CN103401170A - 一种箱式变电站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种箱式变电站，包括箱体和控制系统；箱体内设置有主站和从站；主站包括上位机和控制器；从站包括高压室、变压器室和低压室；控制系统包括检测子系统和控制子系统。本申请提供的智能化箱式变电站能够实现故障区段自动定位、故障切除、负荷转带等功能，能够实现在一分钟左右恢复送电。

Description

一种箱式变电站

技术领域

本发明属于机电技术领域，涉及一种变电站，具体涉及一种箱式变电站。

背景技术

随着我国城市现代化建设的飞速发展，城市配电网的不断更新改造，要求高压直接进入负荷中心，形成高压受电-变压器降压-低压配电的供电格局。箱式变电站正是这种集成化程度高、工厂预安装、节能、节地的发展中设备。

箱式变电站是一种高压开关设备、配电变压器和低压配电装置，按一定接线方案排成一体的工厂预制户内、户外紧凑式配电设备，即高压受电、变压器降压、低压配电等功能有机地组合在一起，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，特别适用于城网建设与改造，是继土建变电站之后崛起的一种崭新的变电站。

箱式变电站适用于矿山、工厂企业、油气田和风力发电站。然而，随着时代的信息化，智能化箱式变电站还被要求具有“四遥”（遥测、遥讯、遥调和遥控）的智能化功能。现有的变电站还不能完全满足上述要求。 

发明内容

本申请的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种箱式变电站，做到故障区段自动定位、故障切除、负荷转带、网络重构等功能，从而保证在一分钟左右恢复送电。

为达到上述目的，本申请采取的技术方案是：提供一种箱式变电站，包括箱体，其特征在于：所述箱体内设置有主站和从站；所述箱式变电站还包括控制系统；

所述主站包括上位机和控制器；所述上位机用于箱式变电站的控制；所述控制器用于箱式变电站的检测；

所述从站包括高压室、变压器室和低压室；

所述高压室用于箱式变电站高压电源输入分合；所述高压室配置有用于为箱式变电站供电的环网供电单元；所述环网供电单元包括至少两个环缆进出间隔；所述两个环缆进出间隔包括第一高压进线、第二高压进线和高压出线；所述第一高压进线、第二高压进线分别设置第一进线SF6负荷开关和第二进线SF6负荷开关；所述高压出线设置有出线SF6负荷开关；所述出线SF6负荷开关配置有高压限流熔断器；

所述变压器室配置有非晶合金变压器；所述非晶合金变压器与第一温度监控装置连接；

所述低压室配置有无功补偿装置；所述无功补偿装置与非晶合金变压器低压母线连接；

所述控制系统包括监控模块和远程终端控制系统；

所述监控模块用于将采集电气量信息、开关状态信息、温度信息和火警监测信息进行显示，对采集的信息超出阈值的情况进行报警，短信通知责任人，查找并显示故障；

所述远程终端控制系统用于远程采集电气量信息、开关状态信息、温度信息，时钟设置，对断路器参数进行精度修正，对断路器保护参数实现整定值调节，保存操作日志于数据库中；并通过设置的PLC控制安装于低压室内的断路器。

所述箱体的防护等级达到IP54；所述箱体的骨架采用硬质金属制备；所述箱体的外壳采用阻燃、防腐的聚苯乙烯复合板制备；所述箱体的顶部安置有照明装置；所述箱体的侧壁安置有接地端子。

所述所述第一高压进线和第二高压进线分别配置有电压互感器；所述高压出线配置有电流互感器。

所述变压器室设置有轴流风机；所述轴流风机与第二温度监控装置连接。 

所述变压器室采用四周壁添加隔热材料、双层夹板结构，顶盖呈带空气垫或隔热材料的气楼结构；所述变压器室内设通风道；所述变压器室上设置有百叶窗；在所述百叶窗处设置有防尘装置；在所述非晶合金变压器连接处还设置有绝缘防护罩。

所述低压室还设置有电能计量箱；所述电能计量箱并联于非晶合金变压器低压母线上。

所述控制系统还包括统计子系统和管理子系统；所述统计子系统用于生成报表；所述报表包括报警信息记录或者遥控信息记录；所述管理系统用于实现对远程监控系统用户的管理，包括增加用户权限、删除用户权限或修改用户权限；以及设置逐级查阅的权限。

所述电气量信息包括电压、电流。

本申请提供的箱式变电站具有以下有益效果：

1、采用SF6负荷开关和高压限流熔断器作为变压器的主保护，以环网供电方式进行分段范围保护；

2、高压室线路侧的SF6负荷开关配有的直流电源（DC24V）电动操作机构，可实现无外来交流电源状态下自启动；

3、高压室线路侧的SF6负荷开关在隔离故障线段时，能及时恢复回路的连续供电；

4、由第二温度监控装置控制轴流风机的开启与停止，实现轴流风机的自动控制；

5、低压室的隔离开关由远程终端控制系统控制，可实现预警功能，并可提供信号以及对隔离开关的操作控制。远程终端控制系统还有表计功能。远程终端控制系统能够辅助箱式变电站实现遥测、遥讯、遥调和遥控的功能；

6、控制系统能够实现故障区段自动定位、故障切除、负荷转带等功能，结合其他设备能够实现在一分钟左右恢复送电。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示意性地示出了根据本申请一个实施例的箱式变电站的结构示意图；

图2示意性地示出了根据本申请一个实施例的箱式变电站的部分电路原理图；

图3示意性地示出了根基本申请的一个实施例的监控模块原理框图；

图4示意性地示出了根据本申请一个实施例的箱式变电站分布范围显示示意图。

在这些附图中，使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。

在以下描述中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”、“示例”等等的引用表明如此描述的实施例或示例可以包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度，但并非每个实施例或示例都必然包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度。另外，重复使用短语“根据本申请的一个实施例”虽然有可能是指代相同实施例，但并非必然指代相同的实施例。

为简单起见，以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。

本申请提供了一种箱式变电站。

根据本申请的一个实施例，该箱式变电站包括箱体和控制系统。

图1示意性地示出了根据本申请一个实施例的箱式变电站的结构示意图。

根据本申请的一个实施例，箱体内设置有主站和从站。

根据本申请的一个实施例，箱体的防护等级达到IP54；箱体的骨架采用硬质金属制备；箱体的外壳采用阻燃、防腐的聚苯乙烯复合板制备；箱体的顶部安置有照明装置；箱体的侧壁安置有接地端子。

根据本申请的另一个实施例，主站包括上位机和控制器。上位机用于箱式变电站的控制，如控制第一进线SF6负荷开关、第二进线SF6负荷开关、出线SF6负荷开关和高压限流熔断器等。控制器用于箱式变电站的检测 ，如检测高压室、低压室内的各电压表和电流表的读数。

根据本申请的再一实施例，上位机可以指直接发出操控命令的计算机，一般是PC机；屏幕上显示由控制器采集的各种信号变化（如电流、电压、温度等）。

根据本申请一个实施例，从站包括高压室、变压器室和低压室。

如图2所示，根据本申请一个实施例，高压室用于箱式变电站高压电源输入分合。高压室可以包括高压进线柜和馈线保护柜。高压室可以配置有用于为箱式变电站供电的环网供电单元。环网供电单元包括至少两个环缆进出间隔。两个环缆进出间隔包括第一高压进线、第二高压进线和高压出线。第一高压进线和第二高压进线可以位于高压进行柜内。高压出线可以位于馈线保护柜内。第一高压进线、第二高压进线分别设置第一进线SF6负荷开关和第二进线SF6负荷开关。高压出线设置有出线SF6负荷开关；出线SF6负荷开关配置有高压限流熔断器。

根据本申请另一个更详细的实施例，第一高压进线和第二高压进线均配置有电压表。高压出线可以配置有电流表，还可以配置有微机控制器用于对出线SF6负荷开关和高压限流熔断器进行控制。第一高压进线和第二高压进线的高压电输入端均配置有避雷器（避雷器也可以采用浪涌保护器替代）、电压互感器和带电显示器（如灯泡）。电压互感器所在支路上可以设置有高压限流熔断器。高压出线的高压输出端可以配置有避雷器（避雷器也可以采用浪涌保护器替代）和带电显示器（如灯泡）。

高压室可以采用SF6负荷开关和限流熔断器作为变压器的主保护，可以以环网供电方式，并联式高压限流熔断器和串联式高压限流熔断器进行分段范围保护。高压限流熔断器一相熔断时必须能联动跳开SF6负荷开关，不发生缺相运行。出线SF6负荷开关必须配有直流电源（DC24V）电动操作机构，可实现无外来交流电源状态下自启动。配置的电流互感器或电压互感器具有检测故障电流或电压的作用。安装的第一进线SF6负荷开关、第二进线SF6负荷开关和出线SF6负荷开关在隔离故障线段时，能及时恢复回路的连续供电。与出线SF6负荷开关相连的高压限流熔断器在中压/低压变压器发生内部故障时起保护作用。出线SF6负荷开关对与之相连的高压限流熔断器和非晶合金变压器还起隔离和接地作用。

根据本申请的一个实施例，变压器室配置有非晶合金变压器，非晶合金变压器与第一温度监控装置连接；变压器室还可以配置有轴流风机；轴流风机与第二温度监控装置连接。

根据本申请的一个更详细的实施例，采用的非晶合金变压器一般是10KV降至380V或220V。非晶合金变压器容量为160~1600KVA，最常用的容量为315～630ＫＶＡ。非晶合金变压器本身为三相五柱结构、Ｄｙｎ11联结，与非晶合金变压器匹配的熔断器连接在“Δ”外部。将非晶合金变压器安装在变压器室内。变压器室采用四周壁添加隔热材料、双层夹板结构，顶盖设计成带空气垫或隔热材料的气楼结构，内设通风道，装有自动强迫换气用轴流风机，开启和停止由变压器室的第二温度监控装置自控，其温度的整定值按允许温度的80%～90%设定，该允许温度值为40℃。室内正常温度下，靠自然通风来散热。为了通风，变压器室上一般设置了百叶窗，在百叶窗处加防尘装置。为防止灰尘对绝缘的影响，在非晶合金变压器连接处大多加上绝缘防护罩。

如图2所示，根据本申请的一个实施例，低压室包括低压进线柜和低压出线柜。低压进线柜内设置有电能计量箱。低压出线柜内配置有无功补偿装置。无功补偿装置具有自动循环投切功能，其补偿容量一般为非晶合金变压器容量的10~30%。无功补偿装置与非晶合金变压器低压母线连接；电能计量箱并联在非晶合金变压器低压母线上。

根据本申请另一实施例，非晶合金变压器低压母线上依次串联有断路器和由四个电流互感器组成的电流互感器组。

根据本申请的再一实施例，无功补偿装置可以由熔断器开关、由三个电流互感器组成的电流互感器组、断路开关和“Δ”式电容组组合而成。断路器侧并联有避雷器（避雷器也可以采用浪涌保护器替代）。低压室在出线保护方面还可以配有多路隔离开关或断路器。隔离开关由远程终端控制系统控制，可实现预警功能，并可提供信号以及对隔离开关的操作控制。远程终端控制系统还有表计功能。远程终端控制系统能够辅助箱式变电站实现遥测、遥讯、遥调和遥控的功能。

例如，若干断路器、电流互感器串联后并联、最后与隔离开关串联得到的保护线路。这种保护线路可以有一支，也可以有多支。

根据本申青的一个实施例，由低压室输出的低压信号发送给工控机，完成由高压电转换成低压电的转换过程。

根据本申请的一个实施例，控制系统可以包含具有CPU的计算机。

根据本申请的另一个实施例，为满足上述主站和从站的工作要求，控制系统还可以配置电源、接口器件、通信介质等；采用Profibus-DP标准的、开放型的现场总线技术将具有通讯能力的元器件（如SF负荷开关、高压限流熔断器、非晶合金变压器等）与主站（上位机或智能仪表）连接，从而实现主站通过总线对开关、电网的远程测量、调节、控制、通讯。控制系统还可以包括远程终端控制系统（RTU，Remote Terminal Unit）和监控模块。

根据本申请的一个实施例，监控模块用于将采集电气量信息、开关状态信息、温度信息、油温信息、油位信息、瓦斯信息、震动信息、火警监测信息等进行显示，对采集的信息超出阈值的情况进行报警，短信通知责任人，查找并显示故障。

根据本申请的另一实施例，上述电气信息可以包括高压室的电压信息、电流信息、功率信息等，变压器室的电压信息等，低压室的电压信息、电流信息、有功功率信息、无功功率信息等。

图3示意性地示出了根据本申请一个实施例的监控模块原理框图。

监控模块接收若干采集模块的信息。该采集模块可以是温度、电压、电流等参数的检测传感器装置。采集模块可以将采集来的信息发送给汇总模块进行汇总，再经GPRS发送给基站，基站再将信息发送给监控模块，并保存到数据库中。监控模块根据接收到的若干采集模块的信息整理后在显示器中通过文字或者表格或者图形的形式显示出来。

根据本申请的一个实施例，箱式变电站还可以包括与高压室连接的带电检测传感器、与变压器室连接的温度/瓦斯继电器、和与低压室连接的若干电流表和电压表。

根据本申请的一个实施例，该监控模块可以具有以下功能信息采集功能: 

（1）采集模块读取各种自动化设备的数据，由数据汇总模块汇总，最后通过光纤或GPRS将数据发送到客户端的监控模块；采集模块可各种电气量信息、开关状态、温度、火警监测等；

（2）图形化的实时数据显示: 以直观的图形方式展示设备，用简单的操作实现各种功能。用模拟地图的方式显示设备分布（如图4所示）。用模拟柜体的方式显示断路器分布，并可实时显示“分”，“合”，可显示此开关的各种参数。配置一次模拟图，图中同步显示各开关的开合状态，并在模拟图上进行显示。可文字显示设备的所有物理量，包含各种电气量，电压，电流，有功功率，无功功率，功率因数，三相不平衡情况，谐波，开关，保护等整定值，温度（室内、变压器等）, 通信状态。可显示各种电气量曲线。

（3）报警功能 ：

①阀值设置：对超出阀值范围的情况进行报警，报警方式有语音，闪光，短信，画面等。 

②报警范围为：过电流，过电压，欠电压，过负荷，设备无法正常动作或无法正常运行，温度过高或过低，油位过低，短路，开关分合，保护动作，系统故障信息等。 

③记录储存：将发生故障设备的序号、故障时间、故障时各电气量情况、保护动作、开关状态、故障原因以及有关信息存档，以供事故分析使用。 

④强制报警：不论画面上正在显示何种内容，只要产生报警，就在屏幕上强制显示出报警提示框，并进行语音或短信提示。提示框内显示事故发生的信息，便于操作人员快速、准确处理事故。 

⑤报警确认：管理人员在已知该报警的情况之后，做出已确认标识。确认后的报警仍为活动报警。

⑥短信通知功能：对于某些情况，除正常报警外，要以手机短信的形式通知特定人员，使其能够快速赶到事发现场，对设备故障进行处理。

⑦自我诊断功能：系统能够根据设备的故障情况对常见故障进行判断，找出故障原因，并在图形界面上显示出来。

根据本申请的一个实施例，通过远程终端控制系统的PLC可以控制安装于低压室内的多个断路器，以保证箱式变电站的正常运行。在远程终端控制系统认为存在可能危险或者故障时，远程控制断路器自动切断电路，延长箱式变电站的使用寿命。

根据本申请的另一个实施例，远程终端控制系统还可以时钟设置，对断路器参数（如额定电流、额定电压、断路器壳架等级电流等）进行精度修正，对断路器保护参数（如断路器的长延时整定电流、断路器的短延时整定电流、断路器的瞬时整定电流、断路器的单相接地整定电流、短延时脱扣器的脱扣时间整定值等）实现整定值调节，遥控命令执行成功后将保存操作日志在数据库中，便于操作人员查询以往所发出的遥控命令。 远程终端控制系统可以与高压室的微机控制器、与变压器室的第一温度监控装置和第二温度监控装置实现通信和远程控制。

根本本申请的一个实施例，控制系统还包括统计子系统、打印子系统和管理子系统。

根据本申请的一个实施例，该统计子系统用于生成报表，如统计报表、报警信息记录、遥控信息记录等，并将各种信息分类或汇总在表格或文本文件里。

根据本申请的另一实施例，该打印子系统能够将上述所有内容按要求打印出来。

根据本申请的再一实施例，管理系统用于实现对远程监控系统用户的管理，包括增加用户权限、删除用户权限或修改用户权限。管理系统还可以通过局域网实现逐级查阅，如中区供电公司调度可对其所辖各队的设备情况进行查看，供电公司调度可以对各区设备情况进行查看。除基层队外，其他各级无权进行修改，控制等操作。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种箱式变电站，包括箱体，其特征在于：所述箱体内设置有主站和从站；所述箱式变电站还包括控制系统；

所述主站包括上位机和控制器；所述上位机用于箱式变电站的控制；所述控制器用于箱式变电站的检测；

所述从站包括高压室、变压器室和低压室；

所述高压室用于箱式变电站高压电源输入分合；所述高压室配置有用于为箱式变电站供电的环网供电单元；所述环网供电单元包括至少两个环缆进出间隔；所述两个环缆进出间隔包括第一高压进线、第二高压进线和高压出线；所述第一高压进线、第二高压进线分别设置第一进线SF6负荷开关和第二进线SF6负荷开关；所述高压出线设置有出线SF6负荷开关；所述出线SF6负荷开关配置有高压限流熔断器；

所述变压器室配置有非晶合金变压器；所述非晶合金变压器与第一温度监控装置连接；

所述低压室配置有无功补偿装置；所述无功补偿装置与非晶合金变压器低压母线连接；

所述控制系统包括监控模块和远程终端控制系统；

所述监控模块用于将采集电气量信息、开关状态信息、温度信息和火警监测信息进行显示，对采集的信息超出阈值的情况进行报警，短信通知责任人，查找并显示故障；

所述远程终端控制系统用于远程采集电气量信息、开关状态信息、温度信息，时钟设置，对断路器参数进行精度修正，对断路器保护参数实现整定值调节，保存操作日志于数据库中；并通过设置的PLC控制安装于低压室内的断路器。

2.根据权利要求1所述的箱式变电站，其特征在于：所述箱体的防护等级达到IP54；所述箱体的骨架采用硬质金属制备；所述箱体的外壳采用阻燃、防腐的聚苯乙烯复合板制备；所述箱体的顶部安置有照明装置；所述箱体的侧壁安置有接地端子。

3.根据权利要求1所述的箱式变电站，其特征在于：所述第一高压进线和第二高压进线分别配置有电压互感器；所述高压出线配置有电流互感器。

4.根据权利要求1所述的箱式变电站，其特征在于：所述变压器室设置有轴流风机；所述轴流风机与第二温度监控装置连接。

5.根据权利要求1所述的箱式变电站，其特征在于：所述变压器室采用四周壁添加隔热材料、双层夹板结构，顶盖呈带空气垫或隔热材料的气楼结构；所述变压器室内设通风道；所述变压器室上设置有百叶窗；在所述百叶窗处设置有防尘装置；在所述非晶合金变压器连接处还设置有绝缘防护罩。

6.根据权利要求1所述的箱式变电站，其特征在于：所述低压室还设置有电能计量箱；所述电能计量箱并联于非晶合金变压器低压母线上。

7.根据权利要求1所述的箱式变电站，其特征在于：所述控制系统还包括统计子系统和管理子系统；所述统计子系统用于生成报表；所述报表包括报警信息记录或者遥控信息记录；所述管理系统用于实现对远程监控系统用户的管理，包括增加用户权限、删除用户权限或修改用户权限；以及设置逐级查阅的权限。

8.根据权利要求1所述的箱式变电站，其特征在于：所述电气量信息包括电压、电流。

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