智能微正压防风沙户外电力机构箱.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010846715.4 (22)申请日 2020.08.21 (71)申请人 国网新疆电力有限公司检修公司 地址 830001 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐 市天山区建设路5号 申请人 国家电网有限公司 (72)发明人 赵诣张旭陈爽李翔何双吉 王国鹏杨成刚董彦辉李俊杰 宋张子豪焦海一杨平玉 孔德顺张新华孙铫 (74)专利代理机构 西安恒联知识产权代理有限 公司 61251 代理人 高美化 (51)Int.Cl. H02B 1/46(2006.01) H02B 1/56(2006。

2、.01) H02B 1/28(2006.01) G05B 19/042(2006.01) (54)发明名称 一种智能微正压防风沙户外电力机构箱 (57)摘要 本发明公开一种智能微正压防风沙户外电 力机构箱， 包括： 一箱体， 风机组件， 设置在箱体 后侧壁并与箱体固定； 监测组件， 设置在箱体内 部用于对箱体内部的温度、 风速进行监测并传输 控制模块， 设置在箱体内部用于接收监测组件的 检测信息并产生控制指令， 对风机组件进行控 制； 通讯模块， 设置在箱体内部用于将控制模块 通过无线网络与云监控中心连接； 供电模块， 设 置在箱体内部用于向风机组件、 监测组件和控制 模块供电； 所述监测组件。

3、与控制模块的输入端连 接， 所述控制模块的输出端连接风机组件和通讯 模块， 所述供电模块与风机组件、 监测组件和控 制模块连接。 本发明有效地实现防风沙功能， 实 现异常告警， 实现远程控制功能。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 112018627 A 2020.12.01 CN 112018627 A 1.一种智能微正压防风沙户外电力机构箱， 其特征在于， 包括： 一箱体； 风机组件， 设置在箱体后侧壁并与箱体固定； 监测组件， 设置在箱体内部用于对箱体内部的温度、 风速进行监测并传输 控制模块， 设置在箱体内部用于接收监测组件的检测信息并产生控制指令， 对风机组 件进行控制； 。

4、通讯模块， 设置在箱体内部用于将控制模块通过无线网络与云监控中心连接； 供电模块， 设置在箱体内部用于向风机组件、 监测组件和控制模块供电； 所述监测组件与控制模块的输入端连接， 所述控制模块的输出端连接风机组件和通讯 模块， 所述供电模块与风机组件、 监测组件和控制模块连接。 2.根据权利要求1所述的一种智能微正压防风沙户外电力机构箱， 其特征在于， 所述箱 体上设置双层门， 所述双层门的每个门体与箱体接缝处设置密封条。 3.根据权利要求1所述的一种智能微正压防风沙户外电力机构箱， 其特征在于， 所述风 机组件包括两端开口的壳体、 防尘进风口、 过滤棉、 进风风机、 进风阀门； 所述外壳嵌入。

5、在箱 体上， 所述防尘进风口设置在箱体外侧的壳体入口处， 所述防尘进风口的进风口向下， 所述 防尘进风口内设置过滤棉， 设置过滤棉位置的壳体底部设置过滤棉更换口； 所述壳体内侧 设置进风风机和进风阀门， 所述进风阀门与进风风机连接。 4.根据权利要求3所述的一种智能微正压防风沙户外电力机构箱， 其特征在于， 所述风 机组件至少设置两组。 5.根据权利要求1所述的一种智能微正压防风沙户外电力机构箱， 其特征在于， 所述监 测组件包括风速传感器、 箱内气压传感器、 箱内温度传感器和箱外气压传感器， 所述壳体的 内开口处设置风速传感器， 所述风速传感器与进风阀门连接， 所述箱内气压传感器、 箱内温 。

6、度传感器设在箱体内侧面， 所述箱外气压传感器在箱体外壁侧面。 6.根据权利要求1所述的一种智能微正压防风沙户外电力机构箱， 其特征在于， 所述控 制模块为STM32系列的单片机。 7.根据权利要求1所述的一种智能微正压防风沙户外电力机构箱， 其特征在于， 所述供 电模块包括12V电压电源、 5V电压电源和电源变送器， 所述电压变送器将5V电压电源输出为 3.3V电压电源。 8.根据权利要求5所述的一种智能微正压防风沙户外电力机构箱， 其特征在于， 所述箱 内气压传感器和箱外气压传感器为MS5611-01BA03金属封装气压计。 9.根据权利要求5所述的一种智能微正压防风沙户外电力机构箱， 其特。

7、征在于， 所述风 速传感器的控制电路包括霍尔传感器、 第一二极管、 第二二极管、 第三二极管、 第一射级跟 随器、 迟滞比较器、 反相器、 射级输出器； 所述霍尔传感器的两端并联第一电容， 所述霍尔传 感器的输出端与第一二极管的正极连接， 所述第一二极管的负极与第二二极管的负极连 接， 所述第一二极管的负极通过第一电阻与第一射级跟随器的正极输入端连接， 所述第一 射级跟随器的输出端通过第二电容与迟滞比较器的负极输入端连接， 所述迟滞比较器的输 出端通过限流电阻与反相器的基极连接， 所述反相器的集电极与射级输出器的集电极连 接， 所述射级输出器的发射极通过电阻与迟滞比较器的正极输入端连接。 10。

8、.根据权利要求5所述的一种智能微正压防风沙户外电力机构箱， 其特征在于， 所述 权利要求书 1/2 页 2 CN 112018627 A 2 箱内温度传感器为硅温度传感器。 权利要求书 2/2 页 3 CN 112018627 A 3 一种智能微正压防风沙户外电力机构箱 技术领域 0001 本发明涉及电力设备技术领域， 具体涉及到一种智能微正压防风沙户外电力机构 箱。 背景技术 0002 电力机构箱是用于保护断路器、 隔离开关等电力系统一次设备的精密机构或重要 机构免受外部环境因素侵蚀、 破坏的金属箱体。 电力机构箱内主要含有电力系统一次设备 的操动系统、 电源系统、 监视系统和保护系统等， 。

9、是一次设备的重要组成部分。 0003 我国西北地区， 浮尘及沙暴情况非常严重， 现有电力机构箱的防风沙能力弱， 沙尘 容易进入机构箱内造成箱内元器件损坏， 导致一次设备不能正常工作。 若对机构箱加装防 尘罩、 防尘网等防尘装置， 机构箱散热能力将大幅下降， 箱内元器件使用寿命也将急剧缩 短。 0004 现有电力机构箱由于结构原因加之夏季高温对机构箱散热要求， 防护等级只能达 到IP55等级， 即不能防止粉尘进入也不能防止有害粉尘堆积。 发明内容 0005 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足， 提供一种智能微正 压防风沙户外电力机构箱。 0006 本发明解决其技术问题所采用的技。

10、术方案是： 0007 一种智能微正压防风沙户外电力机构箱， 包括： 0008 一箱体， 0009 风机组件， 设置在箱体后侧壁并与箱体固定； 0010 监测组件， 设置在箱体内部用于对箱体内部的温度、 风速进行监测并传输 0011 控制模块， 设置在箱体内部用于接收监测组件的检测信息并产生控制指令， 对风 机组件进行控制； 0012 通讯模块， 设置在箱体内部用于将控制模块通过无线网络与云监控中心连接； 0013 供电模块， 设置在箱体内部用于向风机组件、 监测组件和控制模块供电； 0014 所述监测组件与控制模块的输入端连接， 所述控制模块的输出端连接风机组件和 通讯模块， 所述供电模块与风。

11、机组件、 监测组件和控制模块连接。 0015 作为本发明的进一步技术方案为： 所述箱体上设置双层门， 所述双层门的每个门 体与箱体接缝处设置密封条。 0016 作为本发明的进一步技术方案为： 所述风机组件包括两端开口的壳体、 防尘进风 口、 过滤棉、 进风风机、 进风阀门； 所述外壳嵌入在箱体上， 所述防尘进风口设置在箱体外侧 的壳体入口处， 所述防尘进风口的进风口向下， 所述防尘进风口内设置过滤棉， 置过滤棉位 置的壳体底部设置过滤棉更换口； 所述壳体内侧设置进风风机和进风阀门， 所述进风阀门 与进风风机连接。 说明书 1/5 页 4 CN 112018627 A 4 0017 进一步的， 。

12、所述风机组件至少设置两组。 0018 作为本发明的进一步技术方案为： 所述监测组件包括风速传感器、 箱内气压传感 器、 箱内温度传感器和箱外气压传感器， 所述壳体的内开口处设置风速传感器， 所述风速传 感器与进风阀门连接， 所述箱内气压传感器、 箱内温度传感器设在箱体内侧面， 所述箱外气 压传感器在箱体外壁侧面。 0019 作为本发明的进一步技术方案为： 所述控制模块为STM32系列的单片机。 0020 作为本发明的进一步技术方案为： 所述供电模块包括12V电压电源、 5V电压电源和 电源变送器， 所述电压变送器将5V电压电源输出为3.3V电压电源。 0021 作为本发明的进一步技术方案为： 。

13、所述箱内气压传感器和箱外气压传感器为 MS5611-01BA03金属封装气压计。 0022 作为本发明的进一步技术方案为： 所述风速传感器的控制电路包括霍尔传感器、 第一二极管、 第二二极管、 第三二极管、 第一射级跟随器、 迟滞比较器、 反相器、 射级输出器； 所述霍尔传感器的两端并联第一电容， 所述霍尔传感器的输出端与第一二极管的正极连 接， 所述第一二极管的负极与第二二极管的负极连接， 所述第一二极管的负极通过第一电 阻与第一射级跟随器的正极输入端连接， 所述第一射级跟随器的输出端通过第二电容与迟 滞比较器的负极输入端连接， 所述迟滞比较器的输出端通过限流电阻与反相器的基极连 接， 所述。

14、反相器的集电极与射级输出器的集电极连接， 所述射级输出器的发射极通过电阻 与迟滞比较器的正极输入端连接。 0023 作为本发明的进一步技术方案为： 所述箱内温度传感器为硅温度传感器。 0024 本发明的有益效果： 0025 本发明通过箱体内气压大于箱体外气压有效地实现防风沙功能， 同时通过监测模 块箱内外气压差、 温度智能调节风机组件转速， 且控制模块通过进风风速监测过滤棉堵塞 程度， 实现异常告警， 严重时实现自动停止风机， 通讯模块通过专用无线网络将机构箱监测 信息实时将控制模块与云监控中心连接， 实现远程控制功能。 附图说明 0026 图1为本发明提出的一种智能微正压防风沙户外电力机构箱。

15、结构图； 0027 图2为本发明提出的所述箱体结构图； 0028 图3为本发明提出的所述监测组件控制结构图； 0029 图4为本发明提出的所述风机组件结构图； 0030 图5为本发明提出的一种智能微正压防风沙户外电力机构箱控制电路图； 0031 图中所示： 0032 1-箱体， 2-风机组件， 3-监测组件， 4-控制模块， 5-通讯模块， 7-云监控中心， 6-供 电模块； 0033 11-双层门， 12-密封条； 0034 21-壳体， 22-防尘进风口， 23-过滤棉， 24-进风风机， 25-进风阀门， 26-过滤棉更换 口； 0035 31-风速传感器， 32-箱内气压传感器， 33。

16、-箱内温度传感器， 34-箱外气压传感器。 说明书 2/5 页 5 CN 112018627 A 5 具体实施方式 0036 需要说明的是， 在不冲突的情况下， 本发明中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。 0037 另外， 术语 “第一” 、“第二” 等仅用于描述目的， 而不能理解为指示或暗示相对重要 性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。 由此， 限定有 “第一” 、“第二” 等的特征可以明示 或者隐含地包括一个或者更多个该特征。 在本发明的描述中， 除非另有说明，“多个” 的含义 是两个或两个以上。 0038 在本发明的描述中， 需要说明的是， 除非另有明确的规定和限定， 术语 “安。

17、装” 、“相 连” 、“连接” 应做广义理解， 例如， 可以是固定连接， 也可以是可拆卸连接， 或一体地连接； 可 以是机械连接， 也可以是电连接； 可以是直接相连， 也可以通过中间媒介间接相连， 可以是 两个元件内部的连通。 对于本领域的普通技术人员而言， 可以通过具体情况理解上述术语 在本发明中的具体含义。 0039 下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。 0040 参见图1至图4， 为本发明提出的一种智能微正压防风沙户外电力机构箱结构图； 0041 如图1和图4所示， 一种智能微正压防风沙户外电力机构箱， 包括： 0042 一箱体1， 0043 风机组件2， 设置在箱。

18、体1后侧壁并与箱体固定； 0044 监测组件3， 设置在箱体1内部用于对箱体1内部的温度、 风速进行监测并传输 0045 控制模块4， 设置在箱体1内部用于接收监测组件3的检测信息并产生控制指令， 对 风机组件2进行控制； 0046 通讯模块5， 设置在箱体1内部用于将控制模块4通过无线网络与云监控中心7连 接； 0047 供电模块6， 设置在箱体1内部用于向风机组件2、 监测组件3和控制模块4供电； 0048 监测组件3与控制模块4的输入端连接， 控制模块4的输出端连接风机组件2和通讯 模块5， 供电模块6与风机组件2、 监测组件3和控制模块4连接。 0049 其中， 箱体1上设置双层门11。

19、， 双层门11的每个门体与箱体1接缝处设置密封条12。 箱体1具有密封结构， 设有双层箱门11， 每层箱门与箱体1接缝处双侧各设有密封条12， 箱体 1良好的密封结构可提高气密性， 为箱体1微正压环境提供良好的外部保障。 0050 本发明实施例中， 风机组件2包括两端开口的壳体21、 防尘进风口22、 过滤棉23、 进 风风机24、 进风阀门25； 外壳21嵌入在箱体1上， 防尘进风口22设置在箱体1外侧的壳体21入 口处， 防尘进风口22的进风口向下， 防尘进风口22内设置过滤棉23， 设置过滤棉23位置的壳 体21底部设置过滤棉更换口26； 壳体21内侧设置进风风机24和进风阀门25， 进。

20、风阀门25与 进风风机24连接。 本发明实施例中， 防尘进风口的进风口朝下， 具有防尘结构， 防尘进风口 内设有过滤棉， 过滤棉设有可从箱体外部朝下拉出， 过滤棉更换口的结构。 0051 本发明在实施过程中风机组件可根据需要设置多组， 即风机组件2至少设置两组。 风机组件设有两组， 第一风机组件、 第二风机组件相互备用， 当一组风机组件故障或过滤棉 22堵塞时， 控制模块4通过监测组件3检测的风速传感器检测风速远小于应有风速时， 自动 停止对应的风机组件， 且将另一组风机组件的风速档位调大， 同时通过通讯模块5将故障及 动作信号发送至云监控中心7， 及时提醒运行人员检查处理本组风机组件故障状态。

21、。 说明书 3/5 页 6 CN 112018627 A 6 0052 监测组件3包括风速传感器31、 箱内气压传感器32、 箱内温度传感器33和箱外气压 传感器34， 壳体21的内开口处设置风速传感器31， 风速传感器31与进风阀门25连接， 箱内气 压传感器32、 箱内温度传感器33设在箱体1内侧面， 箱外气压传感器34在箱体1外壁侧面。 0053 本发明实施例中， 防尘进风口22具有防尘结构， 进风口朝下， 防尘进风口22内设有 过滤棉23， 过滤棉23设有可从箱体1外部朝下拉出， 过滤棉更换口26的结构， 当控制模块5通 过监测组件4风速传感器检测风速略小于应有风速时， 通讯模块5将告。

22、警及动作信号发送至 云监控中心7， 提醒运行人员更换过滤棉22。 0054 防尘进风口21在箱壁外部， 过滤棉23设在防尘进风口22内部， 进风风机24与防尘 进风口22相连， 在箱体1内部， 进风阀门25与进风风机24相连。 当进风风机24停止时， 本组进 风阀门25也随即被控制模块4关闭， 防止风沙进入箱体1。 0055 以两组风机组件为例， 风机组件的第一、 第二进风阀门分别与监测组件的第一风 速传感器、 第二风速传感器相连， 第一风速传感器、 第二风速传感器用于监测第一风机组 件、 第二风机组件的实时风速， 并通过控制模块、 通讯模块发送至云监控中心， 在云监控中 心形成数据库， 进行。

23、数据存储， 发生故障时方便运维人员调阅分析。 0056 监测组件3的箱内气压传感器32、 箱内温度传感器33设在箱体内腔侧面， 监测组件 3的箱外气压传感器34在箱体外壁侧面， 监测组件3通过箱外气压传感器34与箱内气压传感 器32的差值监测箱体1内外气压差值PCD。 0057 控制模块与第一风机组件、 第二风机组件、 监测组件、 通讯模块相连， 控制模块对 监测到的箱体内外气压差值PCD进行计算， 当内外气压差值PCD小于风机风速增档定值C1， 且经过延时t秒后， 控制模块控制第一风机组件或第二风机组件任意一台进风风机调大一 档风机速度， 直至调至最大档位后， 通过通讯模块将告警及动作信号发。

24、送至云监控中心， 提 醒运行人员处理； 当内外气压差值PCD大于风机风速减档定值C2， 且经过延时时间定值t秒 后， 控制模块控制第一风机组件或第二风机组件任意一台进风风机调小一档风机速度， 直 至调至最小档位后， 通过通讯模块将告警及动作信号发送至云监控中心， 提醒运行人员处 理， 风机风速增档定值C1在小于风机风速减档定值C2的前提下运行人员可通过云监控中心 人工调整， 同时延时时间定值t也可通过云监控中心人工调整。 另外， 当控制模块通过监测 组件的箱内温度传感器监测到箱内温度高于夏季温度超高风速增档定值时， 控制第一风机 组件或第二风机组件任意一台进风风机调大一档风机速度， 直至调至最。

25、大档位后， 通过通 讯模块将告警及动作信号发送至云监控中心， 提醒运行人员处理。 当控制模块通过监测组 件的箱内温度传感器监测到箱内温度低于冬季温度超低风速减档定值T2时， 控制第一风机 组件或二风机组件任意一台进风风机调小一档风机速度， 直至调至最小档位后， 通过通讯 模块将告警及动作信号发送至云监控中心， 提醒运行人员处理。 夏季温度超高风速增档定 值T1、 冬季温度超低风速减档定值T2运行人员可通过云监控中心人工调整。 0058 通讯模块将控制模块通过无线专用网络与云监控中心连接， 电力设备运行设备属 于保密信息， 无线专用网络属于物联网专用网络， 且通信方式加密， 不与互联网相联， 不。

26、易 被窃取， 安全性极高。 0059 本发明通过箱体内气压大于箱体外气压有效地实现防风沙功能， 同时通过监测模 块箱内外气压差、 温度智能调节风机组件转速， 且控制模块通过进风风速监测过滤棉堵塞 程度， 实现异常告警， 严重时实现自动停止风机， 通讯模块通过专用无线网络将机构箱监测 说明书 4/5 页 7 CN 112018627 A 7 信息实时将控制模块与云监控中心连接， 实现远程控制功能。 0060 参见图5， 本发明实施例中， 控制模块为单片机， 可以采用STM32系列的单片机、 也 可以采用51系列的单片机， 以能够实现本发明的技术方案为准。 0061 供电模块包括12V电压电源、 。

27、5V电压电源和电源变送器， 所述电压变送器将5V电压 电源输出为3.3V电压电源。 0062 其中A1， A2， A3， A4， A5， A6为LM358(最大频率为0.7MHZ)； 0063 U1为电源模块， 为整个电路提供12V电压电源与5V电压电源； 0064 U2为电源变送器， 为将5V电压电源转换为3.3V电压电源， 并为整个电路提供3.3V 电压电源； R1470； 0065 U4， U5分别为箱内气压传感器组件与箱外气压传感器组件， 由MS5611-01BA03金属 封装气压计组成； U4模块7， 8引脚提供I2C总线通讯， R2， R3为上拉电阻。 I2C总线分别由SDA (串。

28、行数据线MOSI引脚)和SCL(串行时钟线SCK引脚)及上拉电阻组成； 通信原理是通过对 SCL和SDA线高低电平时序的控制， 来产生I2C总线协议所需要的信号进行数据的传递； 在总 线空闲状态时， 这两根线一般被上面所接的上拉电阻拉高， 保持着高电平， R2， R310k。 0066 本发明实施例中， 风速传感器的控制电路包括霍尔传感器、 第一二极管、 第二二极 管、 第三二极管、 第一射级跟随器、 迟滞比较器、 反相器、 射级输出器； 霍尔传感器的两端并 联第一电容， 霍尔传感器的输出端与第一二极管的正极连接， 第一二极管的负极与第二二 极管的负极连接， 第一二极管的负极通过第一电阻与第一。

29、射级跟随器的正极输入端连接， 第一射级跟随器的输出端通过第二电容与迟滞比较器的负极输入端连接， 迟滞比较器的输 出端通过限流电阻与反相器的基极连接， 反相器的集电极与射级输出器的集电极连接， 射 级输出器的发射极通过电阻与迟滞比较器的正极输入端连接。 0067 以两组风机为例， 控制模块SPEED1与SPEED2引脚所连接电路分别为第一风速传感 器组件与第二风速传感器组件， HG1， HG2为霍尔传感器， D1， D2， D3， D4， D5， D6为肖特基二极 管1N5819(解决负直流干扰)； A1， A3为射级跟随器(为降低对转速传感器的影响)； C7， C9电 容为去掉直流分量(解决正。

30、直流干扰)； A2， A4为迟滞比较器(解决毛刺信号)； Q1， Q3为反相 器做电压转换(直连控制模块定时器累加计数)； Q2， Q4射级输出电路为迟滞比较器的参考 电压源。 R4， R5， R6， R15， R16， R17100k； R7， R1810k； R8， R9， R10， R11， R12， R19， R20， R21， R22， R23130k； ， R13， R243.kK； R14， R253.1k。 0068 控制模块的TEMP引脚所连接电路为温度传感器组件， STS为硅温度传感器， A5， A6 为运算放大器， 当硅温度传感器处在温度下限时调整R34， 使放大器输出为。

31、0V， 当硅温度传 感器在温度上限时调整R31， 使放大器输出为5V， 从而可得到一定温度量程的0-5V输出。 R26 1k； R27120k； R2868k； R30， R322.7k； R33， R35820； R361.5M。 0069 上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明， 但是本发明不限于上述实施 方式， 在本领域普通技术人员所具备的知识范围内， 还可以在不脱离本发明宗旨的前提下 做出各种变化。 0070 不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。 应当理解， 本发明不 限于特定的实施方式， 本发明的范围由所附权利要求限定。 说明书 5/5 页 8 CN 112018627 A 8 图1 图2 说明书附图 1/4 页 9 CN 112018627 A 9 图3 说明书附图 2/4 页 10 CN 112018627 A 10 图4 说明书附图 3/4 页 11 CN 112018627 A 11 图5 说明书附图 4/4 页 12 CN 112018627 A 12 。