中壓開關柜的狀態指示裝置的制作方法

本實用新型涉及配電網技術領域，特別是涉及一種中壓開關柜的狀態指示裝置。

背景技術：

開關柜是一種電氣設備，開關柜外線先進入柜內主控開關，然后進入分控開關，各分路按其需要設置。開關柜的主要作用是在電力系統進行發電、輸電、配電和電能轉換的過程中，進行開合、控制和保護用電設備。按照電壓等級分類通常將開關柜分為低壓開關柜、中壓開關柜和高壓開關柜。

中壓開關柜(特別是聯絡開關柜)在提升供電可靠性和保證現場作業安全方面的作用越來越突出，一般的，配電網中常用的中壓開關柜配置有狀態指示裝置，其能指示中壓開關柜電纜的帶電狀態，但是隨著配電線路環網方式越來越多，中壓開關柜上配置的傳統的狀態指示裝置由于其功能單一，已經無法滿足現場工作的要求。

技術實現要素：

本實用新型提供一種中壓開關柜的狀態指示裝置，不僅能指示中壓開關柜電纜的帶電狀態，還能指示電纜所屬饋線，以及中壓開關柜母線所屬饋線和母線的帶電狀態，滿足現場工作的需求。

本實用新型實施例采用以下技術方案：

一種中壓開關柜的狀態指示裝置，包括主電路處理模塊和顯示電路模塊；所述主電路處理模塊包括第一開關狀態信號采集模塊、第一電纜狀態信號采集模塊、第二開關狀態信號采集模塊、第二電纜狀態信號采集模塊、單片機以及為所述單片機供電的供電模塊；

所述第一開關狀態信號采集模塊的輸入端與中壓開關柜所屬電房的進線柜內分合閘位置指示電路的輸出端連接，所述第一電纜狀態信號采集模塊的輸入端與所述進線柜內分壓器的輸出端連接，所述第二開關狀態信號采集模塊的輸入端與所述中壓開關柜內分合閘位置指示電路的輸出端連接，所述第二電纜狀態信號采集模塊的輸入端與所述中壓開關柜內分壓器的輸出端連接；

所述第一開關狀態信號采集模塊的輸出端、所述第一電纜狀態信號采集模塊的輸出端、所述第二開關狀態信號采集模塊的輸出端、所述第二電纜狀態信號采集模塊的輸出端以及所述顯示電路模塊的輸入端均與所述單片機連接。

本實施例中的中壓開關柜的狀態指示裝置可以采集中壓開關柜所屬電房的進線柜的開關分合狀態和電纜帶電狀態，以及中壓開關柜本身的開關分合狀態以及電纜帶電狀態，判斷中壓開關柜電纜帶電狀態和電纜所屬饋線，以及中壓開關柜母線帶電狀態和母線所屬饋線，并通過顯示電路模塊指示判斷結果，使得現場工作人員能直觀地得知中壓開關柜的相關信息，滿足現場工作的要求。

可選的，所述單片機為STC89C52單片機，該單片機具有低功耗、高性能的特點。

可選的，所述供電模塊包括降壓單元，所述降壓單元的輸入端與所述進線柜內二次箱的電源接口連接，所述降壓單元的輸出端與所述單片機連接。降壓單元可以從進線柜內二次箱的電源接口獲得電源并提供給單片機。

可選的，所述第一開關狀態信號采集模塊包括電阻RS11和光電耦合器U1a；

光電耦合器U1a的輸入端通過電阻RS11連接所述進線柜內分合閘位置指示電路的輸出端，光電耦合器U1a的輸出端分別連接所述降壓單元的輸出端和所述單片機。通過光電耦合器可以實現不同電壓等級的直流電壓的隔離，并將進線柜內開關的分合狀態轉化為單片機可以處理的輸入信號。

可選的，所述第一電纜狀態信號采集模塊包括電阻RS12、RS13、RS14，光電耦合器U1b、U1c、U1d，以及或非門U2a、U2b；

光電耦合器U1b的輸入端通過電阻RS12與所述進線柜內分壓器的第一相輸出端連接，光電耦合器U1b的輸出端分別與所述降壓單元的輸出端以及或非門U2a的第一輸入端連接；

光電耦合器U1c的輸入端通過電阻RS13與所述進線柜內分壓器的第二相輸出端連接，光電耦合器U1c的輸出端分別與所述降壓單元的輸出端以及或非門U2a的第二輸入端連接；

光電耦合器U1d的輸入端通過電阻RS14與所述進線柜內分壓器的第三相輸出端連接，光電耦合器U1d的輸出端分別與所述降壓單元的輸出端以及或非門U2b的第一輸入端連接；

或非門U2a的輸出端與或非門U2b的第二輸入端連接，或非門U2b的輸出端、光電耦合器U1b的輸出端、光電耦合器U1c的輸出端以及光電耦合器U1d 的輸出端均與所述單片機連接。

進線柜內分壓器輸出的三相交流信號經過或非門邏輯元件處理后輸出一路信號送入單片機，以表征電纜帶電狀態，另外，分壓器輸出的三相交流信號同時輸入至單片機，用于表征母線每一相的帶電狀態指示。

可選的，所述第二開關狀態信號采集模塊包括電阻RS21和光電耦合器U4a；

光電耦合器U4a的輸入端通過電阻RS21連接所述中壓開關柜內分合閘位置指示電路的輸出端，光電耦合器U4a的輸出端分別連接所述降壓單元的輸出端和單片機。通過光電耦合器可以實現不同電壓等級的直流電壓的隔離，并將低壓開關柜內開關的分合狀態轉化為單片機可以處理的輸入信號；

可選的，所述第二電纜狀態信號采集模塊包括電阻RS22、RS23、RS24，光電耦合器U4b、U4c、U4d，以及或非門U5a、U5b；

光電耦合器U4b的輸入端通過電阻RS22與所述中壓開關柜內分壓器的第一相輸出端連接，光電耦合器U4b的輸出端分別與所述降壓單元的輸出端以及或非門U5a的第一輸入端連接；

光電耦合器U4c的輸入端通過電阻RS23與所述中壓開關柜內分壓器的第二相輸出端連接，光電耦合器U4c的輸出端分別與所述降壓單元的輸出端以及或非門U5a的第二輸入端連接；

光電耦合器U4d的輸入端通過電阻RS24與所述中壓開關柜內分壓器的第三相輸出端連接，光電耦合器U4d的輸出端分別與所述降壓單元的輸出端以及或非門U5b的第一輸入端連接；

或非門U5a的輸出端與或非門U5b的第二輸入端連接，或非門U5b的輸出端、光電耦合器U4b的輸出端、光電耦合器U4c的輸出端以及光電耦合器U4d 的輸出端均與所述單片機連接。

可選的，所述降壓單元包括電阻R1、R2、R3，電容C1、C2，以及降壓芯片；

所述降壓芯片的輸入引腳通過電阻R1與所述電源接口的正極連接，并通過電容C1與所述電源接口的負極連接；

所述降壓芯片的調節引腳通過電阻R3與所述電源接口的負極連接；

所述降壓芯片的輸出引腳通過電容C2與所述電源接口的負極連接，并通過電阻R2與所述調節引腳連接。

可選的，所述降壓芯片為LM317芯片，該芯片具有調壓范圍寬、穩壓性能好、噪聲低、紋波抑制比高等優點。

可選的，所述顯示電路模塊包括用于指示所述中壓開關柜母線所屬饋線的第一指示燈模塊、用于指示所述中壓開關柜母線帶電狀態的第二指示燈模塊、用于指示所述中壓開關柜電纜所屬饋線的第三指示燈模塊以及用于指示所述中壓開關柜電纜帶電狀態的第四指示燈模塊；

所述第一指示燈模塊、所述第二指示燈模塊以及第三指示燈模塊均與所述單片機連接；

所述第四指示燈模塊與所述中壓開關柜內分壓器的輸出端連接。

現場人員觀察各指示燈模塊中燈的亮滅狀態就可以得知中壓開關柜的電纜帶電狀態、母線帶電狀態、電纜所屬饋線以及母線所屬饋線。

附圖說明

圖1是本實用新型的中壓開關柜的狀態指示裝置在一個實施例中的結構示意圖；

圖2是本實用新型的中壓開關柜的狀態指示裝置在另一個實施例中的結構示意圖；

圖3是本實用新型實施例中第一開關狀態信號采集模塊、第一電纜狀態信號采集模塊以及供電模塊的電路原理示意圖；

圖4是本實用新型實施例中第二開關狀態信號采集模塊和第二電纜狀態信號采集模塊的電路原理示意圖；

圖5是本實用新型的中壓開關柜的狀態指示裝置在又一個實施例中的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合較佳實施例及附圖對本實用新型的內容作進一步詳細描述。顯然，下文所描述的實施例僅用于解釋本實用新型，而非對本實用新型的限定。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。應當理解的是，盡管在下文中采用術語“第一”、“第二”等來描述各種信息，但這些信息不應限于這些術語，這些術語僅用來將同一類型的信息彼此區分開。例如，在不脫離本實用新型范圍的情況下，“第二”信息也可以被稱為“第一”信息，類似的，“第一”信息也可以被稱為“第二”信息。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本實用新型相關的部分而非全部內容。

圖1是本實用新型的中壓開關柜的狀態指示裝置在一個實施例中的電路結構示意圖，如圖1所示，本實施例中的中壓開關柜的狀態指示裝置包括：主電路處理模塊100和顯示電路模塊200，其中主電路處理模塊100包括第一開關狀態信號采集模塊111、第一電纜狀態信號采集模塊112、第二開關狀態信號采集模塊121、第二電纜狀態信號采集模塊122、單片機130以及供電模塊140。

第一開關狀態信號采集模塊111的輸入端與中壓開關柜800所屬電房的進線柜900內分合閘位置指示電路的輸出端連接，第一電纜狀態信號采集模塊112 的輸入端與進線柜900內分壓器的輸出端連接，第二開關狀態信號采集模塊121 的輸入端與中壓開關柜800內分合閘位置指示電路的輸出端連接，第二電纜狀態信號采集模塊122的輸入端與中壓開關柜800內分壓器的輸出端連接。第一開關狀態信號采集模塊111的輸出端、第一電纜狀態信號采集模塊112的輸出端、第二開關狀態信號采集模塊121的輸出端、第二電纜狀態信號采集模塊122的輸出端以及顯示電路模塊200的輸入端均與單片機130連接。

具體的，中壓開關柜800和進線柜900同屬于一個電房，中壓開關柜800 內配置有二次箱，該二次箱內有分合閘位置指示電路，該電路的輸出電壓可以反映出中壓開關柜內的開關是處于合閘狀態還是處于分閘狀態，當開關處于合閘狀態時，分合閘位置指示電路的輸出電壓為24V的直流電壓。而中壓開關柜 800的電纜帶電狀態可以依據中壓開關柜800內分壓器的輸出電壓來獲得，該輸出電壓為三相交流信號。因此，通過第二開關狀態信號采集模塊121采集中壓開關柜800內分合閘位置指示電路的輸出電壓，并送入單片機130，就可以分析出中壓開關柜800內開關的分合狀態。通過第二電纜狀態信號采集模塊122采集中壓開關柜800內分壓器輸出的三相交流信號，并送入單片機130，就可以分析出中壓開關柜800電纜的帶電狀態。

同理，進線柜900內也配置有二次箱，該二次箱內也配置有分合閘位置指示電路，該電路的輸出電壓可以反映出進線柜900內的開關是處于合閘狀態還是處于分閘狀態，當開關處于合閘狀態時，分合閘位置指示電路的輸出電壓也為24V的直流電壓，進線柜900的電纜帶電狀態可以依據進線柜900內分壓器輸出的三相交流信號來獲得。故通過第一開關狀態信號采集模塊111采集進線柜900內分合閘位置指示電路的輸出電壓，并送入單片機130，就可以分析出進線柜900內開關的分合狀態。通過第一電纜狀態信號采集模塊112采集進線柜 900內分壓器輸出的三相交流信號，并送入單片機130，就可以分析出進線柜900 電纜的帶電狀態。

單片機130依據進線柜900的開關分合狀態和電纜帶電狀態，以及中壓開關柜800本身的開關分合狀態和電纜帶電狀態，就可以識別出母線帶電狀態和母線所屬饋線，以及中壓開關柜的電纜帶電狀態以及電纜所屬饋線，并通過驅動顯示電路模塊200來指示各項分析結果。可選的，本實施例中的單片機130 可采用STC89C52單片機，該單片機是一種低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，目前已應用在在眾多嵌入式系統中。

本實施例中的顯示電路模塊200可采用LED(Light-Emitting Diode，發光二極管)來指示各類狀態。另外，為了降低改造成本，也可以沿用現有狀態指示裝置用于指示中壓開關柜電纜帶電狀態的電路，即僅通過單片機130識別母線的帶電狀態和母線所屬饋線，以及中壓開關柜電纜所處饋線，而無需額外識別中壓開關柜的電纜帶電狀態。

本實施例中的供電模塊140為單片機130供電，供電模塊140可以是包含蓄電池在內的各種電源模塊。

在一種可選的實施方式中，供電模塊140還可以從進線柜900內二次箱的電源接口獲得電源并提供給單片機130。該電源由配電自動化終端提供。參照圖 2所示，此時供電模塊140包括降壓單元141，降壓單元141的輸入端與進線柜 900內二次箱的電源接口連接，降壓單元141的輸出端與單片機130連接。

綜上所述，本實施例中的中壓開關柜的狀態指示裝置可以采集中壓開關柜所屬電房的進線柜的開關分合狀態和電纜帶電狀態，以及中壓開關柜本身的開關分合狀態以及電纜帶電狀態，判斷中壓開關柜電纜帶電狀態和電纜所屬饋線，以及中壓開關柜母線帶電狀態和母線所屬饋線，并通過顯示電路模塊指示判斷結果，使得現場工作人員能直觀地得知中壓開關柜的相關信息，滿足現場工作的要求。

下面結合具體的電路來對本實實例中的中壓開關柜的狀態指示裝置進行詳細說明。

參照圖3所示，在一種可選的實施方式中，第一開關狀態信號采集模塊111 包括電阻RS11和光電耦合器U1a。光電耦合器U1a的輸入端通過電阻RS11連接進線柜900內分合閘位置指示電路的輸出端(圖3中通過接插件JP1-2來連接)，光電耦合器U1a的輸出端分別連接降壓單元141的輸出端和單片機U3。

當開關處于合閘狀態時，進線柜900內分合閘位置指示電路的輸出電壓為 24V的直流電壓，而降壓單元141為單片機U3提供的電源電壓VCC一般較低，本實施方式中的VCC是5V直流電壓，因此本實施方式中通過光電耦合器可以實現24V直流電壓和5V直流電壓的隔離，并將進線柜900內開關的分合狀態轉化為單片機U3可以處理的輸入信號。較佳地，光電耦合器U1a的輸出端與降壓單元141的輸出端之間連接大阻值的電阻，以保護器件安全。

仍參照圖3所示，在一種可選的實施方式中，第一電纜狀態信號采集模塊 112包括電阻RS12、RS13、RS14，光電耦合器U1b、U1c、U1d，以及或非門U2a、U2b。其中，光電耦合器U1b的輸入端通過電阻RS12與進線柜900內分壓器的第一相輸出端連接(圖3中通過接插件JP2-1來連接)，光電耦合器U1b 的輸出端分別與降壓單元141的輸出端以及或非門U2a的第一輸入端連接。光電耦合器U1c的輸入端通過電阻RS13與進線柜900內分壓器的第二相輸出端連接，光電耦合器U1c的輸出端分別與降壓單元141的輸出端以及或非門U2a的第二輸入端連接。光電耦合器U1d的輸入端通過電阻RS14與進線柜900內分壓器的第三相輸出端連接，光電耦合器U1d的輸出端分別與降壓單元141的輸出端以及或非門U2b的第一輸入端連接。或非門U2a的輸出端與或非門U2b的第二輸入端連接，或非門U2b的輸出端、光電耦合器U1b的輸出端、光電耦合器U1c的輸出端以及光電耦合器U1d的輸出端均與單片機U3連接。

進線柜900內分壓器輸出的三相交流信號經過或非門邏輯元件處理后輸出一路信號送入單片機U3，以表征電纜帶電狀態，另外，分壓器輸出的三相交流信號同時輸入至單片機U3，用于表征母線每一相的帶電狀態指示。較佳地，為了保護器件，各個光電耦合器(U1b、U1c以及U1d)的輸出端與降壓單元141 的輸出端之間均應連接大阻值的電阻。

參照圖4所示，在一種可選的實施方式中，第二開關狀態信號采集模塊121 包括電阻RS21和光電耦合器U4a。其中，光電耦合器U4a的輸入端通過電阻RS21連接中壓開關柜800內分合閘位置指示電路的輸出端(圖4中通過接插件 JP1-3來連接)，光電耦合器U4a的輸出端分別連接降壓單元141的輸出端和單片機U3。與第一開關狀態信號采集模塊111相似，為了保護器件，光電耦合器 U4a的輸出端與降壓單元141的輸出端之間連接大阻值的電阻，以保護器件安全。

在一種可選的實施方式中，仍參照圖4所示，第二電纜狀態信號采集模塊 122包括電阻RS22、RS23、RS24，光電耦合器U4b、U4c、U4d，以及或非門 U5a、U5b。其中，光電耦合器U4b的輸入端通過電阻RS22與中壓開關柜800 內分壓器的第一相輸出端連接(圖3中通過接插件JP2-2來連接)，光電耦合器 U4b的輸出端分別與降壓單元141的輸出端以及或非門U5a的第一輸入端連接。光電耦合器U4c的輸入端通過電阻RS23與中壓開關柜800內分壓器的第二相輸出端連接，光電耦合器U4c的輸出端分別與降壓單元141的輸出端以及或非門U5a的第二輸入端連接。光電耦合器U4d的輸入端通過電阻RS24與中壓開關柜 800內分壓器的第三相輸出端連接，光電耦合器U4d的輸出端分別與降壓單元 141的輸出端以及或非門U5b的第一輸入端連接。或非門U5a的輸出端與或非門U5b的第二輸入端連接，或非門U5b的輸出端、光電耦合器U4b的輸出端、光電耦合器U4c的輸出端以及光電耦合器U4d的輸出端均與單片機U3連接。第二電纜狀態信號采集模塊122的工作原理與第一電纜狀態信號采集模塊112 類似，此處不予贅述。

可選的，如圖3所示，降壓單元包括電阻R1、R2、R3，電容C1、C2，以及降壓芯片U6。其中，降壓芯片U6具有輸入引腳(即圖中的引腳1)、輸出引腳(即圖中的引腳3)和調節引腳(即圖中的引腳2)。降壓芯片U6的輸入引腳通過電阻R1與進線柜900內二次箱的電源接口的正極連接，并通過電容C1與電源接口的負極連接。降壓芯片U6的調節引腳通過電阻R3與電源接口的負極連接。降壓芯片U6的輸出引腳通過電容C2與電源接口的負極連接，并通過電阻R2與調節引腳連接。可選的，降壓芯片U6為LM317芯片，該芯片具有調壓范圍寬、穩壓性能好、噪聲低、紋波抑制比高等優點。

在一種可選的實施方式中，如圖5所示，顯示電路模塊200包括用于指示中壓開關柜母線所屬饋線的第一指示燈模塊201、用于指示中壓開關柜母線帶電狀態的第二指示燈模塊202、用于指示中壓開關柜電纜所屬饋線的第三指示燈模塊203以及用于指示中壓開關柜電纜帶電狀態的第四指示燈模塊204。本實施例中第四指示燈模塊204與中壓開關柜800內分壓器的輸出端連接，第四指示燈模塊204可以直接依據中壓開關柜800內分壓器輸出的三相交流信號來指示中壓開關柜800的電纜帶電狀態。而第一指示燈模塊201、第二指示燈模塊202以及第三指示燈模塊203均與單片機130連接，依據單片機130輸出的信號來指示相應信息。

可選的，第一指示燈模塊201中包括兩個LED燈，每一個LED燈都指示母線所屬的不同饋線，當其中一個LED燈點亮時，即表示母線屬于該LED燈所指示的饋線。同理，第三指示燈模塊203也包括兩個LED燈，以指示中壓開關柜電纜所屬的不同饋線。第二指示燈模塊202中包括三個LED燈，分別指示母線A、B、C三相電壓狀態，第四指示燈模塊204中也包括三個LED燈，分別指示中壓開關柜電纜A、B、C三相電壓狀態。通過上述設置，現場人員觀察各LED 燈的亮滅狀態就可以得知中壓開關柜的電纜帶電狀態、母線帶電狀態、電纜所屬饋線以及母線所屬饋線。

以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。