本發(fā)明涉及變電站技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于霍爾傳感效應(yīng)的保護(hù)壓板狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的飛速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，變電站自動(dòng)化水平蓬勃發(fā)展屢攀高峰，極大提升了電網(wǎng)運(yùn)行效率和安全性。繼電保護(hù)是變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分，其裝置本身具備相當(dāng)高的自動(dòng)化水平。但鑒于可視斷點(diǎn)對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)安全運(yùn)行和檢修的極端重要性，繼電保護(hù)功能仍普遍采用保護(hù)壓板人工操作的方式進(jìn)行投退，一定程度上限制了繼電保護(hù)與測(cè)控單元和遠(yuǎn)動(dòng)終端的通信交互和自動(dòng)化進(jìn)程。

繼電保護(hù)出口保護(hù)壓板作用于斷路器跳閘和其他保護(hù)功能啟動(dòng)，是保護(hù)裝置與一次設(shè)備控制回路的功能分界點(diǎn)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)盲點(diǎn)，其投切狀態(tài)檢測(cè)目前仍處于人工現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)水平。而保護(hù)屏柜壓板具有數(shù)量大、排列密、布局偏低的特點(diǎn)，極大制約了壓板狀態(tài)人工核實(shí)的準(zhǔn)確性和可靠性。壓板狀態(tài)檢測(cè)失準(zhǔn)，一方面將導(dǎo)致壓板狀態(tài)校核錯(cuò)誤頻出，資料顯示由于壓板誤投退而造成的事故不勝枚舉；另一方面也造成了相關(guān)事故的責(zé)任劃分困難，降低了事故處理效率。

目前，已有學(xué)者針對(duì)此問題展開了相關(guān)研究，但都無(wú)法避免造成保護(hù)功能的誤操作、增加圖像采集的難度、功耗大或準(zhǔn)確性的缺陷；因此，在工程實(shí)際運(yùn)用中，迫切需要一種契合現(xiàn)行壓板設(shè)計(jì)規(guī)范、屏柜改造程度低且經(jīng)濟(jì)實(shí)效的壓板狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)，在不干擾一次設(shè)備控制回路的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)壓板的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種基于霍爾傳感效應(yīng)的保護(hù)壓板狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)，有效避免了造成保護(hù)功能的誤操作，該方法功耗低且準(zhǔn)確性高，在不干擾壓板控制回路的條件下實(shí)現(xiàn)壓板狀態(tài)檢測(cè)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明提供了一種基于霍爾傳感效應(yīng)的保護(hù)壓板狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，包括：

步驟1.在保護(hù)壓板的連片上設(shè)置磁鐵，并在靠近所述保護(hù)壓板的屏柜本體上設(shè)置霍爾元件，其中，所述保護(hù)壓板設(shè)置在變電站中的電力屏柜上，且與屏柜本體連接，所述霍爾元件為單極型霍爾開關(guān)；

步驟2.根據(jù)所述霍爾元件的觸發(fā)距離及釋放距離，調(diào)整各所述霍爾元件的位置；

步驟3.將所述霍爾元件接入霍爾開關(guān)集成電路，并設(shè)置所述霍爾開關(guān)集成電路輸出至上位機(jī)；

步驟4.根據(jù)所述霍爾開關(guān)集成電路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所述保護(hù)壓板狀態(tài)。

進(jìn)一步的，所述步驟1包括：

步驟1-1.判斷變電站中電力屏柜上的保護(hù)壓板的結(jié)構(gòu)類型；

若所述保護(hù)壓板為分立式保護(hù)壓板，則進(jìn)入步驟1-2；

若所述保護(hù)壓板為線簧式保護(hù)壓板，則進(jìn)入步驟1-3；

步驟1-2.在各分立式保護(hù)壓板的連片上、面對(duì)屏柜的一面上設(shè)置磁鐵，在各分立式保護(hù)壓板的兩個(gè)立柱之間的屏柜本體上設(shè)置霍爾元件，進(jìn)入步驟2；

步驟1-3.在各線簧式保護(hù)壓板的連片的頂端設(shè)置磁體，并在靠近所述磁體的屏柜本體上設(shè)置霍爾元件，進(jìn)入步驟2。

進(jìn)一步的，若所述保護(hù)壓板為分立式保護(hù)壓板，則所述步驟2包括：

根據(jù)式(1)確定設(shè)置在靠近所述分立式保護(hù)壓板處的霍爾元件的觸發(fā)距離D_cf和釋放距離D_sf：

式(1)中，D_h是保護(hù)壓板在投入狀態(tài)時(shí)霍爾元件與保護(hù)壓板的連片上的所述磁體的距離；D_f1是分立式保護(hù)壓板在退出狀態(tài)時(shí)時(shí)霍爾元件與分立式保護(hù)壓板的連片上的所述磁體的距離；k₁是霍爾元件的觸發(fā)系數(shù)且k₁大于1；Δd是保護(hù)壓板的寬度；D_f2是分立式保護(hù)壓板在退出狀態(tài)時(shí)分立式保護(hù)壓板的連片上的所述磁體與設(shè)置在靠近鄰近分立式保護(hù)壓板處的霍爾元件間的距離；k₂是霍爾元件的釋放系數(shù)且k₂小于1；D₀是在保護(hù)壓板的連片上的螺帽緊固時(shí)，所述連片與屏柜本體之間的垂直距離；D₁是霍爾元件的厚度；D₂是磁體的厚度；d₃是屏柜本體上的保護(hù)壓板的兩個(gè)支柱間的中心距離；θ_f是連片從合上轉(zhuǎn)至最遠(yuǎn)端時(shí)旋轉(zhuǎn)的角度；d₄是相鄰兩個(gè)保護(hù)壓板下支柱的中心距離；

根據(jù)所述霍爾元件的觸發(fā)距離D_cf和釋放距離D_sf，調(diào)整各所述霍爾元件的位置。

進(jìn)一步的，若所述保護(hù)壓板為線簧式保護(hù)壓板，則所述步驟2包括：

根據(jù)式(2)確定設(shè)置在靠近所述線簧式保護(hù)壓板處的霍爾元件的觸發(fā)距離D_cf¹和釋放距離D_sf¹：

式(2)中，D_f3是線簧式保護(hù)壓板在退出狀態(tài)時(shí)霍爾元件與線簧式保護(hù)壓板的連片上的所述磁體的距離；D_f4是線簧式保護(hù)壓板在退出狀態(tài)時(shí)線簧式保護(hù)壓板的連片上的所述磁體與靠近鄰近線簧式保護(hù)壓板處的霍爾元件之間的距離；D_h是保護(hù)壓板在投入狀態(tài)時(shí)霍爾元件與保護(hù)壓板的連片上的所述磁體的距離；D₀是在保護(hù)壓板的連片上的螺帽緊固時(shí)，所述連片與屏柜本體之間的垂直距離；D₁是霍爾元件的厚度；D₂是磁體的厚度；d₃是屏柜本體上的保護(hù)壓板的兩個(gè)支柱間的中心距離；θ_f是連片從合上轉(zhuǎn)至最遠(yuǎn)端時(shí)旋轉(zhuǎn)的角度；d₄是相鄰兩個(gè)保護(hù)壓板下支柱的中心距離；d₅為磁體的寬度；k₃和k₄為可靠系數(shù)，k₃>1且k₄<1；

根據(jù)所述霍爾元件的觸發(fā)距離D_cf¹和釋放距離D_sf¹，調(diào)整各所述霍爾元件的位置。

進(jìn)一步的，所述步驟3中的所述將所述霍爾元件接入霍爾開關(guān)集成電路，包括：

將所述霍爾元件的輸入端經(jīng)電阻R1連接至電源正極，組成支路一，且所述電源為所述霍爾元件提供電流；

將所述霍爾元件的輸出端與三極管的基極連接，組成支路二，且所述支路一及支路二之間連接有電阻R2；其中，所述三極管的集電極經(jīng)電阻R3連接至所述電源正極；

所述霍爾元件及所述三極管的發(fā)射極均連接至公共地電位，組成支路三；

在所述支路三與所述支路一之間連接電源電壓監(jiān)測(cè)繼電器。

進(jìn)一步的，所述步驟3中的所述設(shè)置所述霍爾開關(guān)集成電路輸出至上位機(jī)，包括：

將所述霍爾開關(guān)集成電路中的電源電壓監(jiān)測(cè)繼電器的接點(diǎn)狀態(tài)輸出至上位機(jī)，并將所述三極管的集電極開路門電路的電平輸出至所述上位機(jī)。

進(jìn)一步的，所述步驟4包括：

4-1.所述上位機(jī)接收所述集電極開路門電路的輸出電平及電源電壓監(jiān)測(cè)繼電器的接點(diǎn)狀態(tài)，監(jiān)控所述保護(hù)壓板的投切狀態(tài)；

4-2.根據(jù)所述集電極開路門電路的輸出電平，監(jiān)控所述保護(hù)壓板的投切狀態(tài)，并在所述電源電壓消失時(shí)報(bào)警。

進(jìn)一步的，所述步驟4-1中的所述上位機(jī)接收所述集電極開路門電路的輸出電平，包括：

當(dāng)所述保護(hù)壓板的連片未發(fā)生位移時(shí)，所述霍爾元件的輸出端開路，電源電壓經(jīng)電阻R1和R2輸出至所述三極管的基極，使得所述三極管工作于飽和態(tài)，且所述三極管的集電極和發(fā)射極導(dǎo)通，集電極開路門電路輸出電平小于1V，所述上位機(jī)接收該輸出電平；

當(dāng)所述保護(hù)壓板的連片發(fā)生位移時(shí)，所述霍爾元件輸出霍爾電勢(shì)，使得所述三極管工作于截止態(tài)，且所述三極管的集電極和發(fā)射極均斷開，集電極開路門電路輸出電平等于電源電壓值，所述上位機(jī)接收該輸出電平。

進(jìn)一步的，所述步驟1-3中的所述在各線簧式保護(hù)壓板的連片的頂端上設(shè)置磁體，包括：

將所述磁體設(shè)置在所述塑料外殼的頂端與所述連片頂端間的空隙中。

另一方面，本發(fā)明還提供一種基于霍爾傳感效應(yīng)的保護(hù)壓板狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括：磁鐵、霍爾元件及上位機(jī)；

所述磁鐵設(shè)置在保護(hù)壓板的連片上，且所述磁鐵用于在所述連片發(fā)生位移時(shí)與所述霍爾元件之間產(chǎn)生磁場(chǎng)；其中，所述保護(hù)壓板設(shè)置在變電站中的電力屏柜上且與屏柜本體連接；

所述霍爾元件為單極型霍爾開關(guān)，且所述霍爾元件設(shè)置在靠近所述保護(hù)壓板的屏柜本體上，所述霍爾元件上連接有霍爾開關(guān)集成電路位機(jī)；以及所述霍爾元件在接受磁場(chǎng)并產(chǎn)生霍爾電動(dòng)勢(shì)，并將所述霍爾電動(dòng)勢(shì)輸出至所述上位機(jī)；

所述上位機(jī)與所述霍爾開關(guān)集成電路輸出端連接，且所述上位機(jī)根據(jù)所述霍爾元件產(chǎn)生的霍爾電動(dòng)勢(shì)對(duì)所述保護(hù)壓板進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明所述的一種基于霍爾傳感效應(yīng)的保護(hù)壓板狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)，依據(jù)所提出的霍爾元件觸發(fā)距離和釋放距離確定原則，選擇具有合適磁特性的磁體和霍爾元件分別安裝于壓板和屏柜本體的對(duì)應(yīng)位置，然后利用霍爾開關(guān)集成電路及電源電壓檢測(cè)回路，在壓板狀態(tài)檢測(cè)主機(jī)電源正常的情況下，將保護(hù)壓板投切過程中連片發(fā)生的位移變化信號(hào)轉(zhuǎn)換成電量信號(hào)輸出至上位機(jī)，有效解決了在不干擾壓板控制回路的條件下對(duì)保護(hù)壓板的狀態(tài)檢測(cè)。本發(fā)明充分利用霍爾元件對(duì)磁場(chǎng)敏感、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、頻率響應(yīng)寬、輸出電壓變化大和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)及其成熟技術(shù)，具有較強(qiáng)的實(shí)際可操作性。本發(fā)明提供的基于霍爾傳感效應(yīng)的壓板狀態(tài)檢測(cè)方案，可有效檢測(cè)保護(hù)壓板狀態(tài)，避免了由于壓板誤投退而造成的事故損失，并有利于明晰相關(guān)事故的責(zé)任劃分及提高事故處理效率。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明的一種基于霍爾傳感效應(yīng)的保護(hù)壓板狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明的監(jiān)測(cè)方法中的步驟100的流程示意圖；

圖3是本發(fā)明的監(jiān)測(cè)方法中的分立式保護(hù)壓板20在屏柜上投入的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的監(jiān)測(cè)方法中的分立式保護(hù)壓板20在屏柜上切出的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明的監(jiān)測(cè)方法中的線簧式保護(hù)壓板30在屏柜上的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明的監(jiān)測(cè)方法中的步驟400的流程示意圖；

圖7是本發(fā)明的監(jiān)測(cè)方法中具體實(shí)例中的分立式保護(hù)壓板狀態(tài)檢測(cè)裝置安裝圖；

圖8是本發(fā)明的監(jiān)測(cè)方法中具體實(shí)例中的線簧式保護(hù)壓板狀態(tài)檢測(cè)裝置安裝圖；

圖9是本發(fā)明的監(jiān)測(cè)方法中具體實(shí)例中的霍爾開關(guān)集成電路圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的實(shí)施例一提供了一種基于霍爾傳感效應(yīng)的保護(hù)壓板狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法。參見圖1，該監(jiān)測(cè)方法具體包括如下步驟：

步驟100：在保護(hù)壓板的連片上設(shè)置磁鐵，并在靠近保護(hù)壓板的屏柜本體上設(shè)置霍爾元件。

在上述步驟中，保護(hù)壓板設(shè)置在變電站中的電力屏柜上，且與屏柜本體連接，霍爾元件為單極型霍爾開關(guān)；在靠近保護(hù)壓板的屏柜本體上設(shè)置霍爾元件之后，在屏柜本體與霍爾元件之間設(shè)置加厚墊，以減小磁體及霍爾元件的垂直距離。

步驟200：根據(jù)霍爾元件的觸發(fā)距離及釋放距離，調(diào)整各霍爾元件的位置。

在上述步驟中，為保證霍爾元件可靠動(dòng)作和返回以及避免鄰近磁體導(dǎo)致霍爾元件的誤觸發(fā)，提出針對(duì)保護(hù)壓板的霍爾元件觸發(fā)距離和釋放距離的確定原則。

步驟300：將霍爾元件接入霍爾開關(guān)集成電路，并設(shè)置霍爾開關(guān)集成電路輸出至上位機(jī)。

在上述步驟中，霍爾開關(guān)集成電路向上位機(jī)輸出兩路回路，一路上傳OC門的輸出電平，一路上傳KV接點(diǎn)狀態(tài)。KV即為電源電壓監(jiān)視繼電器，其輔助接點(diǎn)為常開接點(diǎn)，即在電源電壓正常時(shí)吸合。為了保證電壓擾動(dòng)出現(xiàn)時(shí)不影響壓板檢測(cè)裝置的正常運(yùn)行，電源電壓監(jiān)視回路的靈敏度不應(yīng)太高，在電源電壓消失時(shí)能夠做出準(zhǔn)確響應(yīng)即可。上位機(jī)同時(shí)接收電源監(jiān)視回路反饋信號(hào)和OC門電路輸出電平信號(hào)。

步驟400：根據(jù)霍爾開關(guān)集成電路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)保護(hù)壓板狀態(tài)。

在上述步驟中，上位機(jī)通過檢測(cè)OC門電路的輸出電平對(duì)壓板的投/退狀態(tài)做出間接監(jiān)視。

從上述描述可知，本發(fā)明的實(shí)施例通過霍爾元件的巧妙應(yīng)用，將保護(hù)壓板投切過程中連片10發(fā)生的位移變化信號(hào)轉(zhuǎn)換成電量信號(hào)輸出，在不干擾壓板控制回路的條件下實(shí)現(xiàn)壓板狀態(tài)檢測(cè)。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的實(shí)施例二提供了上述步驟100的一種具體實(shí)現(xiàn)方式。參見圖2，步驟100中具體包括如下內(nèi)容：

步驟101：判斷變電站中電力屏柜上的保護(hù)壓板的結(jié)構(gòu)類型；

若保護(hù)壓板為分立式保護(hù)壓板20，則進(jìn)入步驟102；

若保護(hù)壓板為線簧式保護(hù)壓板30，則進(jìn)入步驟103；其中，單個(gè)分立式保護(hù)壓板20的結(jié)構(gòu)示意圖參見圖3和圖4，單個(gè)線簧式保護(hù)壓板30的結(jié)構(gòu)示意圖參見圖5。

步驟102：在各分立式保護(hù)壓板20的連片10上、面對(duì)屏柜的一面上設(shè)置磁鐵，在各分立式保護(hù)壓板20的兩個(gè)立柱21之間的屏柜本體上設(shè)置霍爾元件，進(jìn)入步驟200。

若保護(hù)壓板為分立式保護(hù)壓板20，則步驟200具體內(nèi)容如下：

根據(jù)式(1)確定設(shè)置在靠近分立式保護(hù)壓板20處的霍爾元件的觸發(fā)距離D_cf和釋放距離D_sf：

式(1)中，D_h是保護(hù)壓板在投入狀態(tài)時(shí)霍爾元件與保護(hù)壓板的連片10上的磁體的距離；D_f1是分立式保護(hù)壓板20在退出狀態(tài)時(shí)時(shí)霍爾元件與分立式保護(hù)壓板20的連片10上的磁體的距離；k₁是霍爾元件的觸發(fā)系數(shù)且k₁大于1；Δd是保護(hù)壓板的寬度；D_f2是分立式保護(hù)壓板20在退出狀態(tài)時(shí)分立式保護(hù)壓板20的連片10上的磁體與設(shè)置在靠近鄰近分立式保護(hù)壓板20處的霍爾元件間的距離；k₂是霍爾元件的釋放系數(shù)且k₂小于1；D₀是在保護(hù)壓板的連片10上的螺帽緊固時(shí)，連片10與屏柜本體之間的垂直距離；D₁是霍爾元件的厚度；D₂是磁體的厚度；d₃是屏柜本體上的保護(hù)壓板的兩個(gè)支柱間的中心距離；θ_f是連片10從合上轉(zhuǎn)至最遠(yuǎn)端時(shí)旋轉(zhuǎn)的角度；d₄是相鄰兩個(gè)保護(hù)壓板下支柱的中心距離。

根據(jù)霍爾元件的觸發(fā)距離D_cf和釋放距離D_sf，調(diào)整各霍爾元件的位置。

步驟103：在各線簧式保護(hù)壓板30的連片10的頂端設(shè)置磁體，并在靠近磁體的屏柜本體上設(shè)置霍爾元件，進(jìn)入步驟200。

在上述步驟中，在各線簧式保護(hù)壓板30的連片10的頂端上設(shè)置磁體為將磁體設(shè)置在塑料外殼的頂端與連片10頂端間的空隙中。

若保護(hù)壓板為線簧式保護(hù)壓板30，，則步驟200具體內(nèi)容如下：

根據(jù)式(2)確定設(shè)置在靠近線簧式保護(hù)壓板30處的霍爾元件的觸發(fā)距離D_cf¹和釋放距離D_sf¹：

式(2)中，D_f3是線簧式保護(hù)壓板30在退出狀態(tài)時(shí)霍爾元件與線簧式保護(hù)壓板30的連片10上的磁體的距離；D_f4是線簧式保護(hù)壓板30在退出狀態(tài)時(shí)線簧式保護(hù)壓板30的連片10上的磁體與靠近鄰近線簧式保護(hù)壓板30處的霍爾元件之間的距離；D_h是保護(hù)壓板在投入狀態(tài)時(shí)霍爾元件與保護(hù)壓板的連片10上的磁體的距離；D₀是在保護(hù)壓板的連片10上的螺帽緊固時(shí)，連片10與屏柜本體之間的垂直距離；D₁是霍爾元件的厚度；D₂是磁體的厚度。d₃是屏柜本體上的保護(hù)壓板的兩個(gè)支柱間的中心距離；θ_f是連片10從合上轉(zhuǎn)至最遠(yuǎn)端時(shí)旋轉(zhuǎn)的角度；d₄是相鄰兩個(gè)保護(hù)壓板下支柱的中心距離；d₅為磁體的寬度；k₃和k₄為可靠系數(shù)，k₃>1且k₄<1。

根據(jù)霍爾元件的觸發(fā)距離D_cf¹和釋放距離D_sf¹，調(diào)整各霍爾元件的位置。

從上述描述可知，依據(jù)所提出的霍爾元件觸發(fā)距離和釋放距離確定原則，選擇具有合適磁特性的磁體和霍爾元件分別安裝于壓板和屏柜本體的對(duì)應(yīng)位置，有效解決了在不干擾壓板控制回路的條件下對(duì)保護(hù)壓板的狀態(tài)檢測(cè)。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的實(shí)施例三提供了上述步驟300的一種具體實(shí)現(xiàn)方式。步驟300中具體包括如下內(nèi)容：

將霍爾元件的輸入端經(jīng)電阻R1連接至電源正極，組成支路一，且電源為霍爾元件提供電流；

將霍爾元件的輸出端與三極管的基極B連接，組成支路二，且支路一及支路二之間連接有電阻R2；其中，三極管的集電極C經(jīng)電阻R3連接至電源正極；

霍爾元件及三極管的發(fā)射極E均連接至公共地電位，組成支路三；

在支路三與支路一之間連接電源電壓監(jiān)測(cè)繼電器；

將霍爾開關(guān)集成電路中的電源電壓監(jiān)測(cè)繼電器的接點(diǎn)狀態(tài)輸出至上位機(jī)，并將三極管的集電極開路門電路的電平輸出至上位機(jī)。

上述步驟300中的內(nèi)容順序不限，以實(shí)際操作順序?yàn)闇?zhǔn)。

從上述描述可知，利用霍爾開關(guān)集成電路及電源電壓檢測(cè)回路，充分利用了霍爾元件對(duì)磁場(chǎng)敏感、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、頻率響應(yīng)寬的特點(diǎn)，可有效檢測(cè)變電站保護(hù)壓板狀態(tài)，避免了由于壓板誤投退而造成的事故損失。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的實(shí)施例三提供了上述步驟400的一種具體實(shí)現(xiàn)方式。參見圖6，步驟400中具體包括如下內(nèi)容：

401：上位機(jī)接收集電極開路門電路的輸出電平及電源電壓監(jiān)測(cè)繼電器的接點(diǎn)狀態(tài)，監(jiān)控保護(hù)壓板的投切狀態(tài)。

其中上位機(jī)接收集電極開路門電路的輸出電平，包括：

當(dāng)保護(hù)壓板的連片10未發(fā)生位移時(shí)，霍爾元件的輸出端開路，電源電壓經(jīng)電阻R1和R2輸出至三極管的基極B，使得三極管工作于飽和態(tài)，且三極管的集電極C和發(fā)射極E導(dǎo)通，集電極開路門電路輸出電平小于1V，上位機(jī)接收該輸出電平；

當(dāng)保護(hù)壓板的連片10發(fā)生位移時(shí)，霍爾元件輸出霍爾電勢(shì)，使得三極管工作于截止態(tài)，且三極管的集電極C和發(fā)射極E均斷開，集電極開路門電路輸出電平等于電源電壓值，上位機(jī)接收該輸出電平。

402：根據(jù)集電極開路門電路的輸出電平，監(jiān)控保護(hù)壓板的投切狀態(tài)，并在電源電壓消失時(shí)報(bào)警。

從上述描述可知，將壓板投退過程中連片10發(fā)生的位移變化信號(hào)轉(zhuǎn)換成電量信號(hào)輸出至上位機(jī)，有效解決了在不干擾壓板控制回路的條件下對(duì)保護(hù)壓板的狀態(tài)檢測(cè)，具有較強(qiáng)的實(shí)際可操作性。

為更進(jìn)一步的說(shuō)明本方法，本發(fā)明提供了上一種基于霍爾傳感效應(yīng)的保護(hù)壓板狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法的一種具體實(shí)例。參見圖7至9，該實(shí)例中具體包括如下內(nèi)容：

1)在深入分析單極型、雙極型、雙極鎖存型和全極型等四類霍爾元件動(dòng)作特性的基礎(chǔ)上，結(jié)合壓板狀態(tài)的布爾特性，進(jìn)行霍爾元件的適應(yīng)性分析，確定采用單極型霍爾開關(guān)進(jìn)行壓板狀態(tài)檢測(cè)；

2)針對(duì)分立式壓板，提出面向壓板狀態(tài)檢測(cè)的磁體和霍爾元件的安裝方案，如圖7所示。其中，磁體安裝在連片背面，連片是親磁性金屬質(zhì)地，磁鐵可直接粘貼在連片背面，也可使用膠水加固；霍爾元件安裝在屏柜本體壓板上支柱和下支柱的中間位置。

3)針對(duì)線簧式壓板，提出面向壓板狀態(tài)檢測(cè)的磁體和霍爾元件的安裝方案，如圖8所示。線簧式壓板的連片在中心部位與屏柜本體相連，無(wú)法采用圖7的方式布置磁體和霍爾元件；為了壓板投/退前后磁體能有較大的位移以使投/退狀態(tài)有明顯的特征區(qū)別，茲考慮將磁體安裝于連片頂端。線簧式壓板頂端是塑料材質(zhì)，并不具有親磁性，因此磁體安裝較分立式壓板麻煩。從不改變線簧式壓板結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)，可將磁體嵌入到連片的塑料外殼內(nèi)。具體方法是將外殼卸下后旋轉(zhuǎn)180度安裝，使底端與頂端位置對(duì)換，同時(shí)在對(duì)換后的塑料外殼頂端與連片頂端流出空隙以嵌入磁體。

4)提出提高壓板狀態(tài)檢測(cè)可靠性措施。由于壓板連片較窄，為了不使安裝后的磁體降低壓板操作的便利性以及避免磁體在壓板操作過程中因受到擠壓應(yīng)力而脫落，磁體截面積和尺寸不應(yīng)過大，以直徑不大于連片寬度、厚度盡量小為宜。因此，為了保證霍爾元件的可靠觸發(fā)，需對(duì)霍爾元件作墊厚處理以減小磁體和霍爾元件的垂直距離。此外，為了避免壓板投退過程中伸出的手指頭側(cè)向碰撞霍爾元件而致其脫落，應(yīng)進(jìn)一步將處于同一排的霍爾開關(guān)連成一片，在提升壓板檢測(cè)裝置整體性的同時(shí)，提高磁場(chǎng)檢測(cè)裝置的牢固性。

5)為保證霍爾元件可靠動(dòng)作和返回以及避免鄰近磁體導(dǎo)致霍爾元件的誤觸發(fā)，提出針對(duì)分立式壓板的霍爾元件觸發(fā)距離和釋放距離的確定原則：

式中，D_cf是霍爾元件的觸發(fā)距離；D_sf是霍爾元件的釋放距離；D_h是壓板在投入狀態(tài)時(shí)霍爾元件與對(duì)應(yīng)磁體的距離；D_f1是壓板在退出狀態(tài)時(shí)霍爾元件與對(duì)應(yīng)磁體的距離；k₁大于1，是霍爾元件的觸發(fā)系數(shù)，主要考慮壓板下端螺帽未完全禁錮和壓板合上時(shí)連片與上端支柱沒有全面接觸引起的距離誤差；Δd是壓板的寬度；D_f2是壓板在退出狀態(tài)時(shí)磁體與鄰近壓板霍爾元件的距離；k₂小于1，是霍爾元件的釋放系數(shù)，主要考慮壓板退出時(shí)霍爾元件能可靠釋放；D₀是連片螺帽緊固時(shí)連片與屏柜本體之間的垂直距離；D₁是霍爾元件的厚度；D₂是磁體的厚度；d₃是屏柜本體同一壓板的兩個(gè)支柱間的中心距離；θ_f是連片從合上轉(zhuǎn)至完全最遠(yuǎn)端時(shí)旋轉(zhuǎn)過的角度；d₄是相鄰兩個(gè)壓板下支柱的中心距離。

6)為保證霍爾元件可靠動(dòng)作和返回以及避免鄰近磁體導(dǎo)致霍爾元件的誤觸發(fā)，提出針對(duì)線簧式壓板的霍爾元件觸發(fā)距離和釋放距離的確定原則：

式中，D_f3是壓板在退出狀態(tài)時(shí)霍爾元件與對(duì)應(yīng)磁體的距離；D_f4是壓板在退出狀態(tài)時(shí)磁體與鄰近壓板霍爾元件的距離；d₅為磁體的寬度；k₃和k₄為可靠系數(shù)，由于線簧式壓板投/退位置較為固定，k₃>1且k₄<1即可滿足實(shí)際要求。

7)面向檢測(cè)壓板狀態(tài)的霍爾開關(guān)集成電路圖設(shè)計(jì)，如圖9所示。圖中，電源正極經(jīng)過電阻R1連接霍爾元件輸入端，為霍爾元件提供電流I；該電流長(zhǎng)期存在，一旦空間出現(xiàn)一定磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁場(chǎng)穿越霍爾元件，霍爾元件就會(huì)輸出霍爾電勢(shì)Eh。圖示霍爾元件僅有三根引線，電源電壓和霍爾電勢(shì)共用一個(gè)地電位。霍爾元件的輸出連接至三極管基極。三極管可起到開關(guān)和放大雙重作用。當(dāng)霍爾元件沒有霍爾電勢(shì)輸出時(shí)，相當(dāng)于霍爾元件輸出端開路，電源電壓經(jīng)過R1和R2直接加至三極管的基極，使三極管工作于飽和態(tài)，三極管的集電極和發(fā)射極導(dǎo)通，OC門電路輸出低電平，約0.2V；當(dāng)霍爾元件有霍爾電勢(shì)輸出時(shí)，由于霍爾電勢(shì)較小，鉗制基極電位，使三極管工作于截止態(tài)，三極管集電極和發(fā)射極斷開，OC門電路輸出高電平，即電源電壓24V。上位機(jī)通過檢測(cè)OC門電路的輸出電平對(duì)壓板的投/退狀態(tài)做出間接監(jiān)視。

8)電源監(jiān)測(cè)回路設(shè)計(jì)，如圖9所示。每個(gè)壓板檢測(cè)裝置向上位機(jī)輸出兩路回路，一路上傳OC門的輸出電平，一路上傳KV接點(diǎn)狀態(tài)。KV為電源電壓監(jiān)視繼電器，其輔助接點(diǎn)為常開接點(diǎn)，即在電源電壓正常時(shí)吸合。壓板檢測(cè)裝置的電壓擾動(dòng)穿越能力較強(qiáng)，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是三極管的導(dǎo)通電壓(即VBE)較低，約為0.75V，遠(yuǎn)小于電源電壓，當(dāng)電源電壓出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)亦能保證三極管在霍爾元件不輸出霍爾電勢(shì)時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)；二是OC門電路在壓板退出時(shí)輸出電源電壓、在壓板投入時(shí)輸出接近于0的低電壓，投/退狀態(tài)輸出特征差別明顯。因此，為了保證電壓擾動(dòng)出現(xiàn)時(shí)不影響壓板檢測(cè)裝置的正常運(yùn)行，電源電壓監(jiān)視回路的靈敏度不應(yīng)太高，在電源電壓消失時(shí)能夠做出準(zhǔn)確響應(yīng)即可。上位機(jī)同時(shí)接收電源監(jiān)視回路反饋信號(hào)和OC門電路輸出電平信號(hào)，當(dāng)電源電壓消失時(shí)及時(shí)報(bào)警，并置壓板檢測(cè)裝置的檢測(cè)結(jié)果不可用；反之亦然。

為了驗(yàn)證本發(fā)明的準(zhǔn)確性和可靠性，基于圖7和圖8，分別在RCS15GA-414母線保護(hù)柜和GXH103B-123線路保護(hù)柜上搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證分析。RCS15GA-414母線保護(hù)柜母線保護(hù)柜與GXH103B-123線路保護(hù)柜壓板分別為分立式和線簧式，壓板與屏柜本體的垂直距離分別為0.9cm和2cm，通過墊厚處理后，壓板合上時(shí)磁體與霍爾元件的垂直距離均為0.3cm。實(shí)驗(yàn)中，霍爾元件型號(hào)為SR13C，三極管型號(hào)為2222N，磁體為0.6*0.6*0.2厘米的釹鐵硼稀土實(shí)心超強(qiáng)磁體，電源為0～24V可調(diào)直流電源，OC門電路的輸出電平通過數(shù)字示波器捕捉。實(shí)驗(yàn)過程中，在電源電壓分別0V，12V和24V作出多次重復(fù)仿真，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示：

從上述描述可知，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，壓板狀態(tài)檢測(cè)裝置在正常工作電壓水平下能夠準(zhǔn)確反映壓板的投/退狀態(tài)，具有較高的可靠性；同時(shí)，壓板檢測(cè)裝置在電源電壓為12V也能準(zhǔn)確反映壓板的狀態(tài)，表明壓板檢測(cè)裝置具有較強(qiáng)的電壓擾動(dòng)穿越能力。

為進(jìn)一步的說(shuō)明本方案，本發(fā)明還提供一種基于霍爾傳感效應(yīng)的保護(hù)壓板狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的具體應(yīng)用例，該系統(tǒng)包括：磁鐵、霍爾元件及上位機(jī)；

所述磁鐵設(shè)置在保護(hù)壓板的連片上，且所述磁鐵用于在所述連片發(fā)生位移時(shí)與所述霍爾元件之間產(chǎn)生磁場(chǎng)；其中，所述保護(hù)壓板設(shè)置在變電站中的電力屏柜上且與屏柜本體連接；

所述霍爾元件為單極型霍爾開關(guān)，且所述霍爾元件設(shè)置在靠近所述保護(hù)壓板的屏柜本體上，所述霍爾元件上連接有霍爾開關(guān)集成電路位機(jī)；以及所述霍爾元件在接受磁場(chǎng)并產(chǎn)生霍爾電動(dòng)勢(shì)，并將所述霍爾電動(dòng)勢(shì)輸出至所述上位機(jī)；

所述上位機(jī)與所述霍爾開關(guān)集成電路輸出端連接，且所述上位機(jī)根據(jù)所述霍爾元件產(chǎn)生的霍爾電動(dòng)勢(shì)對(duì)所述保護(hù)壓板進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

從上述描述可知，該系統(tǒng)選擇具有合適磁特性的磁體和霍爾元件分別安裝于壓板和屏柜本體的對(duì)應(yīng)位置，然后利用霍爾開關(guān)集成電路及電源電壓檢測(cè)回路，在壓板狀態(tài)檢測(cè)主機(jī)電源正常的情況下，將壓板投退過程中連片發(fā)生的位移變化信號(hào)轉(zhuǎn)換成電量信號(hào)輸出至上位機(jī)，以實(shí)現(xiàn)在不干擾壓板控制回路的條件下對(duì)硬壓板的狀態(tài)檢測(cè)。本發(fā)明靈敏度好，抗干擾能力強(qiáng)，并具有較強(qiáng)的實(shí)際可操作性和廣泛的應(yīng)用前景。

以上實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。