CN102237713A - 一种基于背景墙技术的站用电源及其组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于背景墙技术的站用电源及其组装方法，其中所述站用电源包括支架，支架上设置有馈线开关模块和进线开关模块；其中，馈线开关模块包括馈线背景墙，馈线背景墙内设置有出线单元；馈线背景墙表面设置有馈线开关和连接馈线开关的馈线开关进线接口和连接出线单元的馈线开关出线接口；进线开关模块包括进线背景墙，进线背景墙内设置有进线开关组件、ATS开关组件以及控制室组件；进线背景墙表面设置有连接ATS开关组件的两路进线端子，连接第二智能电路的第二通讯端子和连接控制室组件的出线端子。本发明使得站用电源设计更加标准，节约了成本，提高劳动生产率，实现标准化作业，检修更换更加方便。

Description

一种基于背景墙技术的站用电源及其组装方法

技术领域

本发明涉及智能开关背景墙，尤其涉及基于背景墙技术的站用电源及其组装方法。

背景技术

变电站是把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压。在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点。箱式变电站主要由多回路高压开关系统、母线、变电站综合自动化系统、通讯、远动、计量、电容补偿及直流电源等电气单元组合而成，安装在一个防潮、防锈、防尘、防鼠、防火、防盗、隔热、全封闭、可移动的钢结构箱体内，机电一体化，全封闭运行。

现有技术中箱式变电站的组装一般经过设计、生产和组装三个环节。在设计环节，首先设计一次原理接线图，然后设计机柜内电气设备如何排列，再设计机柜的结构；在完成设计过程后就进入采购及生产过程。在各组件生产、组装完成后，将组件打包发送到现场；然后在现场安装接线并检验。一切准备就绪后，设备投入运行。

上述流程有以下一些不足之处：首先生产环节依赖于设计环节，即生产必须等待设计完成之后才能开始。其次，在现场接线及检修环节，由于不同的设计可能使用不同的模块，因此现场接线盒检修依赖于工作人员的经验和素质。若出现接线不当，可能产生严重后果。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于背景墙技术的站用电源及其组装方法，其可以实现站用电源的全模块化装配，使得站用电源生产、安装及维修都非常方便。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

构造一种基于背景墙技术的站用电源，包括支架，其中，所述支架上设置有馈线开关模块和进线开关模块；其中，

所述馈线开关模块包括馈线背景墙，所述馈线背景墙内设置有出线单元，所述馈线背景墙表面设置有馈线开关，所述馈线开关连接电源和出线单元，用于将电源电压通过出线单元接入用电设备；

所述馈线背景墙表面还设置有连接所述馈线开关的馈线开关进线接口和连接所述出线单元的馈线开关出线接口；

所述进线开关模块包括进线背景墙，所述进线背景墙内设置有进线开关组件、连接所述进线开关组件的ATS开关组件以及连接所述ATS开关组件的控制室组件；

所述进线背景墙表面设置有连接所述进线开关组件的进线开关和两路进线端子，连接所述第二智能电路的第二通讯端子和连接所述控制室组件的出线端子；

所述进线开关组件将两路电源通过所述ATS开关组件和控制室组件接出，所述控制室组件在其中一路电源有故障时，控制所述ATS开关组件切换至另一路电源。

本发明所述的基于背景墙技术的站用电源，其中，所述馈线开关模块还包括第一智能电路，所述第一智能电路连接所述出线单元，用于检测所述出线单元的电流参数；

所述第一智能电路上还设置有用于传送所述电流参数的第一通讯端子。

本发明所述的基于背景墙技术的站用电源，其中，所述馈线背景墙包括前面板、后面板及侧面板；

所述馈线开关和馈线开关进线接口设置在所述馈线背景墙的前面板上；

所述馈线开关出线接口设置在所述馈线背景墙的侧面板上；

所述第一通讯端子设置在所述馈线背景墙的背面板上。

本发明所述的基于背景墙技术的站用电源，其中，所述进线开关组件通过两路进线铜排分别连接两路电源，所述进线开关组件内设置有用于采集两路进线铜排上的电压参数第一采集单元；

所述控制室组件包括出线铜排、第二采集单元和第二智能电路，所述第二采集单元采集所述出线铜排上的电流参数，并传递给所述第二智能电路；

所述ATS开关组件内设置有ATS开关和用于接收来自所述第二智能电路的控制信号的接收电路；

所述第二智能电路，用于接收所述电流参数和电压参数，通过预设置的逻辑判定出线铜排状态是否正常，并在其中一路电源有故障时，向所述接收电路发出控制信号，控制所述ATS开关切换至另一路电源。

本发明所述的基于背景墙技术的站用电源，其中，所述进线背景墙包括前面板、后面板和侧面板；

两路所述进线开关和进线端子设置在所述进线背景墙的前面板上；

所述第二通讯端子设置在所述进线背景墙的后面板上；

连接所述控制室组件的出线端子设置在所述进线背景墙的侧面板上。

本发明还提供了一种基于背景墙技术的站用电源组装方法，其包括以下步骤：

A、设计站用电源一次原理接线图，选择配置标准馈线开关模块和进线开关模块型号、数量，画出标准模块组装后布置图；

B、现场安装支架，将配置的馈线开关模块和进线开关模块按照布置图组装固定在支架上；

C、完成馈线开关模块和进线开关模块的接线，并进行现场调试检验。

本发明所述的基于背景墙技术的站用电源组装方法，其中，所述步骤A中馈线开关模块组装步骤包括：

采用具有前面板、后面板及侧面板的馈线背景墙，并在馈线背景墙内设置馈线开关和出线单元，馈线开关将电源电压通过出线单元接入用电设备；

在所述馈线背景墙表面设置连接所述馈线开关的馈线开关进线接口和连接所述出线单元的馈线开关出线接口；

在馈线背景墙内还设置第一智能电路，并将第一智能电路连接所述出线单元，以检测所述出线单元的电流参数；

在所述第一智能电路上设置用于传送所述电流参数的第一通讯端子。

本发明所述的基于背景墙技术的站用电源组装方法，其中，所述步骤A中进线开关模块组装步骤包括：

采用具有前面板、后面板及侧面板的进线背景墙，并在进线背景墙内设置进线开关组件、连接所述进线开关组件的ATS开关组件以及连接所述ATS开关组件的控制室组件；

在所述进线背景墙表面设置连接所述进线开关组件的进线开关和两路进线端子，连接所述第二智能电路的第二通讯端子和连接所述控制室组件的出线端子。

本发明所述的基于背景墙技术的站用电源组装方法，其中，所述步骤A中，

将所述馈线开关和馈线开关进线接口设置在所述馈线背景墙的前面板上；

将所述馈线开关出线接口设置在所述馈线背景墙的侧面板上；

将所述第一通讯端子设置在所述馈线背景墙的背面板上；

将进线开关和两路所述进线端子设置在所述进线背景墙的前面板上；

将所述第二通讯端子设置在所述进线背景墙的后面板上；

将连接所述控制室组件的出线端子设置在所述进线背景墙的侧面板上。

本发明所述的基于背景墙技术的站用电源组装方法，其中，所述步骤B中，将所述馈线开关模块的馈线背景墙的前面板、后面板分别对应与所述进线开关模块的进线背景墙的前面板、后面板同方向放置。

本发明的基于背景墙技术的站用电源及其组装方法，通过将站用电源模块化和标准化，使得在设计环节只提供系统一次原理接线图、组装模块布置图、装置电源网络接线图、通信网络接线图，使得站用电源设计简单且更加标准。各开关模块在生产环节采用工业化流水线生产，和具体工程脱钩，因此节约了成本，提高劳动生产率。在站用电源检修维护环节，检修维护结果不再依赖于人员的素质等人为因素，实现标准化作业，检修更换更加方便。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明较佳实施例的站用电源结构示意图；

图2为本发明较佳实施例的站用电源的馈线开关模块原理示意图；

图3是本发明较佳实施例的站用电源的馈线开关模块结构示意图；

图4是本发明较佳实施例的站用电源的进线开关模块原理示意图；

图5是本发明较佳实施例的站用电源的进线开关模块结构示意图；

图6是本发明较佳实施例的站用电源组装方法流程图。

具体实施方式

下面结合图示，对本发明的优选实施例作详细介绍。

本发明实施例提供的基于背景墙技术的站用电源结构示意图如图1所示，其包括支架10，在支架10上设置有多个开关模块，包括馈线开关模块20和进线开关模块30。需要说明的是，馈线开关模块20和进线开关模块30的排列方式可以有多种变换，并不限于图1中所示的方式。

其中，所采用的馈线开关模块20原理如图2所示，结构如图3所示，其包括馈线背景墙21，馈线背景墙21内设置有出线单元23，馈线背景墙21表面设置有馈线开关22，馈线开关22连接电源和出线单元23，将电源电压通过出线单元23接入用电设备。在馈线背景墙21表面设置有连接馈线开关22的馈线开关进线接口221和连接出线单元23的馈线开关出线接口231。

进线开关模块30原理如图4所示，结构如图5所示，其包括进线背景墙31，进线背景墙31内设置有进线开关组件32、连接进线开关组件32的ATS开关组件33以及连接ATS开关组件33的控制室组件34。进线开关组件32将两路电源通过ATS开关组件33和控制室组件34接出，控制室组件34在其中一路电源有故障时，控制ATS开关组件33切换至另一路电源。进线背景墙31表面设置有连接ATS开关组件33的两路进线端子，连接第二智能电路342的第二通讯端子343和连接控制室组件34的出线端子344。

其中背景墙是指具有承载和隔离功能的组件，通过将馈线开关模块20和进线开关模块30的二次接线均设置在背景墙内，在背景墙表面只留几个用户接口，使得站用电源整体实现模块化，彻底改变变电站电源设计复杂且不标准问题。而且各开关模块在生产环节可以采用工业化流水线生产，与具体现场安装工程脱钩，不需要先设计好了现场布置方案再去生产，因此节约了成本，提高劳动生产率。在以上站用电源检修维护环节，检修维护结果不再依赖于人员的素质等人为因素，可只针对有故障的模块进行维修或更换，实现标准化作业，检修更换更加方便。

优选地，馈线开关模块20还包括第一智能电路24，第一智能电路24连接出线单元23，第一智能电路24上还设置有用于传送电流参数的第一通讯端子241。该第一智能电路24检测流经出线单元23的电流参数，实时检测馈线开关模块20内部工作情况，并将检测到的电流参数通过第一通讯端子241传递至远端的监控系统进行统一监控管理，实现全模块的控制，及时对有故障的开关模块进行检修，以确保站用电源的正常工作。

优选地，进线开关组件32通过两路进线铜排分别连接两路电源，进线开关组件32内设置有用于采集两路进线铜排上的电压参数第一采集单元321。控制室组件34包括出线铜排、第二采集单元341和第二智能电路342，第二采集单元341采集出线铜排上的电流参数，并传递给第二智能电路342。ATS开关组件33内设置有ATS开关和可以接收来自第二智能电路342的控制信号的接收电路。第二智能电路342接收电流参数和电压参数，通过预设置的逻辑判定出线铜排电流状态是否正常，并在其中一路电源有故障时，向接收电路发出控制信号，控制ATS开关切换至另一路电源。

本实施例的ATS开关有6种工作方式，分别为“固定电源1”、“固定电源2”、“停止供电”、“自动电源1”、“自动电源2”和“自动切换”方式。

“固定电源1”工作方式的工作逻辑为：在上电确认工作模式后，在远程切换方式下远程选择“固定电源1”或在本地切换方式下选择“固定电源1”工作模式。从而不论电压如何，发出ATS开关合I位信号(保持时间3秒)，使ATS开关合I位。“固定电源2”工作逻辑类似。

“停止供电”工作方式的工作逻辑为：在上电确认工作模式后，在远程切换方式下远程选择“停止供电”工作模式或在本地切换方式下选择“停止供电”工作模式。从而不论电压如何，发出ATS开关合0位信号(保持时间3秒)，使ATS开关合0位。

“自动电源1”工作方式的工作逻辑为：在上电确认工作模式后，在远程切换方式下远程选择“自动电源1”工作模式或在本地切换方式下选择“自动电源1”工作模式。在此状态下，主供电为进线电源1，备用供电为进线电源2，具备自动切换，自动恢复功能。进线电源1正常则ATS开关优先合I位。进线电源1异常，而进线电源2正常则ATS开关合II位。“自动电源2”工作逻辑类似。

“自动切换”工作方式的工作逻辑为：在上电确认工作模式后，在远程切换方式下远程选择“自动切换”工作模式或在本地切换方式下选择“自动切换”工作模式。在此状态下，没有主供电、备用供电区分。具备自动切换功能，无自动恢复功能。进线电源1正常则ATS开关合I位；进线电源2正常，则ATS开关合II位。其中一路异常而另一路正常则切换到正常线路。

优选地，馈线背景墙21包括前面板、后面板及侧面板。馈线开关22和馈线开关进线接口221设置在馈线背景墙21的前面板上，馈线开关出线接口231设置在馈线背景墙21的侧面板上，第一通讯端子241设置在馈线背景墙21的背面板上。

使用时，馈线背景墙21的前面板正对着用户，将馈线开关进线接口221设置在正面板上可方便用户操作。将其余接口分布设置在侧面板和背面板上可使操作界面更加简洁，且更加方便连接用电设备，将强电和弱电部分彻底隔离，极大地方便了用户和设备维护人员。

优选地，进线背景墙31包括前面板、后面板和侧面板。进线开关322和两路进线端子设置在进线背景墙31的前面板上。第二通讯端子343设置在进线背景墙31的后面板上；连接控制室组件34的出线端子344设置在进线背景墙31的侧面板上。

使用时，进线背景墙31的前面板正对着用户，将进线开关322和两路进线端子设置在正面板上可方便用户操作。将其余接口分布设置在侧面板和背面板上可使操作界面更加简洁，且更加方便连接用电设备，将强电和弱电部分彻底隔离，极大地方便了用户和设备维护人员。

本发明还提供了一种能实现以上实施例中基于背景墙技术的站用电源的组装方法，其流程图如图6所示，其包括以下步骤：

S101、设计站用电源一次原理接线图，选择配置标准馈线开关模块和进线开关模块型号、数量，画出标准模块组装后布置图；

采用ProE设计软件建立背景墙的三维模型，添加载荷和约束，选择ANSYS求解器，运行网格划分，输出.ans文件，将所述.ans文件导入ANSYS软件，得到包含单元、节点、材料、载荷、约束等信息的有限元模型，采用ANSYS进行有限元分析，得到背景墙的装配模型。

S102、现场安装支架，将配置的馈线开关模块和进线开关模块按照布置图组装固定在支架上；

可将传统的机柜做简化处理，取消传统柜体的前后左右门，形成简易支架即可使用，各开关模块可采用搭积木的方式固定在支架上。

S103、完成馈线开关模块和进线开关模块的接线，并进行现场调试检验。

优选地，步骤S101中馈线开关模块组装步骤包括：采用具有前面板、后面板及侧面板的馈线背景墙，并在馈线背景墙内设置馈线开关和出线单元，馈线开关将电源电压通过出线单元接入用电设备。在馈线背景墙表面设置连接馈线开关的馈线开关进线接口和连接出线单元的馈线开关出线接口。在馈线背景墙内还设置第一智能电路，并将第一智能电路连接出线单元，以检测出线单元的电流参数；在第一智能电路上设置有第一通讯端子，第一通讯端子可连接至远端的监控系统，将检测到的电流参数传送至监控系统。具体进线开关模块原理可参见前面各实施例的描述，在此不再赘述。

优选地，步骤S101中，可根据布置图从仓库中领出各种标准型号的馈线开关模块和进线开关模块，并以小包装形式发货到现场。这里馈线开关模块和进线开关模块可以是预先在工厂配置好的标准模块，其中：

进线开关模块组装步骤包括：采用具有前面板、后面板及侧面板的进线背景墙，并在进线背景墙内设置进线开关组件、连接进线开关组件的ATS开关组件以及连接ATS开关组件的控制室组件；在进线背景墙表面设置连接ATS开关组件的两路进线端子，连接第二智能电路的第二通讯端子和连接控制室组件的出线端子。具体进线开关模块原理可参见前面各实施例的描述，在此不再赘述。

优选地，步骤S101中，将馈线开关和馈线开关进线接口设置在馈线背景墙的前面板上；将馈线开关出线接口设置在馈线背景墙的侧面板上；将第一通讯端子设置在馈线背景墙的背面板上；将进线开关和两路进线端子设置在进线背景墙的前面板上；将第二通讯端子设置在进线背景墙的后面板上；将连接控制室组件的出线端子设置在进线背景墙的侧面板上。

使用时，馈线背景墙的前面板正对着用户，将馈线开关和馈线开关进线接口设置在正面板上可方便用户操作。进线背景墙的前面板正对着用户，将两路进线端子设置在正面板上可方便用户操作。将其余接口分布设置在侧面板和背面板上可使操作界面更加简洁，且更加方便连接用电设备，将强电和弱电部分彻底隔离，极大地方便了用户和设备维护人员。

优选地，步骤S102中，将馈线开关模块的馈线背景墙的前面板、后面板分别与进线开关模块的进线背景墙的前面板、后面板对应同方向放置，以方便用户操作使用。

本发明以上各实施例中，所述的馈线开关模块和进线开关模块的各接口均采用IEC61850规约通信接口，各模块之间不需要二次接线，模块间一次接线可通过铜排或一次线缆解决，且数量不多，IEC61850规约通信接口可简化模块间接线联系，利于实现系统的现场组装。各模块之间组装好之后，任意功能模块能单独检修更换，且不影响其他模块运行。

还可在建立好的站用电源基础上建立监控软件平台，设计程序激活条件自定义图形界面，并自动生成监控系统开机自动运行的激活软件，设计程序控制自定义图形界面，并自动生成控制程序，建立激活后层涂与控制程序关联；激活程序通过IEC61850规约实时监测各种需要的信息状态，一旦满足要求即启动控制程序。控制程序通过IEC61850规约下达控制命令给相关的开关模块，完成对相应开关的控制。

本发明的基于背景墙技术的站用电源及其组装方法，通过将站用电源模块化和标准化，使得在设计环节只提供系统一次原理接线图、组装模块布置图、装置电源网络接线图、通信网络接线图，使得站用电源设计简单且更加标准。各开关模块在生产环节采用工业化流水线生产，和现场安装工程脱钩，因此节约了成本，提高劳动生产率。在站用电源检修维护环节，检修维护结果不再依赖于人员的素质等人为因素，实现标准化作业，检修更换更加方便。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于背景墙技术的站用电源，包括支架(10)，其特征在于，所述支架(10)上设置有馈线开关模块(20)和进线开关模块(30)；其中，

所述馈线开关模块(20)包括馈线背景墙(21)，所述馈线背景墙(21)内设置有出线单元(23)，所述馈线背景墙(21)表面设置有馈线开关(22)，所述馈线开关(22)连接电源和出线单元(23)，用于将电源电压通过出线单元(23)接入用电设备；

所述馈线背景墙(21)表面还设置有连接所述馈线开关(22)的馈线开关进线接口(221)和连接所述出线单元(23)的馈线开关出线接口(231)；

所述进线开关模块(30)包括进线背景墙(31)，所述进线背景墙(31)内设置有进线开关组件(32)、连接所述进线开关组件(32)的ATS开关组件(341)以及连接所述ATS开关组件(33)的控制室组件(34)；

所述进线背景墙(31)表面设置有连接所述进线开关组件(32)的进线开关(322)、两路进线端子和连接所述控制室组件(34)的出线端子(344)；

所述进线开关组件(32)将两路电源通过所述ATS开关组件(33)和控制室组件(34)接出，所述控制室组件(34)在其中一路电源有故障时，控制所述ATS开关组件(33)切换至另一路电源。

2.根据权利要求1所述的基于背景墙技术的站用电源，其特征在于，所述馈线开关模块(20)还包括第一智能电路(24)，所述第一智能电路(24)连接所述出线单元(23)，用于检测所述出线单元(23)的电流参数；

所述第一智能电路(24)上还设置有用于传送所述电流参数的第一通讯端子(241)。

3.根据权利要求2所述的基于背景墙技术的站用电源，其特征在于，所述馈线背景墙(21)包括前面板、后面板及侧面板；

所述馈线开关(22)和馈线开关进线接口(221)设置在所述馈线背景墙(21)的前面板上；

所述馈线开关出线接口(231)设置在所述馈线背景墙(21)的侧面板上；

所述第一通讯端子(241)设置在所述馈线背景墙(21)的背面板上。

4.根据权利要求3所述的基于背景墙技术的站用电源，其特征在于，所述进线开关组件(32)通过两路进线铜排分别连接两路电源，所述进线开关组件(32)内设置有用于采集两路进线铜排上的电压参数第一采集单元(31)；

所述控制室组件(34)包括出线铜排、第二采集单元(341)和第二智能电路(342)，所述第二采集单元(341)采集所述出线铜排上的电流参数，并传递给所述第二智能电路(342)；

所述ATS开关组件(33)内设置有ATS开关和用于接收来自所述第二智能电路的控制信号的接收电路；

所述第二智能电路(342)，用于接收所述电流参数和电压参数，通过预设置的逻辑判定出线铜排状态是否正常，并在其中一路电源有故障时，向所述接收电路发出控制信号，控制所述ATS开关切换至另一路电源。

5.根据权利要求4所述的基于背景墙技术的站用电源，其特征在于，所述进线背景墙(31)包括前面板、后面板和侧面板；

两路所述进线开关(322)和进线端子设置在所述进线背景墙(31)的前面板上；

所述第二通讯端子(343)设置在所述进线背景墙(31)的后面板上；

连接所述控制室组件(34)的出线端子(344)设置在所述进线背景墙(31)的侧面板上。

6.一种基于背景墙技术的站用电源组装方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、设计站用电源一次原理接线图，选择配置标准馈线开关模块和进线开关模块型号、数量，画出标准模块组装后布置图；

B、现场安装支架，将配置的馈线开关模块和进线开关模块按照布置图组装固定在支架上；

C、完成馈线开关模块和进线开关模块的接线，并进行现场调试检验。

7.根据权利要求6所述的基于背景墙技术的站用电源组装方法，其特征在于，所述步骤A中馈线开关模块组装步骤包括：

采用具有前面板、后面板及侧面板的馈线背景墙，并在馈线背景墙内设置馈线开关和出线单元，馈线开关将电源电压通过出线单元接入用电设备；

在所述馈线背景墙表面设置连接所述馈线开关的馈线开关进线接口和连接所述出线单元的馈线开关出线接口；

在馈线背景墙内还设置第一智能电路，并将第一智能电路连接所述出线单元，以检测所述出线单元的电流参数；

在所述第一智能电路上设置用于传送所述电流参数的第一通讯端子。

8.根据权利要求7所述的基于背景墙技术的站用电源组装方法，其特征在于，所述步骤A中进线开关模块组装步骤包括：

采用具有前面板、后面板及侧面板的进线背景墙，并在进线背景墙内设置进线开关组件、连接所述进线开关组件的ATS开关组件以及连接所述ATS开关组件的控制室组件；

在所述进线背景墙表面设置连接所述进线开关组件的进线开关和两路进线端子，连接所述第二智能电路的第二通讯端子和连接所述控制室组件的出线端子。

9.根据权利要求8所述的基于背景墙技术的站用电源组装方法，其特征在于，所述步骤A中，

将所述馈线开关和馈线开关进线接口设置在所述馈线背景墙的前面板上；

将所述馈线开关出线接口设置在所述馈线背景墙的侧面板上；

将所述第一通讯端子设置在所述馈线背景墙的背面板上；

将进线开关和两路所述进线端子设置在所述进线背景墙的前面板上；

将所述第二通讯端子设置在所述进线背景墙的后面板上；

将连接所述控制室组件的出线端子设置在所述进线背景墙的侧面板上。

10.根据权利要求9所述的基于背景墙技术的站用电源组装方法，其特征在于，所述步骤B中，将所述馈线开关模块的馈线背景墙的前面板、后面板分别对应与所述进线开关模块的进线背景墙的前面板、后面板同方向放置。

Images