专利摘要

一种新型的电力开关柜用状态显示器，以STM32单片机为核心，通过设置电磁隔离模块、高压带电指示模块、开关电源模块、温度湿度控制模块、语音输出模块和波特率选择模块，采用单片机技术实现对电力开关柜用状态显示器中各种元件工作状态的采集，加热控制，语音提示和液晶显示，并能够通过RS485通讯接口与后台监控计算机通信连接，实现对于采用多台开关柜组成的电气一次系统的实时动态运行模拟与远程环境监控。与现有技术相比，该新型的电力开关柜用状态显示器设计合理，稳压性能好，成本低廉，能够对电力开关柜组成的电气系统中的复杂情况能较好地起到监控，便于工作人员操作。

权利要求

1.一种新型的电力开关柜用状态显示器，以单片机为核心，其特征在于，所述单片机连接有电磁隔离模块、高压带电指示模块、开关电源模块和温度湿度控制模块，所述电磁隔离模块中设置有继电隔离装置，且所述继电隔离装置对应无源节点断路器，所述继电隔离装置中设置有指示电路，所述指示电路可显示断路器状态，所述高压带电指示模块中设置有高压带电感应及指示电路和闭锁输出电路，所述开关电源模块中设置有电压变换电路，可为单片机以及单片机其他部件提供电源，所述温度湿度控制模块采用数字单总线输出，且所述温度湿度控制模块中设置有温湿度传感器，可同时输出环境的温度、湿度信息，所述单片机还设置有RS485通讯接口，且所述单片机分别接收电磁隔离模块、高压带电指示模块、开关电源模块和温度湿度控制模块采集到的信号后，将上述信号处理后通过RS485通讯接口输出到后台监控计算机，同时监控各模块中的执行机构进行动作。

2.根据权利要求1所述的新型的电力开关柜用状态显示器，其特征在于，所述继电隔离装置包括继电器、动作触头、续流二极管、运放比较器和指示灯，所述运放比较器的输出由单片机的控制器采集。

3.根据权利要求1所述的新型的电力开关柜用状态显示器，其特征在于，所述高压带电感应及指示电路共三路，分别接至LA、LB、LC各相输入端，各项输出端连接至单片机对应的IO口，再经由单片机进行AD采样后进行判别，决定是否启动电驱动闭锁装置动作。

4.根据权利要求1所述的新型的电力开关柜用状态显示器，其特征在于，所述开关电源模块包括主电源和单片机控制器电源，两组分别为3.3V和12V。

5.根据权利要求1所述的新型的电力开关柜用状态显示器，其特征在于，所述电压变换电路由LM2576组成，且所述电压变换电路的输出端接有L2工字电感，用于进一步吸收电压小尖峰。

6.根据权利要求1所述的新型的电力开关柜用状态显示器，其特征在于，所述温湿度传感器采用数字化一体式传感器DHT11，通过单总线协议即可完成数据传输。

7.根据权利要求1所述的新型的电力开关柜用状态显示器，其特征在于，所述单片机连接有语音输出模块，所述语音输出模块为JQ8900模块，当所述单片机接收到报警信号后，通过所述语音输出模块进行语音报警。

8.根据权利要求1所述的新型的电力开关柜用状态显示器，其特征在于，所述单片机连接有波特率选择模块，所述波特率选择模块可为单片机或计算机在串口通信时选择合适的速率。

9.根据权利要求1所述的新型的电力开关柜用状态显示器，其特征在于，所述单片机采用STM32单片机。

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种状态显示器技术领域，特别涉及一种新型的电力开关柜用状态显示器。

背景技术

开关柜是保证电力系统安全运行的重要设备之一，开关状态显示器是适用于各种高、中、低压开关柜配套使用的一种新型多功能模拟动态显示与控制装置。在电力系统中，发电、输电、配电的人员必须对系统的各种电气器件进行动态监控，对开关柜内部的电气元件的工作状态须有一个直观的了解。但现有的开关柜一般采用双色红绿指示灯指示断路器的工作状态或者采用电磁式模拟指示器结合一次模拟线来实现，这些方案的缺点是指示信号不会随着实时的信息的改变而改变，存在指示与状态不一致和使用过多二次原件，不便于布置的问题，都会给操作人员带来很大不便。因此，急需一种可解决现有设计中存在缺陷的新型的电力开关柜用状态显示器。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术存在的问题提供一种结构更加合理的新型的电力开关柜用状态显示器。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种新型的电力开关柜用状态显示器，以单片机为核心，所述单片机连接有电磁隔离模块、高压带电指示模块、开关电源模块和温度湿度控制模块，所述电磁隔离模块中设置有继电隔离装置，且所述继电隔离装置对应无源节点断路器，所述继电隔离装置中设置有指示电路，所述指示电路可显示断路器状态，所述高压带电指示模块中设置有高压带电感应及指示电路和闭锁输出电路，所述开关电源模块中设置有电压变换电路，可为单片机以及单片机其他部件提供电源，所述温度湿度控制模块采用数字单总线输出，且所述温度湿度控制模块中设置有温湿度传感器，可同时输出环境的温度、湿度信息，所述单片机还设置有RS485通讯接口，且所述单片机分别接收电磁隔离模块、高压带电指示模块、开关电源模块和温度湿度控制模块采集到的信号后，将上述信号处理后通过RS485通讯接口输出到后台监控计算机，同时监控各模块中的执行机构进行动作。

优选为，所述继电隔离装置包括继电器、动作触头、续流二极管、运放比较器和指示灯，所述运放比较器的输出由单片机的控制器采集。

优选为，所述高压带电感应及指示电路共三路，分别接至LA、LB、LC各相输入端，各项输出端连接至单片机对应的IO口，再经由单片机进行AD采样后进行判别，决定是否启动电驱动闭锁装置动作。

优选为，所述开关电源模块包括主电源和单片机控制器电源，两组分别为3.3V和12V。

优选为，所述电压变换电路由LM2576组成，且所述电压变换电路的输出端接有L2工字电感，用于进一步吸收电压小尖峰。

优选为，所述温湿度传感器采用数字化一体式传感器DHT11，通过单总线协议即可完成数据传输。

优选为，所述单片机连接有语音输出模块，所述语音输出模块为JQ8900模块，当所述单片机接收到报警信号后，通过所述语音输出模块进行语音报警。

优选为，所述单片机连接有波特率选择模块，所述波特率选择模块可为单片机或计算机在串口通信时选择合适的速率。

优选为，所述单片机采用STM32单片机。

与现有技术相比，本实用新型一种新型的电力开关柜用状态显示器的有益效果：

1、实时监控，指示与状态一致，电路集成化程度高、电路简化，降低成本，且便于工作人员操作。

2、设计合理，稳压性能好，成本低廉，对于开关柜中的复杂情况能较好地起到监控的作用。

3、增加了通讯接口，可与后台监控计算机通信连接，实现动态运行模拟与远程环境监控。

附图说明

图1为本实用新型一种新型的电力开关柜用状态显示器的整体功能框图。

图2为本实用新型一种新型的电力开关柜用状态显示器的继电隔离装置电路图。

图3为本实用新型一种新型的电力开关柜用状态显示器的主电源电路图。

图4为本实用新型一种新型的电力开关柜用状态显示器的单片机控制器电源电路图。

图5为本实用新型一种新型的电力开关柜用状态显示器的温湿度加热驱动及控制电路。

图6为本实用新型一种新型的电力开关柜用状态显示器的高压带电感应及指示电路。

图7为本实用新型一种新型的电力开关柜用状态显示器的语音输出模块实物及接口图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示，针对现有设计中存在的缺陷设计出的新型的电力开关柜用状态显示器的整体功能框图综合叙述如下：

以STM32单片机为核心，单片机连接有电磁隔离模块、高压带电指示模块、开关电源模块和温度湿度控制模块。其中，电磁隔离模块中设置有继电隔离装置，且继电隔离装置对应无源节点断路器，继电隔离装置中设置有指示电路，指示电路可显示断路器状态；高压带电指示模块中设置有高压带电感应及指示电路和闭锁输出电路；开关电源模块中设置有电压变换电路，可为单片机以及单片机其他部件提供电源；温度湿度控制模块采用数字单总线输出，且温度湿度控制模块中设置有温湿度传感器，可同时输出环境的温度、湿度信息。单片机还连接有波特率选择模块，波特率选择模块可为单片机或计算机在串口通信时选择合适的速率。

同时，单片机设置有RS485通讯接口，且单片机分别接收电磁隔离模块、高压带电指示模块、开关电源模块和温度湿度控制模块采集到的信号后，将上述信号处理后通过RS485通讯接口输出到后台监控计算机，同时监控各模块中的执行机构进行动作。

如图2所示，以无源节点断路器所对应的继电隔离装置来说明该模块的作用(其他无源节点如隔离开关，接地开关，储能控制开关与其类同)。

具体的，继电隔离装置包括继电器、动作触头、续流二极管、运放比较器和指示灯。

当BREAK有电输入时，继电器K2得电，R8、LED4(红灯)构成的指示电路得电，红灯点亮，意味着断路器合闸，同时U1的同相端为高电压，反相端为低压，致使比较器输出为高电平，由单片机控制器采集。

当BREAK无电输入时，继电器K2断电(常规状态)，R9、LED3(绿灯)构成的指示电路得电，绿灯点亮，意味着断路器分闸，同时U1的同相端为低电压，反相端为高压，致使比较器输出为低电平，由单片机控制器采集。因此，单片机控制可以通过采集U1输出，即可得知断路器的状态。

如图3和图4所示，本实施例中需要用到两组电源，分别为3.3V和12V两种。

主电源电路主要完成220V交流电到+12V电源的变换，该电路首先经过TF1变压后，将220V AC变换为36V AC，并进行输入输出隔离，之后经过5A的保险管，然后经由D1-D4进行整流(整流管选用IN5404，其最高反向峰值电压为200V，平均整流电路为3A，最大峰值浪涌电流为5A，完全可以满足本设计需求)成脉动直流，最后经由C2、C3、C4平滑滤波，输出直流电压，并送至由LM2576组成的电压变换电路，该电压可将整流的电压变换为输出的+12V电压，在输出端接了L2工字电感，用于进一步吸收电压小尖峰。

其中，LM2576组成的电压变换电路具有完善的保护电路，包括电流限制及热关断电路等，利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。

由于系统中采用了STM32单片机，其需要的电压为+3.3V，并不能直接使用+12V电源，所以设置了ASM1117构成的+12V—3.3V电路，输入的+12V电压经过C11、C12滤波后，送至U2的电源输入引脚，之后再输出端输出3.3V电压，并进过C13、C14平滑滤波后输出，该电压可供单片机以及一些传感器、显示器件等提供电源。

如图5所示，该温度湿度控制模块采用数字化一体式传感器DHT11，具体的，该传感器温度测量范围0-50度，测量误差为±2度，湿度测量范围为20％--95％，测量相对误差为±5％。工作电压比较灵活，可以兼容3.3-5V工作电压，该模块采用数字单总线输出，可以同时输出环境的温湿度信息。其与单片机控制的数据接口为PA0，通过单总线协议即可完成数据传输。单片机可以实时采集环境的温湿度信息，并用于决定是否进行加热控制。

以加热控制为例，温度湿度控制模块中的温湿度加热驱动及控制电路由光耦TLP1、电阻R2、电阻R1、发光二极管LED1以及开关S1、电阻R3、电阻R4、三极管Q1、二极管D1和继电器K1组成。

其中光耦TLP1、电阻R2用于构成单片机输入的控制端，R2采用上拉方式，单片机PA1口接光耦的第2引脚，当单片机的IO口输出为高时，光耦不导通；反之，当单片机输出为低时，光耦导通。

电阻R1、发光二极管LED1构成指示电路，用于判断环境湿度，指示加热控制是否开始实施。电阻R3、电阻R4、三极管Q1用于构成开关电路，当光耦导通时，Q1基极得到高电平，则Q1导通，从而使得继电器得电；反之，继电器不得电。

开关S1为手动控制开关，当采用人工控制时，手动摁下加热按钮，就会强制把Q1导通，从而使得继电器K1动作，启动加热器。而不受传感器等自动控制电路的影响。

二极管D1和继电器K1加热驱动电路，D1主要用于继电器的续流，从而保护继电器。

对于高压带电指示模块，为了判断高压带电显示装置是否完好，本实施例中高压带电显示装置设置有试验按钮，且在高压开关柜运行时，高压带电显示装置应置于非显示状态，以延长高压带电显示装置的使用寿命。具体的，当需要停电检修时，先按下试验按钮，此时带电显示灯应亮，然后操作主开关分闸，此时带电显示灯应熄灭，判断高压带电显示装置完好。

如图6所示，高压带电感应及指示电路原理图，此电路一共三路，分别接至LA、LB、LC各相输入端，以其中一路为例进行说明。该电路由R7，电压互感器T1、运放U1、采样电阻R5、移相校正网络R6和C1构成。

当LA相输入端带电时，其经过电流电阻R7进行限流后，送至电压互感器T1(采样PT107电压互感器，其额定输入电流为2mA，额定输出电路也为2mA，电压变比为1000:1000，相位差小于45度)的输入端，输出端输出mA级的电流，该电流经过IV变换后从接口P3进行输出，输出至单片机的相关IO口，经由单片机进行AD采样后，进行判别。

当输入端带电时，AD采样得到电压将大于0V(或者根据实际情况进行调试判别)，之后单片机通过向PA5口输出低电平，从而点亮指示灯LED2，以提示有电接入，同时取得继电器，使得继电器得电驱动闭锁装置动作；反之，AD采样得到电压较低时，单片机通过向PA5口输出高电平，指示灯不亮，闭锁装置不动作。

LED启辉电压(kV)：额定电压×0.15～0.65，如用市电试验时，需要在输入端串联0.1uF/275V电容或30K/2W电阻。

如图7所示，语音输出模块实物及接口图，其中语音输出模块JQ8900模块。该模块支持MP3硬件解码，采样率可为多种数据格式。内部包含24位ADC，多种控制模式，诸如IO口控制，一线或两线串口控制模式等，只需要将IO1-IO7接至单片机的相关IO口，即可通过IO口组合实现语音的播报提醒，最大可达255段录音，是一款具有单片机内核的语音芯片，具有功能多、音质好、应用范围广、性能稳定等特点。当单片机接收到报警信号后，通过语音输出模块进行语音报警。

本实用新型提供一种新型的电力开关柜用状态显示器，通过设置电磁隔离模块、高压带电指示模块、开关电源模块、温度湿度控制模块、语音输出模块和波特率选择模块，采用单片机技术实现对电力开关柜用状态显示器中各种元件工作状态的采集，加热控制，语音提示和液晶显示，并能够通过RS485通讯接口与后台监控计算机通信连接，实现对于采用多台开关柜组成的电气一次系统的实时动态运行模拟与远程环境监控。与现有技术相比，该新型的电力开关柜用状态显示器设计合理，稳压性能好，成本低廉，能够对电力开关柜组成的电气系统中的复杂情况能较好地起到监控，便于工作人员操作。

最后应说明的是：以上实施例仅说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

一种新型的电力开关柜用状态显示器专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。