CN104821503A - 节能箱式户外变电站 - Google Patents

Abstract

本发明属于输变电设备领域，具体涉及一种节能箱式户外变电站。该变电站包括顶盖和箱体，箱体被分隔为高压室、变压器室和低压室，还包括智能控制器，智能控制器通过电源输入线缆连接于低压室输电线路上；高压室设有高压进线柜、高压计量柜、高压环网柜和高压出线柜；低压室设有低压进线柜、高压无功自动补偿电容柜和低压出线柜；变压器室设有的变压器为有载自动调容配电变压器。该变电站安全可靠，节能高效。提高了功率因数和系统的供电效率和电压质量，减少线路损耗，降低配电线路的成本，节约了电能；降低了电网占有率和变压器的空载无功损耗和有功损耗，节省了增容费和运行费，达到了节能降耗目的，产生了较大经济效益和社会效益。

Description

节能箱式户外变电站

技术领域

本发明属于输变电设备领域，具体涉及一种节能箱式户外变电站。

背景技术

户外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，按预定接线方案将高压受电、变压器降压、低压配电等功能有机的结合在一起，安装在封闭、可移动的箱体内全封闭运行，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。实际使用过程中，存在以下问题。由于变电站的变压器容量一般按满足远景最大负载选择，空载损耗均较大，特别是我国农网用电不平衡，用电主要集中在夏、秋两季，其余季节主要是照明用电，在农忙季节，变压器过载运行现象严重，而在用电淡季，负载率低，又出现了“大马拉小车”的现象。另外城市电网的白天和晚上用电负荷差异较大，也存在类似情况。因此造成电网占有率、空载损耗和负载损耗较高，降低了电网的功率因数，增加了网损，从而大大增加了增容费和运行费，造成能耗较高。另外目前尚无专业的设备可以实现对户外箱式变电站工作状态进行全程监控及异常工作状态预警，需要工人去巡检，造成人力物力的大量耗费，变电站使用维护成本较高。再加之其使用量巨大且分布广泛，从而造成了日常维护作业量增大，尤其当故障发生时，不能第一时间准确掌握故障点位置及故障信息，也给电力检修及维护带来较大的困难，降低了故障排除率。此外现有户外箱式变电站主要通过安装的风机吹入冷却风与箱内的热风混合来散热，散热慢且不能实现智能控制，浪费了大量电能，不节能。因此迫切一种节能箱式户外变电站，来克服以上缺点。

发明内容

本发明针对现有技术的不足,提供了一种安全可靠的节能箱式户外变电站，其能有效进行节能降耗，降低变电站运行费用。

本发明的技术方案是这样实现的：一种节能箱式户外变电站包括顶盖和箱体，所述箱体被分隔为高压室、变压器室和低压室，其特征在于，还包括智能控制器，所述智能控制器通过电源输入线缆连接于低压室输电线路上；所述高压室设有高压进线柜、高压计量柜、高压环网柜和高压出线柜；所述低压室设有低压进线柜、高压无功自动补偿电容柜和低压出线柜；所述变压器室设有的变压器为有载自动调容配电变压器。

所述的智能控制器包括现场检测系统、远程监控系统及通讯系统；现场检测系统与远程监控系统通过通讯系统连接；所述的现场检测系统由设置在变压器上的温度传感器、湿度传感器、电流检测模块、电压检测模块、烟雾探测器、视频采集模块、驱动模块、数据传输接口模块、存储模块及数据处理模块构成；所述驱动模块分别与温度传感器、湿度传感器、电流检测模块、电压检测模块、烟雾探测器、视频采集模块、数据传输接口模块及数据处理模块电气连接，数据处理模块另与存储模块电气连接；所述的远程监控系统由数据处理模块、存储模块、驱动模块、报警模块、I/O模块、数据传输接口模块、键盘及显示器构成，所述的驱动模块分别与数据处理模块、报警模块、I/O模块、数据传输接口模块电连接，数据处理模块另与存储模块电气连接，I/O模块另与键盘及显示器电连接；所述通讯系统包括无线传输设备、以及连接于无线传输设备上的通讯管理器和交换机，所述通讯管理器和交换机分别与现场检测系统和远程监控系统相连接。

所述有载自动调容配电变压器的三相高压绕组为三角形角接，低压绕组并联结构；所述有载自动调容配电变压器设有载调容开关和自动控制器，所述有载调容开关通过自动控制器来进行电容切换。

所述高压无功自动补偿电容包括电容器、电抗器和功率因数自动补偿控制装置；所述功率因数自动补偿控制装置能根据系统电压和无功缺额因素进行自动投切电容器组。

所述顶盖上设有太阳能电池板，太阳能电池板通过充电控制器与储能装置连接；所述箱体侧壁上设有轴流式排风机，所述轴流式排风机与智能控制器电连接。

所述变压器室和高压室柜门上设有电控机构连锁装置，所述电控机构连锁装置与智能控制器电连接。

所述箱体设有凝露控制器，所述凝露控制器在环境湿度达到预定值时，自动去潮。

所述顶盖包括依次倾斜的上中下三层盖板，所述中层和下层盖板设有迷宫式防雨沿。

所述顶盖上部设有天线，箱体外侧还设有监控摄像头。

所述箱体包括外板和内封板，所述外板由镀锌镀铝钢板相互拼接而成，所述内封板采用高强度氟碳涂层铝合金板或无机树脂板；外板和内封板之间设有隔层，该隔层为蜂窝结构的聚氨酯硬质泡沫板、植物纤维增强水泥横压板或者玻璃纤维特种水泥板。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷,具有以下有益效果：

1、本发明提供的节能箱式户外变电站，性能安全可靠，工作效率高、供电安全性和可靠性高。低压部分采用高压无功自动补偿电容柜降低电网中无功功率，提高功率因数，保证有功功率充分利用，提高系统的供电效率和电压质量，减少线路损耗，降低配电线路的成本，节约了电能。变压器采用有载自动调容配电变压器，容量能根据用户所带负载容量的增减而自动调整，从而空载损耗和空载电流也大幅下降，改变了以往大马拉小车的不合理现象，降低了电网占有率，从而大大降低了变压器的空载无功损耗和有功损耗。空载损耗和负载损耗平均降低30％以上，从而大大节省了增容费和运行费用，达到了节能降耗的目的。

2、本发明提供的小型智能节能箱式变电站，具备同时对大面积范围内多台户外运行的变电站工作状态及工作环境进行全程监控，并能对变电站周围环境进行视频采集备份，一方面极大的提高了变电站运行故障预警的及时性与准确性，从而提升变电站运行的安全性及稳定性。另一方面电力设备管理维护人员可以随时、随地通过手机和计算机掌握设备的运行情况，并能实现远程自动报警和控制，极大地减轻电力设备维护人员的工作强度，节约人力，物力资源，大大提高工作效率。

3、在箱式变电站顶盖上设置太阳能电池板能有效吸收并利用太阳能，将太阳能转换成电能存储到储能装置中并作为排风机、凝露控制器、监控摄像头等供电电源。节约大量的电能，节能环保。

附图说明

图1为节能箱式户外变电站的结构示意图；

图2为图1的主视示意图；

图3为图1的左视示意图；

图4为现场检测系统电气原理框图；

图5为远程监控系统电气原理框图；

图6为通讯系统电气原理框图；

图中：1-箱体，2-高压室，3-变压器室，4-低压室，5-顶盖，6-监控摄像头，7-天线，8-排风机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1，图2和图3所示的一种节能箱式户外变电站实施例，箱体1内被分隔为高压室2、变压器室3和低压室4，包括智能控制器，智能控制器通过电源输入线缆连接于低压室4输电线路上；高压室2设有高压进线柜、高压计量柜、高压环网柜和高压出线柜；低压室4设有低压进线柜、高压无功自动补偿电容柜和低压出线柜；变压器室3设有的变压器为有载自动调容配电变压器。智能控制器包括现场检测系统、远程监控系统及通讯系统；现场检测系统与远程监控系统通过通讯系统连接。如图4所示，现场检测系统由设置在变压器上的温度传感器、湿度传感器、电流检测模块、电压检测模块、烟雾探测器、视频采集模块、驱动模块、数据传输接口模块、存储模块及数据处理模块构成；所述驱动模块分别与温度传感器、湿度传感器、电流检测模块、烟雾探测器、电压检测模块、视频采集模块、数据传输接口模块及数据处理模块电气连接，数据处理模块另与存储模块电气连接。如图5所示的远程监控系由数据处理模块、存储模块、驱动模块、报警模块、I/O模块、数据传输接口模块、键盘及显示器构成，驱动模块分别与数据处理模块、报警模块、I/O模块、数据传输接口模块电连接，数据处理模块另与存储模块电气连接，I/O模块另与键盘及显示器电连接。如图6所示的通讯系统包括无线传输设备、以及连接于无线传输设备上的通讯管理器和交换机，通讯管理器和交换机分别与现场检测系统和远程监控系统相连接。有载自动调容配电变压器的三相高压绕组为三角形角接，低压绕组并联结构；所述有载自动调容配电变压器设有载调容开关和自动控制器，所述有载调容开关通过自动控制器来进行切换。高压无功自动补偿电容包括电容器、电抗器和功率因数自动补偿控制装置；所述功率因数自动补偿控制装置能根据系统电压和无功缺额因素进行自动投切电容器组。顶盖5上设有太阳能电池板，太阳能电池板通过充电控制器与储能装置连接；箱体1侧壁上设有轴流式排风机8，所述轴流式排风机(8)与智能控制器电连接。变压器室3和高压室2柜门上设有电控机构连锁装置，电控机构连锁装置与智能控制器电连接。本实施例中电控机构连锁装置优选DSN型户内电磁锁，可有效防止高压开关设备电器误操作。箱体1内设有凝露控制器，凝露控制器在环境湿度达到预定值时，自动去潮。顶盖5包括依次倾斜的上中下三层盖板，中层和下层盖板设有迷宫式防雨沿。顶盖5上部设有天线，箱体1外侧还设有监控摄像头6。箱体1包括外板和内封板，外板由镀锌镀铝钢板相互拼接而成，内封板采用高强度氟碳涂层铝合金板或无机树脂板；外板和内封板之间设有隔层，该隔层为蜂窝结构的聚氨酯硬质泡沫板、植物纤维增强水泥横压板或者玻璃纤维特种水泥板。

本发明的工作过程是：温度传感器可感测变压器上的温度，当变压器上的温度过高时，则该温度传感器将温度信息传递至智能控制器，该智能控制器的驱动模块此时启动轴流式排风机8，从而使箱体1内达到降温效果，又达到节约电能的目的。采用轴流风机通过侧装式变压器上，保证箱变在正常温度范围内工作；当箱体1内达到一定温度着火发生燃烧时，会产生烟雾，此时，烟雾探测器将其感应到的烟雾信息传递至智能控制器，智能控制器的驱动模块启动报警模块立刻发出警报提醒监控人员进行断电抢修等操作；与此同时，智能控制器控制开关门上的电磁锁，使其自动打开，避免抢修人员无法打开箱体上的开关门而无法实施灭火等操作，大大地增加了抢修的成功概率。当箱体损坏且遇下雨时，如雨水漏入柜体内，会造成柜体内电器开关短路等发生现象产生，所述湿度感应器探测箱体1内的湿度值大于设定值时，智能控制器的报警模块发出警报，并启动凝露控制器进行去潮除湿；当箱体内电器开关发生漏电时，则整个箱体上会带电，设置在箱体1上电压感应器和电流感应器分别将探测到箱体上的电压值和电流值与设定值相比较，大于设定值时，智能控制器的报警模块发出警报，使得行人可根据警报而远离该变电站，可有效地避免发生危险事故。另一方面，检测系统传递至通讯管理器，通讯管理器将该信号通过无线网络传递电力设备远程监控端，维护人员可以随时、随地通过手机和计算机掌握设备的运行情况。监控摄像头6具备24小时360°不间断检测功能，并将所检测的变电站周边情况及时存储到远程监控端；当发生盗窃时，远程监控人员可遥控启动变电站报警器，在提醒周围群众同时对犯罪分子起到震慑作用，确保变电站安全运行。在箱式变电站顶盖上设置太阳能电池板能有效吸收并利用太阳能，将太阳能转换成电能存储到储能装置中并作为排风机、凝露控制器、监控摄像头等供电电源。节约大量的电能，节能环保。

本发明的节能箱式户外变电站中，随着科技的进步，各种传感技术、通信技术、分析处理技术、网络服务技术越来越多的应用到我们生活当中，为节能箱式户外变电站的发展提供了很广阔空间，通过对TD-LTE或FDD-LTE(4G)无线移动通信网络和电力设备状态数据的整合，使电力设备管理维护人员可以随时、随地通过手机和计算机掌握设备的运行情况，并能实现远程自动报警和控制。从而，极大的减轻电力设备维护人员的工作强度，大大提高工作效率。本发明是专门针对户外无人值守配电设备而设计的智能系统装置，该系统运用无线通信技术实现云计算和物联网技术应用。同时，可以通过短信对该装置给个功能和状态进行控制、查询，并实现自动报警。最终达到对无人值守配电设备的实时状态远程掌控。可大大降低劳动力成本，提高了工作效率，真正实现电力设备的智能化。本发明低压部分采用高压无功自动补偿电容柜降低电网中无功功率，提高功率因数，保证有功功率充分利用，提高系统的供电效率和电压质量，减少线路损耗，降低配电线路的成本，节约了电能。变压器采用有载自动调容配电变压器，容量能根据用户所带负载容量的增减而自动调整，从而空载损耗和空载电流也大幅下降，降低了电网占有率，从而大大降低了变压器的空载无功损耗和有功损耗。空载损耗和负载损耗平均降低30％以上，从而大大节省了增容费和运行费，达到了节能降耗的目的，产生了较大的经济效益和社会效益。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种节能箱式户外变电站，包括顶盖(5)和箱体(1)，所述箱体(1)被分隔为高压室(2)、变压器室(3)和低压室(4)，其特征在于，还包括智能控制器，所述智能控制器通过电源输入线缆连接于低压室(4)输电线路上；所述高压室(2)设有高压进线柜、高压计量柜、高压环网柜和高压出线柜；所述低压室(4)设有低压进线柜、高压无功自动补偿电容柜和低压出线柜；所述变压器室(3)设有的变压器为有载自动调容配电变压器。

2.根据权利要求1所述的节能箱式户外变电站，其特征在于：所述的智能控制器包括现场检测系统、远程监控系统及通讯系统；现场检测系统与远程监控系统通过通讯系统连接；所述的现场检测系统由设置在变压器上的温度传感器、湿度传感器、电流检测模块、电压检测模块、烟雾探测器、视频采集模块、驱动模块、数据传输接口模块、存储模块及数据处理模块构成；所述驱动模块分别与温度传感器、湿度传感器、电流检测模块、电压检测模块、烟雾探测器、视频采集模块、数据传输接口模块及数据处理模块电气连接，数据处理模块另与存储模块电气连接；所述的远程监控系统由数据处理模块、存储模块、驱动模块、报警模块、I/O模块、数据传输接口模块、键盘及显示器构成，所述的驱动模块分别与数据处理模块、报警模块、I/O模块、数据传输接口模块电连接，数据处理模块另与存储模块电气连接，I/O模块另与键盘及显示器电连接；所述通讯系统包括无线传输设备、以及连接于无线传输设备上的通讯管理器和交换机，所述通讯管理器和交换机分别与现场检测系统和远程监控系统相连接。

3.根据权利要求1所述的节能箱式户外变电站，其特征在于：所述有载自动调容配电变压器的三相高压绕组为三角形角接，低压绕组并联结构；所述有载自动调容配电变压器设有载调容开关和自动控制器，所述有载调容开关通过自动控制器来进行电容切换。

4.根据权利要求1所述的节能箱式户外变电站，其特征在于：所述高压无功自动补偿电容包括电容器、电抗器和功率因数自动补偿控制装置；所述功率因数自动补偿控制装置能根据系统电压和无功缺额因素进行自动投切电容器组。

5.根据权利要求1所述的节能箱式户外变电站，其特征在于：所述顶盖(5)上设有太阳能电池板，太阳能电池板通过充电控制器与储能装置连接；所述箱体(1)侧壁上设有轴流式排风机(8)，所述轴流式排风机(8)与智能控制器电连接。

6.根据权利要求1所述的节能箱式户外变电站，其特征在于：所述变压器室(3)和高压室(2)柜门上设有电控机构连锁装置，所述电控机构连锁装置与智能控制器电连接。

7.根据权利要求1所述的节能箱式户外变电站，其特征在于：所述箱体(1)内设有凝露控制器，所述凝露控制器在环境湿度达到预定值时，自动去潮。

8.根据权利要求1至7任一项所述的节能箱式户外变电站，其特征在于：所述顶盖(5)包括依次倾斜的上中下三层盖板，所述中层和下层盖板设有迷宫式防雨沿。

9.根据权利要求1至7任一项所述的节能箱式户外变电站，其特征在于：所述顶盖(5)上部设有天线，箱体(1)外侧还设有监控摄像头(6)。

10.根据权利要求1至7任一项所述的节能箱式户外变电站，其特征在于：所述箱体(1)包括外板和内封板，所述外板由镀锌镀铝钢板相互拼接而成，所述内封板采用高强度氟碳涂层铝合金板或无机树脂板；外板和内封板之间设有隔层，该隔层为蜂窝结构的聚氨酯硬质泡沫板、植物纤维增强水泥横压板或者玻璃纤维特种水泥板。