CN106200489A - 一种用于电力机柜的改进型内部环境控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电力机柜的改进型内部环境控制装置，包括第一传感器、第二传感器、第一控制器、第二控制器、第一看门狗电路、第二看门狗电路、第一与门电路、第二与门电路、或门电路、受控器件。本发明还提出一种用于电力机柜的改进型内部环境控制方法，通过看门狗电路检测控制器故障，并屏蔽掉有故障设备的输出，同时让另一台控制器获得全部控制权，解决了传统拓扑控制方案，在设备死机时可能出现已启动设备无法关断的情况的技术问题。

Description

一种用于电力机柜的改进型内部环境控制装置及方法

技术领域

本发明涉及一种用于电力机柜的改进型内部环境控制装置及方法，属于电力机柜内部环境控制技术领域。

背景技术

根据GB/T4798.5《电工电子产品应用环境条件的要求》任何电子产品都要工作在一定的温度湿度范围。随着近年智能电网的大力推进，电力机柜的品种越来越多，机柜中的电子元件和组件选用越来越精密，有些组件对应用气候环境要求很高。电网的正常可靠运行，依靠电网中各电力设备的稳定运行。电力机柜中的保护、通讯等设备的可靠运作，离不开一定的工作气候环境。作为电力机柜中设备运作提供环境控制调节的温湿度控制系统，其可靠性应该比机柜中的保护、通讯设备更高，要求有更低的故障率。目前机柜环境控制系统仅采用一个控制器工作的方案，多个风机和加热器分别只接受同一控制信号开启或关闭。此种配置最大的缺点就是一旦设备或风机、加热器出现故障就可导致环境控制功能失效，可靠性较低。同时死机情况下还有火灾安全隐患。

目前所普遍采用的风冷降温和加热器升温的机柜控制系统，由一台温湿度控制器，多个风机及多个加热器组成。其控制过程是由温湿度控制器采集电力机柜内部的环境温湿度，根据环境要求的设定值对风机或加热器发出控制信号，可以开闭风机及加热器，从而达到环境调节的目的。同时控制器通过采集风机或加热器的电流判断风机或加热器是否正常工作。

由上所述采用一台温湿度控制器，加上多个风机、加热器的结构一旦任何环节发生故障，整个柜内环境温湿度状况将可能失控。温湿度控制器如果死机或硬件故障将会使风机和加热器失控。如果温湿度传感器传过来的温湿度不准确会导致误动作。温湿度控制器死机后，其继电器输出可能一直保持死机时刻的状态，此时如果加热器处在打开的情况，那么环境温度会一直上升可能导致机柜内的运行设备损坏，甚至引起火灾。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术存在的缺陷，解决上述技术问题，提出一种用于电力机柜的改进型内部环境控制装置及方法。

本发明采用如下技术方案：一种用于电力机柜的改进型内部环境控制装置，其特征在于，包括第一传感器、第二传感器、第一控制器、第二控制器、第一看门狗电路、第二看门狗电路、第一与门电路、第二与门电路、或门电路、受控器件，所述第一传感器的输出端与所述第一控制器的输入端电连接，所述第二传感器的输出端与所述第二控制器的输入端电连接，所述第一控制器的输出端分别与所述第一看门狗电路的输入端、所述第一与门电路的输入端电连接，所述第一看门狗电路的输出端分别与所述第一与门电路的另一输入端、所述第二控制器的输入端电连接；所述第二控制器的输出端分别与所述第二看门狗电路的输入端、所述第二与门电路的输入端电连接，所述第二看门狗电路的输出端分别与所述第二与门电路的另一输入端、所述第一控制器的输入端电连接；所述第一与门电路的输出端和所述第二与门电路的输出端分别与所述或门电路的输入端电连接，所述或门电路的输出端与所述受控器件的输入端电连接；所述第一控制器通过RS485通讯线路与所述第二控制器相连接。

优选地，受控器件包括风机、加热器，风机和加热器的输入端分别与或门电路的输出端电连接。

优选地，第一传感器采用STH11数字式温湿度传感器，第二传感器采用SMPW-TT-K-30-SLE热电偶和HM1500LF湿度传感器。

优选地，第一控制器与第二控制器均采用单片机。

本发明还提出一种用于电力机柜的改进型内部环境控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤SS1若第一传感器与第二传感器数据的温度相差在5℃以内，湿度相差在10%以内，则当前的温湿度为两者温湿度数据乘以权重之和，由第一控制器与第二控制器经RS485通讯线路共享这一数据；

步骤SS2若第一传感器与第二传感器数据的温度相差大于5℃或湿度相差在10%以上：如果两者权重不相等，则权重较大的传感器采集到的数据认为是正确数据，同时判定另一传感器存在故障，发出告告警信号，通知维修；如果两者权重相等，则停止控制输出并发出告警信号，等待维修；

步骤SS3若某一传感器数据，在受控器件无动作情况下温度变化超过10℃/min或湿度变化率超过30%/min则认为该传感器存在故障，以另一传感器采集到的数据为准；

步骤SS4若某一传感器数据，连续3次在受控器件动作变化期间至动作结束温度变化小于2℃，或湿度变化小于5%，则认为该传感器存在故障，以另一传感器采集到的数据为准。

本发明所达到的有益效果：（1）本发明通过两只传感器的数据，及历史采集情况检测分析传感器的故障，尽可能保证采集数据的有效性；（2）本发明通过两只传感器数据，结合其准确性权重，求取当前的温湿度，使得当前的温湿度准确度可信度提高；（3）本发明通过统计控制器故障情况，给出控制权的权重，始终让最优的控制器获得控制权；（4）本发明通过看门狗电路检测控制器故障，并屏蔽掉有故障设备的输出，同时让另一台控制器获得全部控制权。

附图说明

图1是传统的电力机柜温湿度控制方案的拓扑结构图。

图2是本发明的电路连接结构图。

图中标记的含义：1-第一传感器，2-第二传感器，3-第一控制器，4-第二控制器，5-第一看门狗电路，6-第二看门狗电路，7-第一与门电路，8-第二与门电路，9-或门电路，10-受控器件，11-RS485通讯线路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

图1是传统的电力机柜温湿度控制方案的拓扑结构图。传统方案存在的问题就是一旦任一环节出现故障将使整个环境控制系统失效，甚至有火灾风险。同时故障检测也可能无法正确判断并传送到监控后台。

图2是本发明的电路连接结构图。本发明提出一种用于电力机柜的改进型内部环境控制装置，其特征在于，包括第一传感器1、第二传感器2、第一控制器3、第二控制器4、第一看门狗电路5、第二看门狗电路6、第一与门电路7、第二与门电路8、或门电路9、受控器件10，第一传感器1的输出端与第一控制器3的输入端电连接，第二传感器2的输出端与第二控制器4的输入端电连接，第一控制器3的输出端分别与第一看门狗电路5的输入端、第一与门电路7的输入端电连接，第一看门狗电路5的输出端分别与第一与门电路7的另一输入端、第二控制器4的输入端电连接；第二控制器4的输出端分别与第二看门狗电路6的输入端、第二与门电路8的输入端电连接，第二看门狗电路6的输出端分别与第二与门电路8的另一输入端、第一控制器3的输入端电连接；第一与门电路7的输出端和第二与门电路8的输出端分别与或门电路9的输入端电连接，或门电路9的输出端与受控器件10的输入端电连接；第一控制器3通过RS485通讯线路11与第二控制器4相连接。

受控器件10包括风机、加热器，风机和加热器的输入端分别与或门电路9的输出端电连接。第一控制器3与第二控制器4均采用单片机。

作为一种较佳的实施例，第一传感器1采用STH11数字式温湿度传感器，第二传感器2采用模拟量输出的SMPW-TT-K-30-SLE热电偶和HM1500LF湿度传感器。对STH11数字式温湿度传感器的权重打分为49%，模拟量输出的SMPW-TT-K-30-SLE热电偶和HM1500LF湿度传感器权重打分为51%。

本发明还提出一种用于电力机柜的改进型内部环境控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤SS1若第一传感器1与第二传感器2数据的温度相差在5℃以内，湿度相差在10%以内，则当前的温湿度为两者温湿度数据乘以权重之和，由第一控制器3与第二控制器4经RS485通讯线路11共享这一数据；

步骤SS2若第一传感器1与第二传感器2数据的温度相差大于5℃或湿度相差在10%以上：如果两者权重不相等，则权重较大的传感器采集到的数据认为是正确数据，同时判定另一传感器存在故障，发出告告警信号，通知维修；如果两者权重相等，则停止控制输出并发出告警信号，等待维修；

步骤SS3若某一传感器数据，在受控器件10无动作情况下温度变化超过10℃/min或湿度变化率超过30%/min则认为该传感器存在故障，以另一传感器采集到的数据为准；

步骤SS4若某一传感器数据，连续3次在受控器件10动作变化期间至动作结束温度变化小于2℃，或湿度变化小于5%，则认为该传感器存在故障，以另一传感器采集到的数据为准。

第一控制器3与第二控制器4分别输出脉冲信号给第一看门狗电路5、第二看门狗电路6操作，若第一看门狗电路5或第二看门狗电路6没有喂狗脉冲则输出0，反之则输出1。第一看门狗电路5检测第一控制器3的故障，并屏蔽掉有故障的第一控制器的输出，同时让另一台控制器获得全部控制权。即将第一看门狗电路5的输出与第一控制器3的输出输入第一与门电路7，将第二看门狗电路6的输出与第二控制器4的输出输入第二与门电路8，并将第一看门狗电路5的输出给第二控制器4，第二控制器4收到信号后会主动将自己的控制权重提升为 100%，完全获取控制权，由没有发生故障的控制器继续接替完成控制任务，同理第二看门狗电路6的输出给第一控制器3，第一控制器3收到信号后会主动将自己的控制权重提升为 100%，完全获取控制权。

本发明采用的两套设备同时发生故障的概率也较单套设备概率低。设第一控制器1（A）和第二控制器2（B）的故障率分别为P(A)和P(B)，两台控制器同时发生的概率为P(AB)=P(A)*P(B)，若两套设备均有相同的故障率，均为0.5%，则同时发生故障概率为0.25%，大大提高了设备的可靠性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于电力机柜的改进型内部环境控制装置，其特征在于，包括第一传感器（1）、第二传感器（2）、第一控制器（3）、第二控制器（4）、第一看门狗电路（5）、第二看门狗电路（6）、第一与门电路（7）、第二与门电路（8）、或门电路（9）、受控器件（10），所述第一传感器（1）的输出端与所述第一控制器（3）的输入端电连接，所述第二传感器（2）的输出端与所述第二控制器（4）的输入端电连接，所述第一控制器（3）的输出端分别与所述第一看门狗电路（5）的输入端、所述第一与门电路（7）的输入端电连接，所述第一看门狗电路（5）的输出端分别与所述第一与门电路（7）的另一输入端、所述第二控制器（4）的输入端电连接；所述第二控制器（4）的输出端分别与所述第二看门狗电路（6）的输入端、所述第二与门电路（8）的输入端电连接，所述第二看门狗电路（6）的输出端分别与所述第二与门电路（8）的另一输入端、所述第一控制器（3）的输入端电连接；所述第一与门电路（7）的输出端和所述第二与门电路（8）的输出端分别与所述或门电路（9）的输入端电连接，所述或门电路（9）的输出端与所述受控器件（10）的输入端电连接；所述第一控制器（3）通过RS485通讯线路（11）与所述第二控制器（4）相连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于电力机柜的改进型内部环境控制装置，其特征在于，所述受控器件（10）包括风机、加热器，所述风机和所述加热器的输入端分别与所述或门电路（9）的输出端电连接。

3.根据权利要求1或2任一所述的一种用于电力机柜的改进型内部环境控制装置，其特征在于，所述第一传感器（1）采用STH11数字式温湿度传感器，所述第二传感器（2）采用SMPW-TT-K-30-SLE热电偶和HM1500LF湿度传感器。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种用于电力机柜的改进型内部环境控制装置，其特征在于，所述第一控制器（3）与所述第二控制器（4）均采用单片机。

5.一种采用权利要求1所述的用于电力机柜的改进型内部环境控制装置的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤SS1若第一传感器（1）与第二传感器（2）数据的温度相差在5℃以内，湿度相差在10%以内，则当前的温湿度为两者温湿度数据乘以权重之和，由第一控制器（3）与第二控制器（4）经RS485通讯线路（11）共享这一数据；

步骤SS2若第一传感器（1）与第二传感器（2）数据的温度相差大于5℃或湿度相差在10%以上：如果两者权重不相等，则权重较大的传感器采集到的数据认为是正确数据，同时判定另一传感器存在故障，发出告告警信号，通知维修；如果两者权重相等，则停止控制输出并发出告警信号，等待维修；

步骤SS3若某一传感器数据，在受控器件（10）无动作情况下温度变化超过10℃/min或湿度变化率超过30%/min则认为该传感器存在故障，以另一传感器采集到的数据为准；

步骤SS4若某一传感器数据，连续3次在受控器件(10)动作变化期间至动作结束温度变化小于2℃，或湿度变化小于5%，则认为该传感器存在故障，以另一传感器采集到的数据为准。