某錳礦區電力設備檢測報警器系統方案研究

易代新，韓宏偉

(1. 海西州新能源研究所，青海 海西 817000； 2. 武漢大學 信息管理學院，湖北 武漢 430072)

某錳礦區電力設備檢測報警器系統方案研究

易代新1，韓宏偉2

(1. 海西州新能源研究所，青海 海西 817000； 2. 武漢大學 信息管理學院，湖北 武漢 430072)

介紹了某錳礦區電力設備檢測報警器系統方法及通信原理，即錳礦區電力設備如變壓器輸出端電壓信號監測報警系統，當變壓器輸出端電壓異常時，信息立即通過GSM等移動網絡以短信方式發送給相關責任人。克服了現有報警裝置的不足，并能提供被檢測設備當前電壓、電流值等信息，對于非預計信號可及時報警，方便供電部門及時發現故障、快速維修。

電力設備；變壓器；GSM網絡；干擾或屏蔽

0 前 言

置于錳礦區的電力設備，如變壓器，價值較高，一方面容易成為不法分子盜竊、破壞的對象，另外如變壓器或分離開關等故障不能及時發現，造成用戶生產、生活受影響，電力部門難以進一步提高維修服務速度。所以需要為如變壓器等電力設備配備檢測報警系統。目前市場上防盜報警系統產品種類較多，但有些不足，如：不能及時發現自身故障，無線信號被干擾、屏蔽時無法報警，不提供過壓、欠壓、當前電壓值等，另外入侵檢測一般使用機械開關，長時間運行的情況下容易除現接觸不良、彈性變差等，容易產生不報、誤報等情況。

本文提出錳礦區電力設備檢測報警器系統方案，能夠很好的解決上述問題，對于非預計信號可及時報警，方便供電部門及時發現故障、快速維修。

1 方 案

本方案的電力設備檢測報警系統主機電路原理框圖如圖1所示，由以下幾部分組成：主控芯片、公用無線通信模塊、電源和電壓采集模塊、入侵檢測電路、擴展接口、可充電電池SIM卡模塊[1]。

本方案的主機基本工作原理為主控芯片監測并分析電源和電壓采集模塊、入侵檢測模塊和擴展接口的信號，當主控芯片檢測到異常信號時控制公用無線通信模塊立即向監控中心或負責人發送對應的異常信息。

圖1 主機電路原理框圖

系統還能檢測自身費用余額，當余額不足時向監控中心或負責人發送余額不足信息提醒用戶及時繳費充值，以防止本系統應欠費而無法正常運行。

系統除可通過監控中心、負責人手機向主機發送信息和接收主機信息外，還可通過網絡短信息平臺向主機發送信息和接收主機信息。

本方案的主機入侵檢測如圖2所示，由紅外發射和接收電路組成。

工作過程為：主控芯片在一定間隔時間通過紅外發射管向外殼內壁發送加密編碼的紅外線[2]，當外殼在正常位置時如圖2中實線所示外殼內壁將紅外線反射回紅外接收電路，主控芯片檢測到信號為預計信號。當外殼被打開一定的角度后如圖2中虛線所示紅外接收電路無法正確接收紅外線，主控芯片檢測到信號為非預計信號，主控芯片控制公用無線通信模塊向監控中心、負責人發送對應的異常信息。并能提供被檢測設備當前電壓、電流值等信息，對于非預計信號可及時報警，方便供電部門及時發現故障、快速維修。

圖2 紅外入侵檢測原理圖

2 通信原理

本方案如圖3所示檢測主機自身故障和主機無線信號被干擾、屏蔽原理為：

圖3 檢測主機自身故障和主機無線信號被干擾、屏蔽原理圖

主機a和主機b建立撥號或短信連接，正常時主機a能撥通或發送短信給主機b，主機b能在接到主機a的撥號或短信，主機b回復撥號或短信給主機a，此時系統工作正常。當主機a無線信號被干擾或屏蔽時，主機b無法收到主機a的撥號或短信，主機b不能撥通或無法發送短信給主機a時，此時主機b向主機a的監控中心或負責人發送主機a信號故障。當主機b在規定時間內沒有收到主機a的撥號或短信，主機b能撥通或成功發送短信給主機a時，主機b向主機a的監控中心或負責人發送主機a故障信息[3]。

本方案檢測主機自身故障和主機無線信號被干擾、屏蔽有以下3種方案：

1)如圖4所示主機a和主機b互相監測。

圖4 主機自身故障和主機無線信號被干擾、屏蔽方式1

2)如圖5所示主機a監測主機b，主機b監測主機c，主機c監測主機d……主機x監測主機a。

圖5 主機自身故障和主機無線信號被干擾、屏蔽方式2

3)如圖6所示由監測中心監測所轄的主機。

圖6 主機自身故障和主機無線信號被干擾、屏蔽方式3

3 方案及通信原理集成

方案電路原理框圖及通信結構網絡如圖7所示。

圖7 方案電路原理框圖及通信結構網絡圖

將本方案裝置安裝在被檢測設備的柜體內，主控芯片監測并分析電源和電壓采集模塊、入侵檢測模塊和擴展接口的信號，當主控芯片檢測到異常信號時，立即通過公用無線通信模塊向監控中心發送對應的異常信息，監控中心通過存儲、處理后，根據數據將信息反應在電子地圖對應的位置，并將對應信息通過公用無線通信模塊發送到維修站，維修站進行及時維修。被檢測設備之間通過公用無線通信模塊相互聯絡，當其中一臺或多臺檢測設備發生故障、無線信號被干擾、屏蔽等無法通信的情況下，運行正常的檢測設備會立即通過公用無線通信模塊向監控中心發送對應的異常信息，監控中心通過存儲、處理后，根據數據將信息反應在電子地圖對應的位置，并將對應信息通過公用無線通信模塊發送到維修站，維修站進行及時維修，公用無線通信模塊使用SIM卡移動網絡。

本方案的入侵檢測由紅外發射和接收電路組成，工作過程為：主控芯片在一定間隔時間通過紅外發射管向被檢測設備柜體內壁發送加密編碼的紅外線，當柜體在正常位置時，內壁將紅外線反射回紅外接收電路，主控芯片檢測到信號為預計信號。當柜體被打開一定的角度后紅外接收電路無法正確接收紅外線，主控芯片檢測到信號為非預計信號，主控芯片立即通過公用無線通信模塊向監控中心發送對應的異常信息，監控中心通過存儲、處理后，根據數據將信息反應在電子地圖對應的位置，并將對應信息通過公用無線通信模塊發送到維修站，維修站進行及時維修。

4 方案拓展

由本方案有以下兩種子方案可組成用戶系統。

1)主機檢測到異常情況后，分析處理當前情況，將對應異常信息發送到負責人移動電話或信息平臺的個人用戶端。

2)主機檢測到異常情況后，分析處理當前情況，將對應異常信息發送到監控中心上，監控中心通過存儲、處理后，可根據情況將信息反應在電子地圖對應的位置，并將對應信息發送到負責人移動電話或信息平臺的個人用戶端。

5 結 語

本文介紹了錳礦區電力設備檢測報警系統方案及通信原理，通過技術創新克服了諸如主機自身故障、無線信號被干擾、無線信號被屏蔽無法報警，機械開關在長時間惡劣環境容易損壞等不足。可及時嚇阻盜竊等非法破壞行為，并能提供監測變壓器等供電設備輸出過壓、欠壓、當前電壓值等信息，方便供電部門及時發現故障、快速維修。

[1] 熊璐.電力系統火災智能報警系統的優化研究[J].電氣應用,2015(15):36-38.

[2] 李田珍,韓宏偉.一種防盜報警型太陽能路燈控制器[J]科技資訊,2015(29):18.

[3] 譚悅,施偉鋒,徐蕾蕾.船舶電力系統監視報警裝置軟件設計[J].通信電源技術,2016,133(5):48-51.

A Study on Scheme of Electric Equipment Testing and Alarm System in a Mn-mining Area

YI Daixin1, HAN Hongwei2

(1.HaixiNewEnergyResearchInstitute,Haixi,Qinghai817000,China;2.SchoolofInformationManagement,WuHanUniversity,Wuhan,Hubei430072,China)

This paper introduces a method and communication principle of electrical equipment detection and alarm system, that is, a power system such as the voltage signal monitoring and alarm system of output of transformer. When the voltage of the transformer output is abnormal, the information is immediately will transmit through GSM and other mobile networks way to send to the relevant responsible person. The program overcomes the shortcomings of the existing alarm devices, as can provide the current voltage and current value of the equipment to be tested. The alarm can be timely told for the unexpected signal to facilitate the timely detection of power supply departments in rapid maintenance.

Electrical equipment; Transformers; GSM networks; Interference or shielding

2017-05-19

易代新(1972-)，男，湖南永州人，工程師，研究方向：新能源項目管理，手機：15202590202；通信作者：韓宏偉(1983-)，男，陜西寶雞人，助理研究員,二級創新工程師，研究方向：創新方法和新能源應用，E-mail:shierhan@126.com.

V216.8

B

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.04.049