CN102832714A - 一种智能化箱式变电站 - Google Patents

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王学明
陈航
全晓霖
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Abstract

一种10/0.4KV智能化箱式变电站，由安装于箱式变电站中的变压器、智能型真空断路器、智能型塑壳断路器、智能型电量检测仪表、智能型无功补偿装置、智能型温湿度控制器等电气设备组成，还配置有网络数据采集装置，并通过I/O模块和现场总线采集并整理各智能设备单元的数据信息，通过通信装置上传到集控中心的计算机系统，并接受集控中心计算机系统下发的控制命令，实现设备的远程监测与控制。与现有技术相比，本发明的优点是：通过集控中心计算机的远程监控管理系统，实现了箱式变电站运行状态的实时监控与管理，保证了供电企业能全面、及时地掌握供电生产的综合信息，提高了箱式变电站的运行管理效率。

Description

一种智能化箱式变电站
技术领域
本发明涉及一种10/0.4KV系列的电力配电设备及其监控管理系统。
背景技术
随着我国电力系统配电网络设备的不断发展，用电规模越来越大，国家在城乡电网的建设和改造中，要求配电设备向节地、节能、紧凑型、小型智能化、无人值守的方向发展。所以，作为10/0.4KV智能化箱式变电站，需要解决的主要问题是设备的智能化、网络通信和后台管理软件技术，从而实现对箱式变电站的远程实时在线运行监控和管理，提高供电的可靠性。10/0.4KV智能化箱式变电站的技术核心，是实现采用具有标准现场总线通信接口的智能型真空断路器、智能型塑壳断路器、低压智能型无功补偿器和其他智能型设备（智能电力测控单元、温湿度控制器、I/O模块等等），实现设备运行参数、状态的采集以及远程控制命令的执行；通过有线或无线通信网络将数据上传到设备的集控中心，在集控中心通过计算机系统实现设备运行状态的实时监控与管理。
发明内容
本发明的的目的就是提供一种实现10/0.4KV箱式变电站的智能化方案，从而通过集控中心的远程监控管理系统，实现箱式变电站运行状态的实时监控管理。从技术上保证供电企业能全面、及时地掌握供电生产的综合信息数据，有利于规范化管理，显著提高供电生产管理部门的工作效率，使业务处理工作达到准确、及时和高效。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种10/0.4KV智能化箱式变电站，由安装于箱式变电站中的变压器、真空断路器、塑壳断路器、电量检测仪表、无功补偿装置、温湿度控制器组成，其特征在于：
a. 所述的真空断路器、塑壳断路器、电量检测仪表、无功补偿装置、及温湿度控制器均为智能设备，其结构均包括单片机和数据采集通讯装置，为具有数据采集、发送和接收功能，带有网络通讯协议的智能型设备；
b.箱式变电站内设有网络数据采集装置，通过I/O模块和现场总线采集并整理各智能设备单元的数据信息，通过通讯装置上传到监控中心系统，并接受监控中心系统下发的控制命令，实现智能型设备的远程控制；
c. 网络数据采集装置配有有线或无线双向通讯装置，用于网络数据采集装置和监控中心系统之间的数据通讯传输。
所述的有线通讯为电缆传输方式或光缆传输方式。
所述的无线通讯为GSM或GPRS通信传输方式。
所述的智能化箱式变电站的运行参数和状态信息通过各智能设备配置的网络数据采集装置和通讯装置传送给监控中心系统；监控中心系统配置有中心计算机和智能化箱式变电站的运行管理和控制程序；
所述的运行管理和控制程序包括：数据采集程序、安全监控程序、事件顺序记录程序、操作与控制程序、谐波监测与分析程序、故障管理、报警与处理程序；
所述的数据采集程序包括模拟量、开关量和电能量的数据采集；
所述的安全监控程序包括对主要模拟量进行实时越限监测，同时记录和显示越限时间和越限值，并采取相关的控制措施；
所述的事件顺序记录程序包括断路器跳合闸顺序记录、保护动作顺序记录以及自动装置的动作情况记录等，不仅需要记录所发生事件的性质和状态，而且需记录发生事件的时间；
所述的操作与控制程序包括开关自动和手动操作控制及其它操作控制功能；
所述的谐波监测与分析程序包括对谐波含量的分析和监视及其控制措施；
所述的故障管理、报警与处理程序包括当箱式变电站发生任何故障跳闸时，除了监控系统自动记录故障类型、发生故障时间外，还具有发短信通知有关人员的功能；当0.4kV线路侧出现故障保护拒动，越级跳变压器时，监控系统不仅能诊断出故障线路，而且能发出指令切除故障线路，恢复对非故障线路的供电，缩短停电时间。
与现有技术相比，本发明的优点是：
实现箱式变电站的智能化以后，通过集控中心的远程监控管理系统，实现箱式变电站运行状态的实时监控管理，并从技术上保证了供电企业能全面、及时地掌握供电生产综合信息数据，实现了设备的“可视化”，有利于规范化管理，显著提高供电生产管理部门的工作效率，使业务处理工作达到准确、及时和高效，提高了供电的可靠性。
附图说明
图1是智能化箱式变电站的组成结构示意图。
图2是智能化箱式变电站数据通信系统结构示意图。
图中：1-天线 2-进线端子  3-数据采集通讯装置  4-真空断路器  5-变压器  6-塑壳断路器  7-箱式变压器的壳体  8-局域网  9-塑壳断路器  10-电量检测仪表  11-无功补偿装置12-温湿度控制器  13-网络数据采集装置  14-通讯装置
具体实施方式
参见图1及图2。本发明的10/0.4KV的智能化箱式变电站的组成是这样的：在一个箱式变电站的壳体7里，装有一台10/0.4KV的变压器5，变压器5的一次侧装有一台12KV的真空断路器4，真空断路器4的一次侧为10KV电源的进线端子2。变压器5的二次侧装有一台大容量的塑壳断路器6作为主断路器，主断路器的二次侧根据现场需要装有多个智能型塑壳断路器9，负责向外供电，但每个箱式变电站里最多只可以装八台智能型塑壳断路器9。塑壳断路器6的二次侧还装有电量检测仪表10，负责检测电气系统的电流、电压、有功功率、无功功率等参数。塑壳断路器6的二次侧还装有无功补偿装置11，负责检测和补偿电源系统的谐波及功率因数。箱式变电站的壳体7里还装有温湿度控制器12，负责检测和调整箱式变电站壳体7里的温度和湿度等环境指标。所述的真空断路器4、塑壳断路器6、塑壳断路器9、电量检测仪表10、无功补偿装置11、温湿度控制器12均为智能设备，其结构均包括单片机和数据采集通讯装置3，为具有数据采集、发送和接收功能，带有网络通讯协议的智能型设备。
智能化箱式变电站的核心部件是网络数据采集装置13，它以现场总线的方式将各个智能型电气元件联接起来，组成了一个局域网8，进行相关的电气数据采集和传输。每个智能型电气元件都有一个小的数据采集通讯装置3，它将采集到的电气元件的状态信息及运行参数通过局域网8传到网络数据采集装置13中，网络数据采集装置13配有I/O模块，它将采集到的智能电气元件的数据信息，进行整理并通过通讯装置14和天线1上传到箱式变电站的监控中心系统和运行操作人员手机，并接受监控中心系统下发的控制命令，实现对箱式变电站的电气元件进行远程控制。
智能化箱式变电站的计算机监控管理系统，是由智能化箱式变电站所专门配置的网络数据采集装置和通讯装置将其运行参数和状态信息传送给集控中心的计算机系统；集控中心的计算机系统配有专用的智能化箱式变电站的运行管理和控制程序，远距离地监视和控制智能化箱式变电站的工作运行。
其运行的管理和控制程序包括：数据采集程序、安全监控程序、事件顺序记录程序、操作与控制程序、谐波监测与分析程序、故障管理、报警与处理程序。
数据采集程序包括：模拟量、开关量和电能量的数据采集，即包括10kV电源进线、配电变压器、 0.4kV配电线路等的有关模拟量、开关量和电能量的数据采集。
安全监控程序包括对监控管理系统在运行过程中，要对采集的主要模拟量不断进行越限监测，如发现越限，立刻发出告警信息，同时记录和显示越限时间和越限值，并采取相关的控制措施。
事件顺序记录程序包括断路器跳合闸顺序记录、保护动作顺序记录以及自动装置的动作情况记录等，不仅需要记录所发生事件的性质和状态，而且需记录发生事件的时间。
操作与控制程序包括开关自动和手动操作控制及其它操作控制功能。
谐波监测与分析程序包括对谐波含量的分析和监视及其采取的控制措施。
故障管理、报警与处理程序包括当箱式变电站发生任何故障跳闸时，除了监控系统自动记录故障类型、发生故障时间外，还具有发短信通知有关人员的功能；当0.4kV线路侧出现故障保护拒动，越级跳变压器时，监控系统不仅能诊断出故障线路，而且能发出指令切除故障线路，恢复对非故障线路的供电，缩短停电时间。
多个智能化箱式变电站与集控中心之间的数据传输或远程控制是以组网的方式进行的，并且其数据传输或远程控制是以周期性的查询方式访问每一个箱式变电站的。而出现故障的箱式变电站则可以中断申请的方式优先与集控中心进行通信，并发短信通知给相关的操作人员，操作人员优先查看故障箱式变电站的传输数据和信息，优先处理故障箱式变电站的工作内容。
智能化箱式变电站由于其强大的智能化处理功能，因此，变电站可以无人值守，运行维护人员只要定期地巡检维护就可以了。

Claims (4)

1.一种10/0.4KV智能化箱式变电站，由安装于箱式变电站中的变压器、真空断路器、塑壳断路器、电量检测仪表、无功补偿装置、温湿度控制器组成，其特征在于：
a. 所述的真空断路器、塑壳断路器、电量检测仪表、无功补偿装置、及温湿度控制器均为智能设备，其结构均包括单片机和数据采集通讯装置，为具有数据采集、发送和接收功能，带有网络通讯协议的智能型设备；
b.箱式变电站内设有网络数据采集装置，通过I/O模块和现场总线采集并整理各智能设备单元的数据信息，通过通讯装置上传到监控中心系统，并接受监控中心系统下发的控制命令，实现智能型设备的远程控制；
c. 网络数据采集装置配有有线或无线双向通讯装置，用于网络数据采集装置和监控中心系统之间的数据通讯传输。
2.根据权利要求1所述的10/0.4KV智能化箱式变电站，其特征在于：所述的有线通讯为电缆传输方式或光缆传输方式。
3.根据权利要求1所述的10/0.4KV智能化箱式变电站，其特征在于：所述的无线通讯为GSM或GPRS通信传输方式。
4.根据权利要求1所述的10/0.4KV智能化箱式变电站，其特征在于：所述的智能化箱式变电站的运行参数和状态信息通过各智能设备配置的网络数据采集装置和通讯装置传送给监控中心系统；监控中心系统配置有中心计算机和智能化箱式变电站的运行管理和控制程序；
所述的运行管理和控制程序包括：数据采集程序、安全监控程序、事件顺序记录程序、操作与控制程序、谐波监测与分析程序、故障管理、报警与处理程序；
所述的数据采集程序包括模拟量、开关量和电能量的数据采集；
所述的安全监控程序包括对主要模拟量进行实时越限监测，同时记录和显示越限时间和越限值，并采取相关的控制措施；
所述的事件顺序记录程序包括断路器跳合闸顺序记录、保护动作顺序记录以及自动装置的动作情况记录等，不仅需要记录所发生事件的性质和状态，而且需记录发生事件的时间；
所述的操作与控制程序包括开关自动和手动操作控制及其它操作控制功能；
所述的谐波监测与分析程序包括对谐波含量的分析和监视及其控制措施；
所述的故障管理、报警与处理程序包括当箱式变电站发生任何故障跳闸时，除了监控系统自动记录故障类型、发生故障时间外，还具有发短信通知有关人员的功能；当0.4kV线路侧出现故障保护拒动，越级跳变压器时，监控系统不仅能诊断出故障线路，而且能发出指令切除故障线路，恢复对非故障线路的供电，缩短停电时间。
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