该装置紧张采集高压开关回路中的开关量报警旗子暗记，如气室压力低、电机过热等，通过旗子暗记调理和光耦隔离技能，对接入旗子暗记进行采集和处理；采取ARM系列低功耗微处理器作为主控芯片，掌握就地显示灯屏声光报警，同时输出开关量旗子暗记，上送给主控室继电保护系统，供用户掌握和状态采集利用，用户可及时地创造、打消故障，防止故障进一步扩大，有效降落维修本钱。
随着智能电网的发展，高压电气设备数量逐渐增多，智能设备的运用越来越广泛，设备的检讨、维修任务艰巨，并且维修用度很高。因此，监控高压电气设备及各种关键元件的实时状态（如断路器、接地开关、SF6气体压力等报警旗子暗记）非常必要，在监控的同时，输出防误操作接点旗子暗记，从而对高压电气设备起到保护或掌握的浸染，这对确保电力设备正常运行和职员安全具有重大意义。
目前有很多变电站采取定制回路的办法处理各种状态报警旗子暗记，设计职员根据每个变电站的哀求，设计出由继电器搭接的变电站专用回路，需求内容多，设计统一性差，装置事情量大，易出错，不利于后期检修掩护。以是亟须一种通用的报警装置代替这种定制回路的设计方法，以便设计、安装、掩护。
当前国内外高压开关报警装置多为一体式，安装在就地掌握柜的柜门面板上，走线较多，占用空间较大，多路扩展性不高。
根据当前工程利用的实际情形，接入开关量旗子暗记数量较多，为方便扩展多路旗子暗记输入输出，本文设计的高压智能报警装置为分体式，能够监控高压电气多种设备的正常状态，利用户简洁、直不雅观地不雅观测到各种设备的状态报警旗子暗记，并将状态报警旗子暗记传送至主控室，关照用户及时处理。
该装置采取模块化设计方法，输入输出参量大略，接线方便，通用性高，扩展性好，可靠性高，易于掩护，安装大略轻便，运用范围广，可以有效避免电气事件的发生。
1 技能事理高压智能报警装置紧张监测高压开关设备无源接点的状态，输入旗子暗记是从高压开关本体接入开关量旗子暗记（无源接点），包含SF6低气压报警旗子暗记、开关操作过流报警旗子暗记、电源失落电报警旗子暗记等，经由内部电路和程序处理后，输出一起或多路接点旗子暗记，以及报警灯、声音指示。
分体式高压开关智能报警装置由2个部分构成：主机掌握模块和显示灯屏。主机掌握模块安装在就地掌握柜内，显示灯屏嵌入式安装在就地掌握柜门面板上，柜门正对部位为透明有机玻璃，便于巡检职员及时创造声光报警并处理故障。高压开关智能报警监控系统事理如图1所示。
图1 智能报警监控系统事理框图
2 硬件设计2.1 主机掌握模块
主机掌握模块紧张由输入调理电路、MCU主控电路、电源管理电路、基定时钟电路、复位电路、数据存储电路、2个485通信电路、掌握输出电路组成。个中，485灯屏通信电路将掌握命令发送给显示灯屏，485后台通信电路将状态信息发送给后台系统。主机掌握模块构造框图如图2所示。
图2 主机掌握模块构造框图
2.2 显示灯屏
显示灯屏紧张由MCU主控电路、显示电路、声音报警电路、复位电路、485通信电路、键盘电路等组成。键盘电路紧张是测试键、消音键和确认键，按键安装在灯屏面板上，测试键用于灯屏自检，消音键功能是当事情职员听到声音报警时，查看报警位置，按消音键声音报警停滞，按确认键打消故障。灯屏可根据不同程序设定多种显示办法，显示灯屏事理框图如图3所示。
图3 显示灯屏事理框图
2.3 MCU主控电路
本设计选用的MCU是STM32F4系列芯片，这因此CortexTM-M4为内核的32位高性能微掌握器，集成了新的DSP和FPU指令，拥有168MHz的高速性能，具有独立的指令总线和数据总线，支持程序实行和数据传输并行处理，数据传输速率非常快，提升了掌握算法的实行速率和代码效率。
接口办法多，12位ADC，全双工I2S，高速USART、SPI等，运用范围广，多运用于自动化、工业和网络运用的嵌入式实时系统，比较其他主控芯片，更适用于对相应速率哀求较高的工程运用环境。
STM32F4系列芯片和干系元器件构成基本MCU主控电路，紧张由晶振电路、去耦电路、调试接口电路等组成。MCU主控电路在主机掌握模块和显示灯屏中均有利用，在主机掌握模块中用以实现输入旗子暗记的监测和输出旗子暗记的掌握，并供应备用输入、输出扩展电路接口；在显示灯屏中供应备用灯屏扩展电路接口。
2.4 调理电路
接入旗子暗记为直流220V、110V，而STM32F4系列芯片只能处理0～5V的电压旗子暗记，以是在送入旗子暗记之前将其处理成0～5V的电压旗子暗记，由电阻构成分压器，经由光耦隔离输入，使MCU主控电路与外部电路实现完备隔离，保护芯片的I/O口。调理电路事理如图4所示。
图4 调理电路
2.5 掌握输出电路
掌握输出模块是将STM32F4系列主控芯片输出的电平旗子暗记，经由处理后输出一对无源接点。采取光耦隔离电路将主控芯片与输出电路进行隔离保护，掌握输出电路如图5所示。
图5 掌握输出电路
OUTB1高电平时，光耦的发光二极管未导通，晶体管Q10未导通，继电器K1不动作；OUTB1低电平时，光耦的发光二极管导通，晶体管Q10由截止变为导通，继电器动作；在晶体管开关时，继电器线圈会产生较大的反向电动势，二极管D42起到续流保护的浸染。
2.6 485通信电路设计
由于485通信具有传输间隔远、速率快和抗滋扰能力强等特点，MCU主控电路和显示灯屏、后台系统之间选用485通信。485通信电路如图6所示。
图6 485通信电路
图中，485A、485B用于连接485总线接口。DI是发送数据收入端，RO是吸收输出端，DE是发送使能旗子暗记（高电平有效），RE是吸收使能旗子暗记（低电平有效）。利用485转换芯片连接单片机芯片的串口端，实现通信功能。
3 软件开拓3.1 主控程序
高压智能报警装置由两部分构成，以是软件程序开拓包括主控程序和灯屏显示两部分。
主控程序采取模块化设计和循环扫描办法，紧张完成系统设置、时钟设置、串口设置等初始化任务。该部分程序紧张实现输入旗子暗记数据汇总和处理，和输出接点掌握程序等功能。初始化部分包括中心处理器各端口输入输出设置、定时器设置、监控芯片的设置、分外功能寄存器设置，以及485通信程序和数据远传功能。
图7 主控程序流程
3.2 终端显示程序
该部分紧张包括485通信程序和数据远传功能、数据解码和LED显示功能。
图8 终端显示程序流程
结论本文阐述的以STM32F4系列芯片为主掌握器的高压开关用智能报警装置，样机经由事理图设计、PCB设计制作、元件焊接、机箱设计制作、程序调试完成后，在试验室进行了功能试验，试验结果实现了对各个接入旗子暗记的监测和报警功能，功能完全，性能稳定，高压智能报警装置实物如图9所示。
该装置同时具有可靠性高、抗滋扰能力强、寿命长、体积小、实用性高、多路扩展性能强、安装方便等特点。能够实时有效地对各种非常情形进行监测并及时报警，为电网的安全可靠运行供应有力保障，具有良好的运用代价和广阔的市场前景。
图9 高压智能报警装置实物
