变电站环境监测系统的制作方法

1.本实用新型涉及变电站技术领域，具体的，涉及变电站环境监测系统。

背景技术：

2.在我国电力行业，变电站室内环境区域，如开关室、保护室、配电房等数量众多，分布较广，且设备多样，其运行直接关系到广大民众的用电质量，随着生活水平的快速提升，民众对电力保障提出更高的要求，这就要求电力企业加强室内设备的管控，降低电力设备故障率，提升变配电站运维效率，变配电站设备的安全运行受室内温度、湿度、气体监测、电缆沟水浸等环境因素影响。随着社会的不断发展，温度监测仪的种类越来越多，现有技术的温度传感器均存在一定的局限性，和监测稳定性差的问题，例如：红外温度传感器在被遮挡或存在粉尘干扰时温度监测效果不好；光纤温度传感器存在着光纤易折易断的问题，且在表面堆积灰尘后绝缘性变差，易导致短路，影响了设备的正常使用。

技术实现要素：

3.本实用新型提出变电站环境监测系统，解决了现有技术中变电站环境温度监测稳定性差的问题。
4.本实用新型的技术方案如下：
5.变电站环境监测系统，包括主控电路和温度监测电路，所述温度监测电路连接所述主控电路，所述温度监测电路包括温度采集校正电路和调理电路，所述温度采集校正电路的输入端作为所述温度监测电路的输入端，所述温度采集校正电路的输出端连接所述调理电路的输入端，所述调理电路的输出端连接所述主控电路，所述温度采集校正电路包括电阻r1、电阻 r2、温度传感器rpt、变阻器rp1、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7和运放u1，所述电阻r1的第一端连接5v电源，所述电阻r1的第二端连接所述温度传感器rpt的第一端，所述温度传感器rpt的第二端接地，所述电阻r2的第一端连接5v电源，所述电阻r2的第二端通过所述变阻器rp1接地，所述电阻r2的第二端通过所述电阻r4连接所述运放u1的同相输入端，所述运放u1的反相输入端连接所述电阻r5的第一端，所述电阻r5的第二端连接所述电阻r1的第二端，所述运放u1的输出端通过所述电阻r6连接所述运放u1的同相输入端，所述运放u1的输出端通过所述电阻r7连接所述电阻r5的第二端，所述运放u1 的输出端连接所述调理电路的输入端；所述调理电路包括运放u2、电阻r8、电阻r9、运放 u3和电阻r10，所述运放u2的同相输入端连接所述温度采集校正电路的输出端，所述运放u2的反相输入端通过所述电阻r9接地，所述运放u2的输出端通过所述电阻r8连接所述运放u2的反相输入端，所述运放u2的输出端连接所述运放u3的反相输入端，所述运放u3 的输出端连接所述运放u3的同相输入端，所述运放u3的输出端通过所述电阻r10连接所述主控电路。
6.进一步，本实用新型中所述温度监测电路还包括限幅保护电路，所述限幅保护电路包括电阻r11、发光二极管led1、二极管d1、运放u4、电阻r12和稳压二极管d2，所述运放 u4的反相输入端连接所述运放u3的输出端，所述运放u4的同相输入端通过所述电阻r12 连
接9v电源，所述运放u4的同相输入端连接所述稳压二极管d2的阴极，所述稳压二极管 d2的阳极接地，所述运放u4的输出端连接所述二极管d1的阴极，所述二极管d1的阳极连接所述发光二极管led1的阴极，所述发光二极管的阳极通过所述电阻r11连接所述运放u4 的反相输入端。
7.进一步，本实用新型中还包括气体监测电路，所述气体监测电路包括红外气体传感器、电阻r13、电阻r14、电阻r15、电阻r16、运放u5、电阻r17，运放u6电阻r18和电容 c6，所述红外气体传感器依次通过所述电阻r16和所述电阻r15连接所述运放u5的同相输入端，所述运放u5的反相输入端通过所述电阻r13接地，所述运放u5的输出端通过所述电阻r14连接所述运放u5的反相输入端，所述运放u5的输出端连接所述运放u6的同相输入端，所述运放u6的反相输入端接地，所述运放u6的输出端通过所述电容c6连接所述电阻 r18的第一端，所述电阻r18的第二端通过所述电阻r17连接所述运放u6的同相输入端，所述运放u6的输出端通过所述电容c7连接所述主控电路。
8.进一步，本实用新型中还包括报警电路，所述报警电路包括电阻r19、发光二极管led2、电阻r20、发光二极管led3、三极管q1、三极管q2、电阻r24、电阻r21、电阻r23、三极管q3和蜂鸣器ls1，所述电阻r24的第一端连接所述主控电路，所述电阻r24的第二端连接所述三极管q1的基极，所述三极管q1的集电极通过所述电阻r19连接所述发光二极管 led2的阴极，所述发光二极管led2的阳极连接5v电源，所述三极管q1的发射极连接所述三极管q2的发射极，所述三极管q2的基极通过所述电阻r23连接所述主控电路，所述三极管q2的集电极通过所述电阻r20连接所述发光二极管led3的阴极，所述发光二极管led3 的阳极连接5v电源，所述三极管q2的发射极通过电阻r21接地，所述三极管q3的基极连接所述三极管q2的发射极，所述三极管q3的发射极接地，所述三极管q3的集电极连接所述蜂鸣器ls1的第一端，所述蜂鸣器ls1的第二端连接5v电源。
9.本实用新型的工作原理及有益效果为：
10.本实用新型中通过对变电站的室内进行温度实时监测，当设备温度超过正常阈值时能够及时发出报警信号，警提示值守人员及时进行处理。具体工作原理为：温度传感器可等效为电阻，利用桥式电路将温度信号转换为微弱的电压信号，为避免温度传感器rpt自身电阻发热引起温度变化导致测量误差，将流过温度传感器rpt的电流控制在设定范围内，在实际应用时由于温度传感器rpt自身电阻值有一定的偏差，设置变阻器rp1，通过调节变阻器rp1 阻值使其满足温度传感器rpt的电阻随温度的变化范围，可实现温度的精确检测，通过电阻 r7引入反馈，构成随温度传感器rpt电阻的增加不断增强的正反馈，从而达到非线性校正的目的，电容c1和电容c2为滤波电容，用以防止高频噪声的影响，电阻r1和电阻r4引入负反馈，对输入电压进行放大，加入反馈电路的检测系统，其线性度可以得到明显改善。调理电路由运放u2组成的放大电路和由运放u3组成的跟随电路构成，其中运放大电路再次对温度采集校正电路的输出进行放大，放大后经电压跟随器输出，电阻r10和电容c3组成阻容耦合电路，对运放u3输出的跟随电压进一步滤波，滤波后送至主控电路，电压跟随器可以起到稳定输出的作用，同时还可以起到前后相互隔离的作用。
11.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
12.图1为本实用新型温度采集校正电路的电路图；
13.图2为本实用新型调理电路的电路图；
14.图3为本实用新型限幅保护电路的电路图；
15.图4为本实用新型气体监测电路的电路图；
16.图5为本实用新型报警电路的电路图。
具体实施方式
17.下面将结合本实用新型实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本实用新型保护的范围。
18.实施例1
19.如图1～图2所示，本实施例提出了变电站环境监测系统，包括主控电路和温度监测电路，温度监测电路连接主控电路，温度监测电路包括温度采集校正电路和调理电路，温度采集校正电路的输入端作为温度监测电路的输入端，温度采集校正电路的输出端连接调理电路的输入端，调理电路的输出端连接主控电路，温度采集校正电路包括电阻r1、电阻r2、温度传感器rpt、变阻器rp1、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7和运放u1，电阻r1的第一端连接5v电源，电阻r1的第二端连接温度传感器rpt的第一端，温度传感器rpt的第二端接地，电阻r2的第一端连接5v电源，电阻r2的第二端通过变阻器rp1接地，电阻r2的第二端通过电阻r4连接运放u1的同相输入端，运放u1的反相输入端连接电阻r5的第一端，电阻r5的第二端连接电阻r1的第二端，运放u1的输出端通过电阻r6连接运放u1的同相输入端，运放u1的输出端通过电阻r7连接电阻r5的第二端，运放u1的输出端连接调理电路的输入端；
20.调理电路包括运放u2、电阻r8、电阻r9、运放u3和电阻r10，运放u2的同相输入端连接温度采集校正电路的输出端，运放u2的反相输入端通过电阻r9接地，运放u2的输出端通过电阻r8连接运放u2的反相输入端，运放u2的输出端连接运放u3的反相输入端，运放u3的输出端连接运放u3的同相输入端，运放u3的输出端通过电阻r10连接主控电路。
21.本实施例中，采用型号为ptl100的温度传感器rpt，ptl100温度传感器可等效为电阻，利用桥式电路将温度信号转换为微弱的电压信号，为避免温度传感器rpt自身电阻发热引起温度变化导致测量误差，将流过ptl00的电流控制在lma以内，在实际应用时由于温度传感器rpt自身电阻值有一定的偏差，所以设置变阻器rp1，通过调节变阻器rp1阻值使其满足温度传感器rpt的电阻随温度的变化范围，可实现温度的精确检测，本实施例通过电阻r7 引入反馈，构成随温度传感器rpt电阻的增加不断增强的正反馈，从而达到非线性校正的目的，电容c1和电容c2为滤波电容，用以防止高频噪声的影响，电阻r1和电阻r4引入负反馈，对输入电压进行放大，加入反馈电路的检测系统，其线性度可以得到明显改善。
22.图2中，调理电路由运放u2组成的放大电路和由运放u3组成的跟随电路构成，其中运放大电路再次对温度采集校正电路的输出进行放大，放大后经电压跟随器输出，电阻r10和电容c3组成阻容耦合电路，对运放u3输出的跟随电压进一步滤波，滤波后送至主控电路，电压跟随器可以起到稳定输出的作用，同时还可以起到前后相互隔离的作用。
23.如图3所示，本实施例中温度监测电路还包括限幅保护电路，限幅保护电路包括电阻r11、发光二极管led1、二极管d1、运放u4、电阻r12和稳压二极管d2，运放u4的反相输入端连接运放u3的输出端，运放u4的同相输入端通过电阻r12连接9v电源，运放u4的同相输入端连接稳压二极管d2的阴极，稳压二极管d2的阳极接地，运放u4的输出端连接二极管d1的阴极，二极管d1的阳极连接发光二极管led1的阴极，发光二极管的阳极通过电阻r11连接运放u4的反相输入端。
24.稳压二极管d2是一个3.3v的稳压二极管电阻r11为保护稳压管d2的限流电阻，d1为普通二极管，发光二极管led1起报警作用，在9v电压作用下稳压二极管d2被反向击穿，从而将运放同相输入端的电压稳定在3.3v，由于运放u4开环增益很大，当运放u4反相输入端电压小于同相输入端电压时，运放u4会输出一个很大的正值电压，从而使二极管d1及发光二极管led1处于截止状态，此时运放u3输出端不受影响。当运放u4反相输入端电压大于运放u4同相输入端电压时，运放u4输出端输出一个很大的负值电压，此时二极管d1 及发光二极管led1导通，运放u4相当于一个电压跟随器，强制运放u3输出端控制在3.3v，对电路起到了很好的保护作用。
25.如图4所示，本实施例中还包括气体监测电路，气体监测电路包括红外气体传感器、电阻r13、电阻r14、电阻r15、电阻r16、运放u5、电阻r17，运放u6电阻r18和电容c6，红外气体传感器依次通过电阻r16和电阻r15连接运放u5的同相输入端，运放u5的反相输入端通过电阻r13接地，运放u5的输出端通过电阻r14连接运放u5的反相输入端，运放u5的输出端连接运放u6的同相输入端，运放u6的反相输入端接地，运放u6的输出端通过电容c6连接电阻r18的第一端，电阻r18的第二端通过电阻r17连接运放u6的同相输入端，运放u6的输出端通过电容c7连接主控电路。
26.变电站设备的安全运行还受室内气体的影响，避免室内sf6、o3气体超限导致安全事故，监测室内气体浓度，当sf6或o3气体浓度超限时，发出报警信号。
27.红外气体传感器为薄膜电容，吸收了红外能量后，气体温度升高，导致自身室内压力增大，电容两极间的距离就要改变，电容值随之改变。监测到的气体浓度越大，其电容值改变就越大。红外气体传感器将被监测气体浓度转换成相应的电信号，然后经滤波电路提取电信号并输出到放大电路，放大电路将转换后的电信号送至主控电路。
28.其中，电阻r13、电阻r14、电阻r15、电阻r16电容c4、电容c5和运放u5组成滤波电路，在电路中引入了正、负反馈。当信号频率趋于零时，由于电容c4的电抗趋于无穷大，因而正反馈很弱；当信号频率趋于无穷大时，电容c5的电抗趋于零。这样就保证了当信号频率在趋于零和无穷大之间的任何一个值，滤波电路都可以正常提取相应的电信号。运放u6构成放大电路，滤波电路之后的放大电路，其作用是将滤波电路输出的信号放大到一定的程度，以便主控电路接收。电阻r18和电容c6串联构成校正网络用来对电路进行相位补偿。
29.如图5所示，本实施例中还包括报警电路，报警电路包括电阻r19、发光二极管led2、电阻r20、发光二极管led3、三极管q1、三极管q2、电阻r24、电阻r21、电阻r23、三极管q3和蜂鸣器ls1，电阻r24的第一端连接主控电路，电阻r24的第二端连接三极管q1 的基极，三极管q1的集电极通过电阻r19连接发光二极管led2的阴极，发光二极管led2 的阳极连接5v电源，三极管q1的发射极连接三极管q2的发射极，三极管q2的基极通过电阻r23连接主控电路，三极管q2的集电极通过电阻r20连接发光二极管led3的阴极，发光二极管led3的阳极
连接5v电源，三极管q2的发射极通过电阻r21接地，三极管q3 的基极连接三极管q2的发射极，三极管q3的发射极接地，三极管q3的集电极连接蜂鸣器 ls1的第一端，蜂鸣器ls1的第二端连接5v电源。
30.本实施例中，电阻r19和发光二极管led2支路用于温度报警，电阻r20和发光二极管 led3支路用于气体报警，当温度超出设定范围时，主控电路向三极管q1的基极发送高电平信号，电阻r19和发光二极管led2支路导通，发光二极管led2发出黄光，三极管q3 也导通，同时蜂鸣器ls1接通电源发出鸣响信号，当监测室内气体浓度超出设定范围时，主控电路向三极管q2的基极发送高电平信号，电阻r20和发光二极管led3支路导通，发光二极管led3发出红光，三极管q3也导通，同时蜂鸣器ls1接通电源发出鸣响信号。
31.当监测室内温度或气体超出设定值时，蜂鸣器会发出报警信号，同时根据不同的报警信息，对应发光二极管发出不同颜的警示灯，当有报警信号发生时，工作人员可以通过发光二极管所发出的光便可知道对应的问题原因。
32.以上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。

技术特征：

1.变电站环境监测系统，其特征在于，包括主控电路和温度监测电路，所述温度监测电路连接所述主控电路，所述温度监测电路包括温度采集校正电路和调理电路，所述温度采集校正电路的输入端作为所述温度监测电路的输入端，所述温度采集校正电路的输出端连接所述调理电路的输入端，所述调理电路的输出端连接所述主控电路，所述温度采集校正电路包括电阻r1、电阻r2、温度传感器rpt、变阻器rp1、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7和运放u1，所述电阻r1的第一端连接5v电源，所述电阻r1的第二端连接所述温度传感器rpt的第一端，所述温度传感器rpt的第二端接地，所述电阻r2的第一端连接5v电源，所述电阻r2的第二端通过所述变阻器rp1接地，所述电阻r2的第二端通过所述电阻r4连接所述运放u1的同相输入端，所述运放u1的反相输入端连接所述电阻r5的第一端，所述电阻r5的第二端连接所述电阻r1的第二端，所述运放u1的输出端通过所述电阻r6连接所述运放u1的同相输入端，所述运放u1的输出端通过所述电阻r7连接所述电阻r5的第二端，所述运放u1的输出端连接所述调理电路的输入端；所述调理电路包括运放u2、电阻r8、电阻r9、运放u3和电阻r10，所述运放u2的同相输入端连接所述温度采集校正电路的输出端，所述运放u2的反相输入端通过所述电阻r9接地，所述运放u2的输出端通过所述电阻r8连接所述运放u2的反相输入端，所述运放u2的输出端连接所述运放u3的反相输入端，所述运放u3的输出端连接所述运放u3的同相输入端，所述运放u3的输出端通过所述电阻r10连接所述主控电路。2.根据权利要求1所述的变电站环境监测系统，其特征在于，所述温度监测电路还包括限幅保护电路，所述限幅保护电路包括电阻r11、发光二极管led1、二极管d1、运放u4、电阻r12和稳压二极管d2，所述运放u4的反相输入端连接所述运放u3的输出端，所述运放u4的同相输入端通过所述电阻r12连接9v电源，所述运放u4的同相输入端连接所述稳压二极管d2的阴极，所述稳压二极管d2的阳极接地，所述运放u4的输出端连接所述二极管d1的阴极，所述二极管d1的阳极连接所述发光二极管led1的阴极，所述发光二极管的阳极通过所述电阻r11连接所述运放u4的反相输入端。3.根据权利要求1所述的变电站环境监测系统，其特征在于，还包括气体监测电路，所述气体监测电路包括红外气体传感器、电阻r13、电阻r14、电阻r15、电阻r16、运放u5、电阻r17，运放u6电阻r18和电容c6，所述红外气体传感器依次通过所述电阻r16和所述电阻r15连接所述运放u5的同相输入端，所述运放u5的反相输入端通过所述电阻r13接地，所述运放u5的输出端通过所述电阻r14连接所述运放u5的反相输入端，所述运放u5的输出端连接所述运放u6的同相输入端，所述运放u6的反相输入端接地，所述运放u6的输出端通过所述电容c6连接所述电阻r18的第一端，所述电阻r18的第二端通过所述电阻r17连接所述运放u6的同相输入端，所述运放u6的输出端通过所述电容c7连接所述主控电路。4.根据权利要求1所述的变电站环境监测系统，其特征在于，还包括报警电路，所述报警电路包括电阻r19、发光二极管led2、电阻r20、发光二极管led3、三极管q1、三极管q2、电阻r24、电阻r21、电阻r23、三极管q3和蜂鸣器ls1，所述电阻r24的第一端连接所述主控电路，所述电阻r24的第二端连接所述三极管q1的基极，所述三极管q1的集电极通过所述电阻r19连接所述发光二极管led2的阴极，所述发光二极管led2的阳极连接5v电源，所述三极管q1的发射极连接所述三极管q2的发射极，所述三极管q2的基极通过所述电阻r23连接所述主控电路，所述三极管q2的集电极通过所述电阻r20连接所述发光二极管led3的阴极，所述
发光二极管led3的阳极连接5v电源，所述三极管q2的发射极通过电阻r21接地，所述三极管q3的基极连接所述三极管q2的发射极，所述三极管q3的发射极接地，所述三极管q3的集电极连接所述蜂鸣器ls1的第一端，所述蜂鸣器ls1的第二端连接5v电源。

技术总结

本实用新型涉及变电站技术领域，提出了变电站环境监测系统，温度采集校正电路包括电阻R1、电阻R2、变阻器RP1和运放U1，电阻R1的第一端连接5V电源，电阻R1的第二端连接温度传感器Rpt第一端，温度传感器Rpt第二端接地，电阻R2第一端连接5V电源，电阻R2的第二端通过变阻器RP1接地，电阻R2第二端通过电阻R4连接运放U1同相输入端，运放U1反相输入端连接电阻R5的第一端，电阻R5第二端连接电阻R1第二端，运放U1输出端通过电阻R6连接运放U1同相输入端，运放U1输出端通过电阻R7连接电阻R5第二端，运放U1输出端连接调理电路的输入端，通过上述技术方案，解决了现有技术中变电站环境温度监测稳定性差的问题。性差的问题。性差的问题。

技术研发人员：

张国平 武会昌

受保护的技术使用者：

北京国电瑞恒科技有限公司

技术研发日：

2022.06.07

技术公布日：

2022/10/11