一种配电柜用具有温度监控能力的语音报警装置

肖克伟

（云南电网有限责任公司文山供电局，云南文山，663000）

0 引言

配电柜分动力配电柜和照明配电柜、计量柜，是配电系统的末级设备。配电柜是电动机控制中心的统称。配电柜使用在负荷比较分散、回路较少的场合；电动机控制中心用于负荷集中、回路较多的场合。它们把上一级配电设备某一电路的电能分配给就近的负荷。

因此配电柜应对负荷提供保护、监视和控制，现有配电柜主要从电气量角度设计监控方案和系统。其中文献[1]研究一套配电柜微环境监控系统,每座配电柜内安装监控终端,终端搭载μC/OS-Ⅲ操作系统,全面采集电能和其他内环境信息,通过无线串口、以太网等方式远程传输数据,工作人员可通过WEB 浏览器、DELPHI 界面、手机APP 实现远程监控。验证结果表明,电能参数测量精度满足0.5S 级精度要求,温湿度等内环境测量灵敏度达到国标要求;出现故障时系统报警,并且自动处理故障。这对保证数字中心机房微环境安全,提升供电故障自动处理能力具有积极推动效用。 文献[2]认为低压配电柜的性能直接影响着局部电力系统的安全与稳定,意义重大,因此需要加强对低压配电柜的监控。分析低压配电柜监控系统信息化设计的意义与优势,进而探讨低压配电柜监控系统信息化设计的实现过程,阐述低压配电柜监控系统的功能和注意点,以期为低压配电柜监控系统的信息化设计提供参考。文献[3]为了提升矿井地面配电柜运行稳定及可靠性,降低由于配电柜故障导致的矿井供电问题,设计了一种基于ARM 的矿井地面配电柜监测系统,对配电柜运行状况进行监测。监控系统以S3C2400 作为核心器件,采用μC/OS-Ⅱ系统作为操作平台,通过工业以太网将红外摄像机采集的温度图像传输至系统上位机,实现对配电柜运行监控。设计的配电柜监测系统可以实现对配电柜内电力元件温度异常报警,及时发现配电柜故障,避免故障扩大化,提升矿井供电可靠性。文献[4]认为高低压配电柜管理需充分利用集中管理理念,将传统电缆分配节点环境中,线路复杂、线路交错、线路过热、集肤效应等问题予以一定程度的解决。高低压配电柜的应用环境主要是介于发电厂、供电所、变压站等,与传统电缆以及功能配件相比,配电柜集成分配、检测、计量、连接等模块,对高频电压具备较高的承载效果。并从介于配电柜母线温度,以及配电柜电流监控装置为视角展开论述,以期能促使配电柜温度、电流有效可控,健全配电柜功能的同时,充分发挥高低压配电柜的效用。文献[5]则提出了智能配电房系统构架,以及系统平台和硬件设施的设计方案,并着重从环境、安防、视频、设备状态等功能模块,重点分析了智能配电房的关键技术路线。建立了智能化、可视化、自动化、互动化的新型现代化配电房。为我国智能配电房的规范建设提供非常重要的指导作用。

从以上文献可以看出，虽然从电气量角度设计的策略和系统能够保护配电柜，但也存在算法复杂、成本高、复用性困难等缺陷。为此，本文则从配电柜非电气量出发，通过监控配电柜运行温度和报警可有效补充现有基于电气设计的监控系统的不足，从而进一步提升配电柜内设备运行可靠性。

1 设计方案

本文设计了一种配电柜用具有温度监控能力的语音报警装置，包括对接块固定安装于所述报警器本体的背端，且对接块的外表面开设有起卡合固定作用的卡槽，防护门的外端固定安装有安装块，且安装块的外端开设有对接槽，并且对接槽与对接块相插接，安装块的外表面开设有侧槽，且侧槽的外端设置有活动环，并且活动环的内侧固定连接有齿条。该变电站配电柜用具有温度监控能力的语音报警装置，设置有对接块和安装块，通过对接块与安装块的对接，并转动活动环使其内端齿条与齿块进行啮合传动，带动活动块进行转动，使得活动块顶端与卡槽相卡合使对接块的位置进行安装固定，同时可拆卸结构也便于维修人员的拆卸检修，如图1 所示

图1 具有温度监控能力的语音报警装置外观图

2 详细技术

2.1 技术原理

本部分阐述配电柜用具有温度监控能力的语音报警装置实现技术，其主要由配电柜、防护门和报警器本体组成，配电柜的外端设置有防护门，且防护门的外端设置有报警器本体，包括：

（1）语音模块，设置于=报警器本体的外端，且报警器本体的顶端安装有控制模块，防护门的内端安装有温度传感器，且温度传感器通过缆线与报警器本体进行信息传输，所述报警器本体的侧端设置有散热口，且散热口的内端安装有防尘网。

（2）对接块，固定安装于报警器本体的背端，且对接块的外表面开设有起卡合固定作用的卡槽，防护门的外端固定安装有安装块，且安装块的外端开设有对接槽，并且对接槽与对接块相插接，安装块的外表面开设有侧槽，且侧槽的外端设置有活动环，并且活动环的内侧固定连接有齿条，安装块的内端轴连接有可转动的活动块，且活动块的外侧固定连接有齿块，并且安装块的内端固定连接有阻隔轴。

具体的，温度传感器通过缆线与报警器本体进行信息传输，且报警器本体的侧端等间距开设有多组散热口，并且散热口的内端卡合连接有防尘网，通过散热口增加散热效果，避免装置长时间工作出现短路。

同时，对接块通过对接槽与安装块构成嵌套安装结构，且对接块的外表面等角度开设有四组卡槽，通过对接块与安装块的插接，使得装置稳定固定在防护门外端。活动环通过侧槽与安装块构成嵌套结构，且活动环与安装块为转动连接，并且活动环的内侧均匀分布设置有多组齿条，通过活动环的转动带动齿条与齿块进行啮合传动。

而齿条与齿块为啮合连接，且齿块固定连接在活动块的外端，并且活动块与安装块内端为转动连接。

活动块侧端转动后与阻隔轴相贴合，且活动块的顶端与卡槽构成卡合结构，通过活动块的转动使得其顶端与卡槽进行卡合，使得对接块稳定固定在对接槽内。

综上，设备的工作原理首先将该装置放置在需要进行工作的位置，将对接块沿对接槽与安装块进行插接，并转动活动环带动齿条与活动块齿块进行啮合传动，活动块沿轴端进行顺时针转动，直至转动至阻隔轴处停止，活动块的顶端将从对接槽中伸出与卡槽进行卡合，使得对接块9 被稳定固定；温度传感器对温度进行检测，柜体内电路出现短路现象时，温度传感器传递信号给控制模块，来启动语音模块产生报警声进行警示，进而可通过散热口和防尘网，增加散热效果，增加了整体的实用性。

2.2 设计详情

本部分将结合设计实现图，对配电柜用具有温度监控能力的语音报警装置方案进行清楚、完整地描述，语音模块4，设置于报警器本体3 的外端，且报警器本体3 的顶端安装有控制模块5，防护门2 的内端安装有温度传感器6，且温度传感器通过缆线与报警器本体3 进行信息传输，报警器本体的侧端设置有散热口7，且散热口的内端安装有防尘网8，图2 为其侧视结构图；对接块9，固定安装于报警器本体的背端，且对接块的外表面开设有起卡合固定作用的卡槽10，防护门2 的外端固定安装有安装块11，且安装块的外端开设有对接槽12，并且对接槽与对接块相插接，安装块的外表面开设有侧槽，且侧槽13 的外端设置有活动环14，并且活动环的内侧固定连接有齿条15，安装块的内端轴连接有可转动的活动块16，且活动块16 的外侧固定连接有齿块17，并且安装块的内端固定连接有阻隔轴18。

图2 侧视结构示意图

温度传感器通过缆线与报警器本体进行信息传输，且报警器本体的侧端等间距开设有多组散热口，并且散热口的内端卡合连接有防尘网。

图3 是剖视结构图，语音报警装置通过防护门内侧安装的温度传感器对柜内温度进行检测，当电路出现短路现象导致温度升高时，温度传感器会检测到高热温度并传递信号给报警器本体顶端的控制模块，控制模块将启动语音模块产生报警声，来对维修人员进行警示，便于对柜体短路现象进行快速处理，同时报警器本体外侧开设有多组散热口，散热口内设置有防尘网，可有效增加报警装置的散热效率，提高散热效果。

图3 剖视结构示意图

对接块通过对接槽与安装块构成嵌套安装结构，且对接块的外表面等角度开设有四组卡槽，活动环14 通过侧槽13与安装块构成嵌套结构，且活动环与安装块为转动连接，并且活动环的内侧均匀分布设置有多组齿条15，齿条与齿块17为啮合连接，且齿块固定连接在活动块的外端，并且活动块16 与安装块内端为转动连接，活动块16 侧端转动后与阻隔轴18 相贴合，且活动块16 的顶端与卡槽构成卡合结构。

将报警器本体背端固定连接的对接块沿对接槽与安装块进行插接，此时可转动安装块外侧的活动环，由于活动环内侧设置有的多组齿条，齿条在转动过程中会与活动块外侧的齿块进行啮合传动，从而使得活动块进行转动，四组活动块沿其轴端同时进行顺时针转动，活动块的顶端凸起部分将从安装块内侧对接槽中伸出，并与对接槽内端对接块外侧卡槽相卡合，通过活动块与卡槽的卡合结构，使得对接块稳定固定在对接槽内端，再将报警器本体背端的传输电缆与温度传感器背端的传输电缆相连接，即可完成语音报警装置的安装。

2.3 功能特点

与现有技术相比，本文所采用的方案具有以下优点：

(1）设置有散热口和防尘网，报警装置通过温度传感器对柜内温度进行检测，出现短路现象导致温度升高时，语音模块产生报警声，使得维修人员可以及时进行处理，同时报警装置外侧开设多组散热口和防尘网，加快装置内部散热效率。

(2）设置有对接块和安装块，通过对接块与安装块的对接，并转动活动环使其内端齿条与齿块进行啮合传动，带动活动块进行转动，使得活动块顶端与卡槽相卡合使对接。

从技术和应用方面来看，与现有基于电气量设计的保护和控制系统相比，本文设计的语音报警装置具有以下优点：

（1）成本低：相较于现有的配电网保护和控制系统，语音报警装置成本不到现有的方案的5%。

（2）适应性：原有的控制策略需要考虑电网拓展，并提炼阻抗、电压、电流等关系，因而复用性和适应性较低，然而语音报警装置仅仅考虑温度，因此适应复杂、多样的配网场景。

（3）无需复杂软硬件支撑，例如服务器等软硬件。

3 结束语

配电柜是配网中的重要设备，为了监控其运行工况，本文从非电气量出发设计了一种具有温度监控的语音报警装置，语音报警装置具有易于实现、成本低、可靠性高等特点，与现有监控系统配合能显著提升配电柜内设备的可靠性。