变电站智能巡视照明远控联动装置

摘要

本发明公开了一种变电站智能巡视照明远控联动装置，包括光照传感器、控制终端和多个电磁继电器，电磁继电器与照明灯相连接；控制终端包括中央处理器、电源电路、光照信号采集电路和照明控制电路；电源电路包括AC/DC转换电路和DC/DC转换电路；照明控制电路包括多个继电器驱动电路和多个光耦隔离电路；光照信号采集电路包括一个I/V转换电路和一个AD转换电路；中央处理器上还连接有一个人体红外感应模块。本发明的变电站智能巡视照明远控联动装置，具有可在巡检人员接近设备时自动打开照明灯、便于巡检人员巡检设备等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种变电站智能巡视照明远控联动装置。

背景技术

变电所的照明装置属于站内辅助装置，和普通建筑内使用的照明控制方式是相同的。随 着智能电网和国网公司三集五大建设的深化推进，500kV、220kV、110kV电压等级的变电站 全部建设改造为无人值守变电站，基建变电站逐步增多。但是，变电站管理人员没有变化， 也就是人均管理数量在逐渐提升。如果无人值班变电站仍采用传统的人工巡检方法，受巡检 人员的生理、心理素质、责任心、外部工作环境、工作经验、技能技术水平以及当班期间的 工作多少的影响，巡检会存在走马观花、漏巡、少巡，甚至不巡的情况，巡视效率低，质量 差，既达不到巡视设备的目的，更不能及时发现设备隐患。设备发生缺陷不能及时发现，不 仅危及系统的安全运行，还会威胁到运行人员的人身安全。为了能全方位的远方监视变电站 的运行状态，需要对现有的辅助装置进行智能化改造，提升电力公司变电站管控能力。

因此，通过采用照明远程智能控制装置，结合智能巡检系统，在运行该系统的过程中采 集视频图像同步开启照明可以解决变电站巡视中夜巡功能。

发明内容

本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种变电站智能巡视照明远控联 动装置，以解决现有变电站中无自动照明装置、不便于工作人员巡检的问题。

本发明为解决技术问题采用以下技术方案。

变电站智能巡视照明远控联动装置，其结构特点是，包括光照传感器、控制终端和多个 电磁继电器，所述多个电磁继电器的每一个电磁继电器与一个照明灯相连接以控制照明灯的 亮灯和关灯；所述控制终端包括中央处理器、电源电路、光照信号采集电路和照明控制电路；

所述电源电路包括AC/DC转换电路和DC/DC转换电路，市电交流电源依次通过所述 AC/DC转换电路和DC/DC转换电路与所述中央处理器相连接；

所述照明控制电路包括多个继电器驱动电路和多个光耦隔离电路；每个继电器驱动电路 与一个光耦隔离电路，每个光耦隔离电路上连接有一个所述电磁继电器；

所述光照信号采集电路包括一个I/V转换电路和一个AD转换电路，所述光照传感器依 次通过所述I/V转换电路和所述AD转换电路与所述中央处理器相连接；

所述中央处理器上还连接有一个人体红外感应模块，所述人体红外感应模块通过感应信 号自动判断是否有人接近或进入变电站高压室、保护室和场地，并在有人接近或进入时发生 信号给中央处理器；由中央处理器发出控制信号打开照明灯，使得巡检人员能够对设备进行 巡检。

本发明的变电站智能巡视照明远控联动装置的结构特点也在于：

所述中央处理器上还连接有一个运行状态标识模块。

所述中央处理器上还连接有协议转换处理模块，所述协议转换处理模块通过一个光纤通 信接口模块与状态接入控制器相连接。

所述I/V转换电路包括开关二极管D1、开关二极管D2、电阻R1～R5、可变电阻W1～ W3、电容C1～C3、运算放大器U1、运算放大器U2；

所述开关二极管D1和开关二极管D2相互并联连接后的两端分别连接在所述光照传感器 的连接端In和光照传感器的连接端GND上；所述开关二极管D1的正极与所述开关二极管 D2的负极相连接；所述光照传感器的连接端GND接地；所述光照传感器的连接端In和连接 端GND上分别连接在所述运算放大器U1的两个输入端上；

所述电阻R1和所述可变电阻W3相串联连接后与所述电容C1相并联连接，该并联连接 的两端均连接在所述运算放大器U1上；所述可变电阻W3的滑动端依次通过电容C2和电阻 R2与运算放大器U2相连接；所述可变电阻W1的两端均连接在所述运算放大器U1上，可 变电阻W1的滑动端连接+12V电源；

所述电阻R3的一端接地，另一端与运算放大器U2相连接；所述电阻R4的一端接地， 另一端与运算放大器U2相连接；所述电阻R5的两端均连接在所述运算放大器U2上；所述 可变电阻W2的两端均连接在所述运算放大器U2上，可变电阻W2的滑动端连接+12V电源；

所述电容C3的一端连接在所述运算放大器U1上，另一端连接在电容C2和电阻R2之 间。

所述AD转换电路包括AD转换芯片U3、电阻R6～R8、电阻R20～R27、电容C4～C13 和电容C50～C57；所述电阻R6～R8的一端与33V电源VDD相连接，电阻R6～R8的另一 端分别连接AD转换芯片U3的CS端子、RESET端子和PWDN端子；所述电容C4～C9的 一端连接电源AVSS，所述电容C4的另一端和C5的另一端连接AD转换芯片U3的VCAP1 端子，所述电容C6的另一端连接AD转换芯片U3的VCAP2端子，所述电容C7的另一端 和C8的另一端连接AD转换芯片U3的VCAP3端子，所述电容C9的另一端连接AD转换芯 片U3的VCAP4端子；

所述电容C10和电容C11相互并联连接后的一端连接AD转换芯片U3的VREFN端子， 所述电容C10和电容C11相互并联连接后的另一端连接AD转换芯片U3的VREFP端子；所 述AD转换芯片U3的VREFN端子还与电源AVSS相连接；

所述电容C12的一端和电容C13的一端与AD转换芯片U3的DVDD端子相连接并与33V 电源VDD相连接，所述电容C12的另一端和电容C13的另一端连接接地端AGND；

所述电阻R20～R27的一端为外部信号输入端，电阻R20～R27的另一端分别连接在所 述AD转换芯片U3的端子IN1N～IN8N上；所述电容C50～C57的一端连接连接接地端 AGND，所述电容C50～C57的另一端也分别连接在所述AD转换芯片U3的端子IN1N～IN8N 上。

所述继电器驱动电路包括电阻R800～R803、三极管Q1和三极管Q2；所述电阻R800与 所述三极管Q1的基极相连接，所述三极管Q1发射极接地，所述电阻R801的一端与所述三 极管Q1的集电极相连接，所述电阻R801的另一端与三极管Q2的发射极相连接；所述电阻 R802的两端分别连接在所述三极管Q1的集电极和所述三极管Q2的基极上；所述电阻R803 的两端分别连接在所述三极管Q2的基极和发射极上。

所述光耦隔离电路包括电阻R401～R402、电容C401、肖特基二极管D800、光耦O1和 光耦JQ1；所述电阻R401和电容C401均与所述光耦O1相连接，所述光耦O1与光耦JQ1 相连接；所述R402的一端连接在所述光耦O1和光耦JQ1之间，另一端连接电源VCC；所 述肖特基二极管D800的两端均与所述光耦JQ1相连接；所述光耦JQ1还与市电交流电源的 火线ACL相连接，被控的电磁继电器与光耦JQ1相连接。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

本发明的变电站智能巡视照明远控联动装置，包括光照传感器、控制终端和多个电磁继 电器，电磁继电器与照明灯相连接；控制终端包括中央处理器、电源电路、光照信号采集电 路和照明控制电路；电源电路包括AC/DC转换电路和DC/DC转换电路；照明控制电路包括 多个继电器驱动电路和多个光耦隔离电路；光照信号采集电路包括一个I/V转换电路和一个 AD转换电路；中央处理器上还连接有一个人体红外感应模块，在有人接近或进入时发送信 号给中央处理器，实现自动根据光照强度对照明进行开关控制，同时实现外部人员进入变电 站高压室和保护室自动开启照明

中央处理器上还连接有协议转换处理模块，所述协议转换处理模块通过一个光纤通信接 口模块与状态接入控制器相连接，以便进一步处理检测数据。状态接入控制器以便对变电站 照明信息进行标准化通信规约转换，符合国家电网公司DL/T860智能变电站站内通信传输标 注，所述信号多通道信号采集电路包括光照传感器信号采集模块、开关量采集模块,实现变电 站照明远程开关和自动照明。通过本发明，实现了变电站智能远程视频全天候巡视，同时实 现照明系统根据光照环境自动开启照明，实现全自动管理变电站照明，提升变电站智能化水 平。

本发明的变电站智能巡视照明远控联动装置，用于变电站高压室、保护室、场地等室内 和室外的照明远程智能控制装置，和变电站的视频监控设备、智能巡视系统组成智能化的变 电站全站巡视和联动系统，实现了变电站智能巡检系统后台实时远程控制变电站高压室、保 护室及场地的照明装置，根据环境光照情况自适应的开启和关断照明，在启动智能巡检功能 时自动开启现场照明辅助视频摄像机能清晰的对变电站的运行状态进行巡视监控。

本发明的变电站智能巡视照明远控联动装置，具有可在巡检人员接近设备时自动打开照 明灯、便于巡检人员巡检设备、解决了现有变电站中无自动照明装置、不便于工作人员巡检 的问题等优点。

附图说明

图1是本发明的变电站智能巡视照明远控联动装置的结构框图。

图2是本发明的变电站智能巡视照明远控联动装置的I/V转换电路的电路图。

图3是本发明的变电站智能巡视照明远控联动装置的A/D转换电路的电路图。

图4是本发明的变电站智能巡视照明远控联动装置的开关驱动电路的电路图。

图5是本发明的变电站智能巡视照明远控联动装置的光耦隔离电路的电路图。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

参见附图1～图5，本发明的变电站智能巡视照明远控联动装置，包括光照传感器、控制 终端和多个电磁继电器，所述多个电磁继电器的每一个电磁继电器与一个照明灯相连接以控 制照明灯的亮灯和关灯；所述控制终端包括中央处理器、电源电路、光照信号采集电路和照 明控制电路；

所述电源电路包括AC/DC转换电路和DC/DC转换电路，市电交流电源依次通过所述 AC/DC转换电路和DC/DC转换电路与所述中央处理器相连接；

所述照明控制电路包括多个继电器驱动电路和多个光耦隔离电路；每个继电器驱动电路 与一个光耦隔离电路，每个光耦隔离电路上连接有一个所述电磁继电器；

所述光照信号采集电路包括一个I/V转换电路和一个AD转换电路，所述光照传感器依 次通过所述I/V转换电路和所述AD转换电路与所述中央处理器相连接；

所述中央处理器上还连接有一个人体红外感应模块，所述人体红外感应模块通过感应信 号自动判断是否有人接近或进入变电站高压室、保护室和场地，并在有人接近或进入时发生 信号给中央处理器；由中央处理器发出控制信号打开照明灯，使得巡检人员能够对设备进行 巡检。

所述DC/DC转换电路上还连接有一个电源标识模块，采用高亮度8mm草帽红发绿光 LED。AC/DC转换电路将220V交流电源转换为直流电，然后由DC/DC转换电路将AC/DC 转换电路输出的直流电转换为中央处理器CPU可以接受的低电压，为中央处理器CPU提供 驱动电源。

光照信号采集电路通过对光照传感器的电流模拟信号采集放大电路实现光照信号接入， 将光照信号作为开灯的条件之一。人体红外感应模块通过感应信号自动判断是否有人接近或 进入变电站高压室、保护室和场地；在有人接近或进入时发生信号给中央处理器；由中央处 理器发出控制信号打开照明灯，使得巡检人员能够对设备进行巡检。

所述中央处理器上还连接有一个运行状态标识模块。运行状态标识模块通过红色和绿色 的不同变化表示四个照明控制启动和关断，采用高亮度8mm草帽红发绿光LED。中央处理 器连接有一个Flash(数据存储模块)，所述数据存储模块容量可以根据存储时间的长度进行调 整。

所述中央处理器上还连接有协议转换处理模块，所述协议转换处理模块通过一个光纤通 信接口模块与状态接入控制器相连接。协议转换处理模块采用嵌入式核心板独立进行协议转 换，并通过光纤通信接口模块对外数据传输，具有独立的运行平台和强大的处理能力。协议 转换处理模块选用6410核心板，采用Samsung S3C6410处理器，ARM1176JZF-S内核，主频 为533MHz/667MHz，对采集的数据进行DL/T860协议转换，所述的控制终端与状态接入控 制器CAC相连通过内置光纤通信接口模块实现智能变电站站内标准通讯。

所述I/V转换电路包括开关二极管D1、开关二极管D2、电阻R1～R5、可变电阻W1～ W3、电容C1～C3、运算放大器U1、运算放大器U2；

所述开关二极管D1和开关二极管D2相互并联连接后的两端分别连接在所述光照传感器 的连接端In和光照传感器的连接端GND上；所述开关二极管D1的正极与所述开关二极管 D2的负极相连接；所述光照传感器的连接端GND接地；所述光照传感器的连接端In和连接 端GND上分别连接在所述运算放大器U1的两个输入端上；

所述电阻R1和所述可变电阻W3相串联连接后与所述电容C1相并联连接，该并联连接 的两端均连接在所述运算放大器U1上；所述可变电阻W3的滑动端依次通过电容C2和电阻 R2与运算放大器U2相连接；所述可变电阻W1的两端均连接在所述运算放大器U1上，可 变电阻W1的滑动端连接+12V电源；

所述电阻R3的一端接地，另一端与运算放大器U2相连接；所述电阻R4的一端接地， 另一端与运算放大器U2相连接；所述电阻R5的两端均连接在所述运算放大器U2上；所述 可变电阻W2的两端均连接在所述运算放大器U2上，可变电阻W2的滑动端连接+12V电源；

所述电容C3的一端连接在所述运算放大器U1上，另一端连接在电容C2和电阻R2之 间。如图2是本发明的I/V转换电路，具体各元器件的连接见图2。I/V转换电路连接在光照 传感器和AD转换电路之间，其功能是将光照传感器输出的电流信号转换为电压信号，并对 该电压信号进行放大和调节增益后发送给AD转换电路。运算放大器U2的输出端连接电压 信号输出端Vout，连接AD转换电路中的AD转换芯片U3的信号输入引脚。AD转换电路将 处理后的光照信号发送给中央处理器CPU，由中央处理器CPU将光照信号作为是否开灯的判 断条件之一。在光照信号较强的白天，即使人体红外感应模块检测到有人接近设备，也不会 开灯。只有在阴暗天气或夜晚的光照信号较弱的时候，中央处理器CPU才会发出开灯的控制 信号。

所述AD转换电路包括AD转换芯片U3、电阻R6～R8、电阻R20～R27、电容C4～C13 和电容C50～C57；所述电阻R6～R8的一端与33V电源VDD相连接，电阻R6～R8的另一 端分别连接AD转换芯片U3的CS端子、RESET端子和PWDN端子；所述电容C4～C9的 一端连接电源AVSS，所述电容C4的另一端和C5的另一端连接AD转换芯片U3的VCAP1 端子，所述电容C6的另一端连接AD转换芯片U3的VCAP2端子，所述电容C7的另一端 和C8的另一端连接AD转换芯片U3的VCAP3端子，所述电容C9的另一端连接AD转换芯 片U3的VCAP4端子；

所述电容C10和电容C11相互并联连接后的一端连接AD转换芯片U3的VREFN端子， 所述电容C10和电容C11相互并联连接后的另一端连接AD转换芯片U3的VREFP端子；所 述AD转换芯片U3的VREFN端子还与电源AVSS相连接；

所述电容C12的一端和电容C13的一端与AD转换芯片U3的DVDD端子相连接并与33V 电源VDD相连接，所述电容C12的另一端和电容C13的另一端连接接地端AGND；

所述电阻R20～R27的一端为外部信号输入端，电阻R20～R27的另一端分别连接在所 述AD转换芯片U3的端子IN1N～IN8N上；所述电容C50～C57的一端连接连接接地端 AGND，所述电容C50～C57的另一端也分别连接在所述AD转换芯片U3的端子IN1N～IN8N 上。

如图3是本发明的AD转换电路，具体各元器件的连接见图3。由AD转换电路对I/V转 换电路获取的光照信号进行AD转换后发给中央处理器CPU，中央处理器CPU将光照信号作 为是否开灯的判断条件之一。电阻R20～R27的另一端作为外部信号输入端IN1～IN8，可接 入最多8路的外部信号。

所述AD转换芯片U3为ADS131E08。ADS131E08是多通道、同步采样、24位和16位 三角积分(ΔΣ)模数转换器(ADC)系列产品，此产品具有一个内置可编程增益放大器(PGA)、内 部基准、和一个板载振荡器。ADS131E0x输入可独立且直接地与一个电阻器分频器网络或者 一个变压器对接以测量电压。此输入可与一个电流互感器或者罗戈夫斯基线圈(Rogowski)对 接以测量电流，具有高集成度和出色的性能。ADS131E0x在每通道上有一个灵活输入多路复 用器，此多路复用器被独立连接至内部生成信号以实现测试、温度、和故障检测。故障检测 可在器件内部执行，此器件使用集成的带有受数模转换器DAC控制的触发电平的比较器。 ADS131E0x运行的数据速率可高达64kSPS。

所述继电器驱动电路包括电阻R800～R803、三极管Q1和三极管Q2；所述电阻R800与 所述三极管Q1的基极相连接，所述三极管Q1发射极接地，所述电阻R801的一端与所述三 极管Q1的集电极相连接，所述电阻R801的另一端与三极管Q2的发射极相连接；所述电阻 R802的两端分别连接在所述三极管Q1的集电极和所述三极管Q2的基极上；所述电阻R803 的两端分别连接在所述三极管Q2的基极和发射极上。

如图4是本发明的继电器驱动电路，具体各元器件的连接见图4。继电器驱动电路连接 在中央处理器CPU和光耦隔离电路之间，其中电阻R800连接中央处理器CPU，三极管Q2 的集电极(图4中的NET1为连接点)与光耦隔离电路的R401(图5中的NET1为连接点)相连接， 通过三极管Q1和三极管Q2的放大功能，提高中央处理器CPU的IO口的驱动能力。

所述光耦隔离电路包括电阻R401～R402、电容C401、肖特基二极管D800、光耦O1和 光耦JQ1；所述电阻R401和电容C401均与所述光耦O1相连接，所述光耦O1与光耦JQ1 相连接；所述R402的一端连接在所述光耦O1和光耦JQ1之间，另一端连接电源VCC；所 述肖特基二极管D800的两端均与所述光耦JQ1相连接；所述光耦JQ1还与市电交流电源的 火线ACL相连接，被控的电磁继电器与光耦JQ1相连接。

如图5是本发明的光耦隔离电路，具体各元器件的连接见图5。电阻R401连接继电器驱 动电路的三极管Q2的集电极，接收经继电器驱动电路处理后的中央处理器CPU的控制信号。 采用两个光耦O1和光耦JQ1，光耦隔离电路设置在电磁继电器和中央处理器CPU之间，隔 离了输入输出，把220V的交流电与弱电控制元件隔离开来，增加了整个电路的抗干扰能力， 增强了联动装置的工作可靠性。中央处理器CPU发出的信号经过继电器驱动电路放大和光耦 隔离电路的隔离后发送给电磁继电器，从而通过电磁继电器的通断来控制照明灯的电源，进 而实现开灯和关灯的自动控制。光耦JQ1的5RELAY1端子连接用于控制照明灯的5个电磁 继电器的其中之一。220VACL端子连接220V交流电源的火线，作为照明灯的照明电源。

本发明的变电站智能巡视照明远控联动装置，包括光照传感器、控制终端和多个电磁继 电器，电磁继电器与照明灯相连接，实现自动根据光照强度对照明进行开关控制，同时实现 外部人员进入变电站高压室和保护室自动开启照明，以便于和变电站智能巡检组成系统时需 要照明远程控制和状态监控的支持来对变电站全站设备进行全方位的视频巡视。

附图2中的I/V转换电路是对光照传感器输入信号的处理和转换，为A/D转换提供准确 的模拟信号。附图3中A/D转换电路接收I/V转换电路的信号，为CPU提供标准的数字量信 息。

中央处理器CPU上还连接有Flash(数据存储模块)、时钟电路和看门狗电路。所述数据存 储模块Flash容量可以根据存储时间的长度进行调整。时钟电路为中央处理器CPU提供时钟 信号。看门狗电路，是单片机的一个组成部分，在单片机程序的调试和运行中都有着重要的 意义。它的主要功能是在发生软件故障时，通过使器件复位(如果软件未将器件清零)将单 片机复位。也可以用于将器件从休眠或空闲模式唤醒，看门狗定时器对微控制器提供了独立 的保护系统，当系统出现故障时，在可选的超时周期之后，看门狗将以RESET信号作出响应， 当程序死机时，使单片机复位。

所述的协议转换处理模块选用基于Samsung S3C6410高性能处理器，ARM1176JZF-S内 核，可实现多任务的处理和分析，通过和核心处理电路的配合使用，一体化完成照明控制信 号、照明状态信息和智能电网标准通信输出，简化系统组合结构，可直接输出标准信息供变 电站智能巡检系统平台使用。

所述的控制终端与外部状态接入控制器CAC之间通过光纤通信接口模块进行状态信息 交换，光纤通信接口模块选用网络转多模光电收发一体化模块。该种通信接口，可以提高通 讯速率、提高通讯抗干扰能力、延长通讯距离，保障通讯可靠性。

变电站智能巡视照明远控联动装置监测光照信号和人体移动信号，保障站内照明运行在 最需求状态，同时通过变电站智能巡检平台智能巡视联动，自动启停现场照明，同步配合视 频监控的顺利进行，保证对变电站的安全管理。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范 围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出 的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部 记载在权利要求书中。