载的干扰而出现误判。

技术实现要素：

针对现有的故障电弧检测方法复杂且容易产生误判的技术问题，本实用新型提出一种基于通信网络的电力柜故障预警装置。

一种基于通信网络的电力柜故障预警装置，所述电力柜故障预警装置包括弧声检测放大电路、整流延时电路、电流检测转换电路、触发电路和报警电路，所述弧声检测放大电路与整流延时电路的输入端连接，电流检测转换电路与触发电路的输入端连接，整流延时电路的输出端和触发电路的输出端均与报警电路相连接，且报警电路与监控中心相连接；

所述弧声检测放大电路运用声音传感器j1测量故障电弧的弧声信号，并采用运放器ar1对弧声信号进行放大；所述整流延时电路运用运放器ar2、二极管d1和二极管d2对放大后的弧声信号进行整流，利用电阻r9和电容c4对整流后的弧声信号进行延时；所述电流检测转换电路运用电流传感器j2测量电流信号，利用运放器ar3、电阻r11、电阻r13和电阻r12将电流信号转换为电压信号；所述报警电路利用三极管q1和三极管q2组成与门电路，当整流延时电路和触发电路均输出高电平信号时，启动蜂鸣器buz1报警。

本实用新型的有益效果：

本实用新型利用故障电弧伴生的放电弧声的特征频率，运用声音传感器j1测量故障电弧产生时的弧声信号，同时运用电流传感器j2测量故障电弧放电时的电流，根据弧声信号和电流信息可以对电力柜中的故障电弧进行实时检测，提高了故障隐患监测判断报警的准确率，出现故障及时报警，便于工作人员及时维修，将故障电弧消灭在初始阶段，将现有的故障检测机制优化为故障电弧先期预警机制，减少了电力故障损失。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为弧声检测放大电路和整流延时电路的电路原理图。

图2为电流检测转换电路、触发电路和报警电路的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种基于通信网络的电力柜故障预警装置，如图1和图2所示，所述电力柜故障预警装置包括弧声检测放大电路、整流延时电路、电流检测转换电路、触发电路和报警电路，所述弧声检测放大电路与整流延时电路的输入端连接，电流检测转换电路与触发电路的输入端连接，整流延时电路的输出端和触发电路的输出端均与报警电路相连接，且报警电路与监控中心相连接，方便监控中心实时监控，出现故障及时维修。

所述弧声检测放大电路包括声音传感器j1，所述声音传感器j1可以采用普通声音传感器或者光纤声音传感器均可，本实施例中其型号为mkm-2180，采集故障电弧产生时的5-10khz的弧声信号，通过声音传感器j1的第2引脚输出对应的模拟电压信号；声音传感器j1的第3引脚通过电阻r6与电源vcc1连接，声音传感器j1的第2引脚与电阻r1的一端连接，电阻r1的另一端与电容c2的一端、电容c3的一端连接；所述电容c3的另一端与运放器ar1的同相输入端、电阻r2的一端连接，运放器ar1的反相输入端与电阻r4的一端、电阻r5的一端连接，电阻r4的另一端和运放器ar1的输出端、电阻r3的一端连接，电阻r3的另一端与运放器ar2的反相输入端连接；电阻r1和电容c2组成低通滤波器，电阻r2和电容c3组成高通滤波器，低通滤波器和高通滤波器相配合组成带通滤波器，滤除5-10khz频段外的干扰信号，运放器ar1对滤波后的弧声信号进行放大，方便信号的传输；所述声音传感器j1的第1引脚、电容c2的另一端、电阻r2的另一端和电阻r5的另一端均接地。

所述整流延时电路包括运放器ar2，运放器ar2的同相输入端与电阻r8的一端连接，运放器ar2的反相输入端与电阻r7的一端、二极管d1的负极连接，二极管d1的正极与运放器ar2的输出端、二极管d2的负极连接，二极管d2的正极和电阻r7的另一端、电阻r9的一端连接；所述电阻r9的另一端与电容c4的一端、稳压管d3的负极连接，稳压管d3的正极通过电阻r18与三极管q2的基极连接；所述电阻r8的另一端和电容c4的另一端均接地。运放器ar2、二极管d1、二极管d2和电阻r7组成半波整流电路对放大后的弧声信号进行整流，利用电阻r9和电容c4组成延时电路对整流后的信号进行延时，半波整流电路输出信号时，电容c4开始充电，当电容c4上的电压信号大于稳压管d3的击穿电压时，稳压管d3导通，进而使三极管q2的基极接收到高电平信号。

所述电流检测转换电路包括电流传感器j2，电流传感器j2的型号为ahkc-ekba，用于检测故障电弧发生中线路中的电流，输出模拟电流信号；电流传感器j2的第3引脚通过电阻r9与电源vcc2连接，电流传感器j2的第2引脚与电阻r10的一端和瞬态抑制二极管tvs的一端连接，瞬态抑制二极管tvs抑制浪涌，起到保护电路的作用，电阻r10和电容c6组成低通滤波器，滤除干扰信号，提高检测精度；所述电阻r10的另一端与电容c6的一端、运放器ar3的反相输入端、电阻r11的一端连接，运放器ar3的同相输入端与电阻r24的一端连接，且电阻r11的一端与电阻r13的一端、电阻r12的一端连接，电阻r13的另一端与运放器ar3的输出端连接，电阻r11、电阻r12和电阻r13组成t型反馈网络，将运放器ar3的输出反馈到运放器ar3的反相输入端，方便利用数值较低的元件完成灵敏度较高的电流电压转换电路；所述电流传感器j2的第1引脚、瞬态抑制二极管tvs的另一端、电容c6的另一端、电阻r24的另一端、电阻r12的另一端均接地。

所述触发电路包括电阻r15，电阻r15的一端和运放器ar3的输出端、电阻r14的一端连接，电阻r15的另一端和电阻r16的一端、电容c1的一端连接，且电容c1的另一端接地；所述电阻r16的另一端和双向触发二极管vd的一端连接，双向触发二极管vd的另一端与双向晶闸管vs的门极连接；所述电阻r14的另一端和双向晶闸管vs的一端连接，双向晶闸管vs的另一端和二极管d4的正极连接，二极管d4的负极通过电阻r17与三极管q1的基极连接。运放器ar3转换后的电压信号经电阻r15对电容c1进行充电，当电容c1上的电压高于双向晶闸管vs的击穿电压时，电容c1通过电阻r16和双向触发二极管vd向双向晶闸管vs放电，双向晶闸管vs导通，二极管d4起到信号整流的作用，整流后的电压信号经电阻r17输入到三极管q1的基极，使三极管q1导通。

所述报警电路包括三极管q2，三极管q2的集电极通过电阻r19与电源vcc3连接，三极管q2的发射极与三极管q1的集电极连接，三极管q1发射极与电阻r20的一端和电阻r22的一端连接，电阻r22的另一端与三极管q4的基极连接；所述三极管q4的发射极与电阻r23的一端连接，三极管q4的集电极与蜂鸣器buz1的一端连接，蜂鸣器buz1的另一端通过电阻r21与电源vcc4连接，且电阻r23的另一端和电阻r20的另一端均接地。当三极管q1和三极管q2同时导通时，三极管q4导通，启动蜂鸣器buz1报警，同时报警信号经通信网络发送至监控中心，便于监控中心接收报警信息，安排人员及时维修。

本实用新型在使用时，弧声检测放大电路运用声音传感器j1测量故障电弧发生时的弧声信号，该弧声信号经过由电阻r1、电容c2、电容c3和电阻r2组成的带通滤波器滤除5-10khz频段外的其它干扰信号，然后采用运放器ar1对滤波后的弧声信号进行放大，方便对弧声信号进行后期处理；整流延时电路运用运放器ar2、二极管d1、二极管d2和电阻r7组成半波整流电路对放大后的弧声信号进行整流，利用电阻r9和电容c4组成延时电路对整流后的信号进行延时，便于与电流信号同步检测；电流检测转换电路运用电流传感器j2测量故障电弧放电时线路中的电流信号，利用运放器ar3、电阻r11、电阻r13和电阻r12组成电流转电压电路将电流信号转换为电压信号；转换后的电压信号使触发电路导通；报警电路利用三极管q1和三极管q2组成与门电路，三极管q2和三极管q1分别接收整流延时电路和触发电路的电压信号，当两者均输出高电平时，启动蜂鸣器buz1报警。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。