CN106786084A - 一种智能化高压低压预装箱式变电站 - Google Patents

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CN106786084A CN201611133511.6A CN201611133511A CN106786084A CN 106786084 A CN106786084 A CN 106786084A CN 201611133511 A CN201611133511 A CN 201611133511A CN 106786084 A CN106786084 A CN 106786084A
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冯洪刚
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Guangdong Stonniee Electric Power Technology Co Ltd
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Guangdong Stonniee Electric Power Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种智能化高压低压预装箱式变电站,包括箱体和智能系统,智能系统包括箱变综合保护装置和后台监控系统;箱体内设有高压配电柜、低压配电柜、电力变压器,高压配电柜、低压配电柜和电力变压器并列设置在箱体内,高压配电柜、低压配电柜和电力变压器均与箱变综合保护装置连接,箱变综合保护装置连接有后台监控系统;本发明的有益效果是:设计合理结构简单,有节地、节电、紧凑型、小型化、无人值守、安装方便、组合灵活、便于运输、节省投资等特点,而且具有“四摇”的功能,特别在环网供电时,在特定自主软件配合下,能完成故障区段自动定位、故障切除、负荷转带、网络重构等功能,而且具有高强度的灭火功能,能够防止火灾。

Description

一种智能化高压低压预装箱式变电站
技术领域
本发明属于电力设备领域,具体涉及的是一种智能化高压低压预装箱式变电站。
背景技术
在国家城乡电网中,配电柜是重要设备,高压配电柜又可是指用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用,电压等级在3.6kV~550kV的电器产品,主要包括高压断路器、高压隔离开关与接地开关、高压负荷开关、高压自动重合与分段器,高压操作机构、高压防爆配电装置和高压开关柜等几大类。高压开关制造业是输变电设备制造业的重要组成部分,在整个电力工业中占有非常重要的地位。
电力变压器是一种静止的电气设备,是用来将某一数值的交流电压(电流)变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压(电流)的设备。当一次绕组通以交流电时,就产生交变的磁通,交变的磁通通过铁芯导磁作用,就在二次绕组中感应出交流电动势。二次感应电动势的高低与一二次绕组匝数的多少有关,即电压大小与匝数成正比。主要作用是传输电能,因此,额定容量是它的主要参数。额定容量是一个表现功率的惯用值,它是表征传输电能的大小,以kVA或MVA表示,当对变压器施加额定电压时,根据它来确定在规定条件下不超过温升限值的额定电流。较为节能的电力变压器是非晶合金铁心配电变压器,其最大优点是,空载损耗值特低。最终能否确保空载损耗值,是整个设计过程中所要考虑的核心问题。当在产品结构布置时,除要考虑非晶合金铁心本身不受外力的作用外,同时在计算时还须精确合理选取非晶合金的特性参数。国内生产电力变压器较大的厂家有Satons,中电电气,保变天威,西电集团,山东明大电器,山东电力设备厂等。
电力变压器是发电厂和变电所的主要设备之一。变压器的作用是多方面的不仅能升高电压把电能送到用电地区,还能把电压降低为各级使用电压,以满足用电的需要。总之,升压与降压都必须由变压器来完成。在电力系统传送电能的过程中,必然会产生电压和功率两部分损耗,在输送同一功率时电压损耗与电压成反比,功率损耗与电压的平方成反比。利用变压器提高电压,减少了送电损失。
变压器是由绕在同一铁芯上的两个或两个以上的线圈绕组组成,绕组之间是通过交变磁场而联系着并按电磁感应原理工作。变压器安装位置应考虑便于运行、检修和运输,同时应选择安全可靠的地方。在使用变压器时必须合理地选用变压器的额定容量。变压器空载运行时,需用较大的无功功率。这些无功功率要由供电系统供给。变压器的容量若选择过大,不但增加了初投资,而且使变压器长期处于空载或轻载运行,使空载损耗的比重增大,功率因数降低,网络损耗增加,这样运行既不经济又不合理。变压器容量选择过小,会使变压器长期过负荷,易损坏设备。因此,变压器的额定容量应根据用电负荷的需要进行选择,不宜过大或过小。
随着市场经济的发展,国家在城乡电网建设和改造中,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,所以供电用配电要具有节地、节电、紧凑型、小型化、无人值守、安装方便、组合灵活、便于运输的特点,高压低压预装箱式变电站(简称箱变)正是具有这些特点的最佳产品,因而在城乡电网中得到广泛应用。 同时由于信息化、网络化和智能化住宅小区发展,因此不仅要求箱变安全可靠,同时要求箱变具有“四遥”(遥测、遥讯、遥调、遥控)的智能化功能。这种智能箱变在供电时能在线监测运行状态、数据采集、远程控制调节设备、危险报警等功能,特别在环网供电时,在特定自主软件配合下,能完成故障区段自动定位、故障切除、负荷转带、网络重构等功能,从而保证供电的稳定性、可靠性。
目前国内运行的箱变通常无人值守、或无人巡检,对箱变的运行状态模糊,造成设备故障增加、小问题酿成大事故、设备故障时停电维修时间长等问题。这些问题是与现代供电稳定、可靠、高效,智能住宅小区建设要求相悖的。为此,发展建设智能箱变对智能住宅小区、提高供电质量是有重要意义的。
随着我国城市化建设迅猛加快,各大城市的规模与人口数量进一步增加,对交通、住宅小区需求持续增长,而高速铁路、高速公路、智能住宅小区对智能箱变需求量也是具大的。同时智能箱变又是高产值的产品,因此智能箱变的生产在业内受到广泛关注。
目前我国的高速铁路、高速公路、智能住宅小区等建设发展迅猛,对要求供配电设备除了安全可靠工作外,在供配电设备高效、规范化、智能化也有更高要求和需求。
通过了解,目前国内市场上:国内仅有个别厂家有此类产品,且智能化程度不高,主要表现在:产品品种少,数据采集不全,设备状态在线监测功能欠缺,水平低,质量不稳定。国产产品差距较大,不能满足中心站或物业管理处的上位机对箱变进行“四遥”系统管理的需求。
发明内容
本发明提供一种能够进行遥测、遥信、遥调、遥控的,节地、紧凑型、小型化、无人值守、安装方便、组合灵活、便于运输、节省投资的,安全防火的智能化高压低压预装箱式变电站。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是,一种智能化高压低压预装箱式变电站,其结构要点是,包括箱体和智能系统,智能系统包括箱变综合保护装置和后台监控系统;箱体内设有高压配电柜、低压配电柜、电力变压器,高压配电柜、低压配电柜和电力变压器并列设置在箱体内,高压配电柜、低压配电柜和电力变压器均与箱变综合保护装置连接,箱变综合保护装置连接有后台监控系统;所述的高压配电柜、低压配电柜和电力变压器均配有智能传感器;所述的箱变综合保护装置上设有全球移动通信系统,箱变综合保护装置通过现场总技术与后台监控系统连接;所述的箱体内设有数个温感器,温感器连接有数个干冰灭火器,干冰灭火器外设有保护筒。保护筒端面设有涡轮风扇,涡轮风扇的扇叶上设有数个圆孔。
作为本发明的优选方案,后台监控系统上设有智能控制仪。
作为本发明的优选方案,箱变综合保护装置上设有计量单元。
作为本发明的优选方案,后台监控系统为带有监控系统的计算机。
作为本发明的优选方案,箱体采用不锈钢制成。
作为本发明的优选方案,箱体的下方设有进风口,箱体上方设有出风口,进风口与出风口形成空气对流通道。
作为本发明的优选方案,进风口上设有防尘过滤网。
作为本发明的优选方案,防尘过滤网由氧化铝陶瓷制成。
本发明的有益效果是:设计合理结构简单,有节地、节电、紧凑型、小型化、无人值守、安装方便、组合灵活、便于运输、节省投资等特点,而且具有“四摇”的功能,特别在环网供电时,在特定自主软件配合下,能完成故障区段自动定位、故障切除、负荷转带、网络重构等功能,而且具有高强度的灭火功能,能够防止火灾。
附图说明
图1为本发明的工作原理图;
图2为本发明的箱体结构示意图;
其中,1-箱体,2-箱变综合保护装置,3-后台监控系统,4-高压配电柜,5-低压配电柜,6-电力变压器,7-温感器,8-干冰灭火器,9-保护筒,10-进风口,11-出风口。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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至图2所示,一种智能化高压低压预装箱式变电站,包括箱体1和智能系统,智能系统包括箱变综合保护装置2和后台监控系统3;箱体1内设有高压配电柜4、低压配电柜5、电力变压器6,高压配电柜4、低压配电柜5和电力变压器6并列设置在箱体1内,高压配电柜4、低压配电柜5和电力变压器6均与箱变综合保护装置2连接,箱变综合保护装置2连接有后台监控系统3;所述的高压配电柜4、低压配电柜5和电力变压器6均配有智能传感器;所述的箱变综合保护装置2上设有全球移动通信系统,箱变综合保护装置2通过现场总技术与后台监控系统连接3;所述的箱体1内设有数个温感器7,温感器7连接有数个干冰灭火器8,干冰灭火器8外设有保护筒9。保护筒9端面设有涡轮风扇,涡轮风扇的扇叶上设有数个圆孔。
所述的后台监控系统3上设有智能控制仪。
所述的箱变综合保护装置2上设有计量单元。
所述的后台监控系统3为带有监控系统的计算机。
所述的箱体1采用不锈钢制成。
所述的箱体1的下方设有进风口10,箱体1上方设有出风口11,进风口10与出风口11形成空气对流通道。
所述的进风口10上设有防尘过滤网。
所述的防尘过滤网由氧化铝陶瓷制成;氧化铝陶瓷是一种以氧化铝(Al2O3)为主体的陶瓷材料,用于厚膜集成电路。氧化铝陶瓷有较好的传导性、机械强度和耐高温性,需要注意的是需用超声波进行洗涤。氧化铝陶瓷是一种用途广泛的陶瓷,因为其优越的性能,在现代社会的应用已经越来越广泛,满足于日用和特殊性能的需要,氧化铝陶瓷分为高纯型与普通型两种。氧化铝陶瓷制品成型方法有干压、注浆、挤压、冷等静压、注射、流延、热压与热等静压成型等多种方法。近几年来国内外又开发出压滤成型、直接凝固注模成型、凝胶注成型、离心注浆成型与固体自由成型等成型技术方法。不同的产品形状、尺寸、复杂造型与精度的产品需要不同的成型方法。
1、干压成型:氧化铝陶瓷干压成型技术仅限于形状单纯且内壁厚度超过1mm,长度与直径之比不大于4∶1的物件。成型方法有单轴向或双向。压机有液压式、机械式两种,可呈半自动或全自动成型方式。压机最大压力为200Mpa。产量每分钟可达15~50件。由于液压式压机冲程压力均匀,故在粉料充填有差异时压制件高度不同。而机械式压机施加压力大小因粉体充填多少而变化,易导致烧结后尺寸收缩产生差异,影响产品质量。因此干压过程中粉体颗粒均匀分布对模具充填非常重要。充填量准确与否对制造的氧化铝陶瓷零件尺寸精度控制影响很大。粉体颗粒以大于60μm、介于60~200目之间可获最大自由流动效果,取得最好压力成型效果。
2、注浆成型法:注浆成型是氧化铝陶瓷使用最早的成型方法。由于采用石膏模、成本低且易于成型大尺寸、外形复杂的部件。注浆成型的关键是氧化铝浆料的制备。通常以水为熔剂介质,再加入解胶剂与粘结剂,充分研磨之后排气,然后倒注入石膏模内。由于石膏模毛细管对水分的吸附,浆料遂固化在模内。空心注浆时,在模壁吸附浆料达要求厚度时,还需将多余浆料倒出。为减少坯体收缩量、应尽量使用高浓度浆料。
氧化铝陶瓷浆料中还需加入有机添加剂以使料浆颗粒表面形成双电层使料浆稳定悬浮不沉淀。此外还需加入乙烯醇、甲基纤维素、海藻酸胺等粘结剂及聚丙烯胺、阿拉伯树胶等分散剂,目的均在于使浆料适宜注浆成型操作。
高纯型氧化铝陶瓷系AlO含量在99.9%以上的陶瓷材料,由于其烧结温度高达1650—1990℃,透射波长为1~6μm,一般制成熔融玻璃以取代铂坩埚;利用其透光性及可耐碱金属腐蚀性用作钠灯管;在电子工业中可用作集成电路基板与高频绝缘材料。
普通型氧化铝陶瓷系按AlO含量不同分为99瓷、95瓷、90瓷、85瓷等品种,有时Al2O3含量在80%或75%者也划为普通氧化铝陶瓷系列。其中99氧化铝瓷材料用于制作高温坩埚、耐火炉管及特殊耐磨材料,如陶瓷轴承、陶瓷密封件及水阀片等;95氧化铝瓷主要用作耐腐蚀、耐磨部件;85瓷中由于常掺入部分滑石,提高了电性能与机械强度,可与钼、铌、钽等金属封接,有的用作电真空装置器件。
本发明的箱体内还设有二次智能化设备、通过将二次智能化设备与高压配电柜、低压配电柜和电力变压器集中安装,能够节地、节省空间,而本发明中的现场总技术采用Profibus-DP标准的、开放型的现场总线技术将智能箱变综合保护装置(从站)与之连接,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;或采用智能控制仪对高低压侧进行本地或远程的测量、调节、控制、通讯;而且本发明中的箱变综合保护装置对高压配电柜、低压配电柜、电力变压器进行本地或远程的测量、调节、控制、通讯。具有作为后台监控系统的从站工作能力,也可独立工作对本地智能箱进行监控。具有通过配备GSM卡等,进行远程控制操作功能,在智能箱变故障时,能将故障短信发送到特定人员的手机上,从而快速处理故障,采用先进抗干扰技术,满足设备对电磁兼容(EMC)方面要求。
Profibus的最大优点在于具有稳定的国际标准EN50170作保证,并经实际应用验证具有普遍性。目前已广泛应用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通电力等领域。
Profibus由3个兼容部分组成,即PROFIBUS-DP,、PROFIBUS-PA和PROFIBUS-FMS,PROFIBUS-DP是一种高速、低成本通信,专门用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。使用PROFIBUS-DP可取代24V /DC或4~20mA信号传输。PORFIBUS-PA专为过程自动化设计,可使传感器和执行机构连在一根总线上,并有本质安全规范。PROFIBUS-FMS用于车间级监控网络,是一个令牌结构的实时多主网络。
PROFIBUS提供了三种数据传输型式:RS-485传输、IEC1157-2传输和光纤传输。(1)RS-485传输技术 RS-485传输是PROFIBUS最常用的一种传输技术,通常称之为H2。RS-485传输技术用于PROFIBUS-DP与PROFIBUS-FMS。RS-485传输技术基本特征是:网络拓扑为线性总线,两端有有源的总线终端电阻;传输速率为9.6kbps~12Mbps;介质为屏蔽双绞电缆,也可取消屏蔽,取决于环境条件;不带中继时每分段可连接32个站,带中继时可多到127个站。RS-485传输设备安装要点:全部设备均与总线连接;每个分段上最多可接32个站(主站或从站);每段的头和尾各有一个总线终端电阻,确保操作运行不发生误差;两个总线终端电阻必须一直有电源;当分段站超过32个时,必须使用中继器用以连接各总线段,串联的中继器一般不超过4个;传输速率可选9.6kbps~12Mbps,一旦设备投入运行,全部设备均需选用同一传输速率。电缆最大长度取决于传输速率。采用RS-485传输技术的PROFIBUS网络最好使用9针D型插头。当连接各站时,应确保数据线不要拧绞,系统在高电磁发射环境下运行应使用带屏蔽的电缆,屏蔽可提高电磁兼容性(EMC)。如用屏蔽编织线和屏蔽箔,应在两端与保护接地连接,并通过尽可能的大面积屏蔽接线来复盖,以保持良好的传导性。
(2)IEC1157-2传输技术,IEC1l57-2的传输技术用于PROFIBUS-PA,能满足化工和石油化工业的要求。它可保持其本质安全性,并通过总线对现场设备供电。IEC1157-2是一种位同步协议,可进行无电流的连续传输,通常称为H1。
(3)光纤传输技术,PROFIBUS系统在电磁干扰很大的环境下应用时,可使用光纤导体,以增加高速传输的距离。可使用两种光纤导体:一种是价格低廉的塑料纤维导体,供距离小于50m情况下使用;另一种是玻璃纤维导体,供距离小于1km情况下使用。许多厂商提供专用总线插头可将RS-485信号转换成光纤导体信号或将光纤导体信号转换成RS-485信号。PROFIBUS总线存取控制技术,PROFIBUS-DP、FMS、PA均采用一样的总线存取控制技术,它是通过OSI参考模型第2层(数据链路层)来实现的,它包括保证数据可靠性技术及传输协议和报文处理。在PROFIBUS中,第2层称之为现场总线数据链路层(FDL,Fieldbus Data Link)。介质存取控制(M A C, Medium Access Control)具体控制数据传输的程序,MAC必须确保在任何一个时刻只有一个站点发送数据。PROFIBUS协议的设计要满足介质存取控制的两个基本要求:1)在复杂的自动化系统(主站)间的通信,必须保证在确切限定的时间间隔中,任何一个站点要有足够的时间来完成通信任务。2)在复杂的程序控制器和简单的I/O设备(从站)间通信,应尽可能快速又简单地完成数据的实时传输。因此PROFIBUS主站之间采用令牌传送方式,主站与从站之间采用主从方式。令牌传递程序保证每个主站在一个确切规定的时间内得到总线存取权(令牌),令牌在所有主站中循环一周的最长时间是事先规定的。在PROFIBUS中,令牌传递仅在各主站之间进行。主站得到总线存取令牌时可依照主-从通信关系表与所有从站通信,向从站发送或读取信息,也可依照主-主通信关系表与所有主站通信。所以可能有3种系统配置:纯主-从系统、纯主-主系统和混合系统。 在总线系统初建时,主站介质存取控制MAC的任务是制定总线上的站点分配并建立逻辑环。在总线运行期间,断电或损坏的主站必须从环中排除,新上电的主站必须加入逻辑环。第2层的另一重要工作任务是保证数据的高度完整性。PROFIBUS在第2层按照非连接的模式操作,除提供点对点逻辑数据传输外,还提供多点通信,包括广播和选择广播功能。4.PROFIBUS-DP基本功能PROFIBUS-DP用于现场设备级的高速数据传送,主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。总线循环时间必须要比主站(PLC)程序循环时间短。除周期性用户数据传输外,PROFIBUS-DP还提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态、诊断和报警处理。(1)PROFIBUS-DP基本特征采用RS-485双绞线、双线电缆或光缆传输,传输速率从9.6kbps到12Mbps。各主站间令牌传递,主站与从站间为主-从传送。支持单主或多主系统,总线上最多站点(主-从设备)数为126。采用点对点(用户数据传送)或广播(控制指令)通信。循环主-从用户数据传送和非循环主-主数据传送。控制指令允许输入和输出同步。同步模式为输出同步;锁定模式为输入同步。DP主站和DP从站间的循环用户有数据传送。各DP从站的动态激活和可激活。DP从站组态的检查。强大的诊断功能,三级诊断信息。输人或输出的同步。通过总线给DP从站赋予地址。通过总线对DP主站(DPM1)进行配置,每DP从站的输入和输出数据最大为246字节。所有信息的传输按海明距离HD=4进行。DP从站带看门狗定时器(Watchdog Timer)。对DP从站的输入/输出进行存取保护。DP主站上带可变定时器的用户数据传送监视。每个PROFIBUS-DP系统包括3种类型设备:第一类DP主站(DPM1)、第二类DP主站(DPM2)和DP从站。DPM1是是中央控制器,它在预定的周期内与分散的站(如DP从站)交换信息。典型的DPM1如PLC、PC等;DPM2是编程器、组态设备或操作面板,在DP系统组态操作时使用,完成系统操作和监视目的;DP从站是进行输入和输出信息采集和发送的外围设备,是带二进制值或模拟量输入输出的I/O设备、驱动器、阀门等。 经过扩展的PROFIBUS-DP诊断能对故障进行快速定位。诊断信息在总线上传输并由主站采集。诊断信息分3级:本站诊断操作,即本站设备的一般操作状态,如温度过高、压力过低;模块诊断操作,即一个站点的某具体I/O模块故障;通道诊断操作,即一个单独输人/输出位的故障。(2)PROFIBUS-DP允许构成单主站或多主站系统在同一总线上最多可连接126个站点。系统配置的描述包括:站数、站地址、输入/输出地址、输入/输出数据格式、诊断信息格式及所使用的总线参数。PROFIBUS-DP单主站系统中,在总线系统运行阶段,只有一个活动主站。
本发明中的箱变综合保护装置、后台监控系统、智能控制仪和计量单元等电子设备均能够通过在市场上购买得到,不属于本发明的保护核心。
上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种智能化高压低压预装箱式变电站,其特征在于:包括箱体和智能系统,智能系统包括箱变综合保护装置和后台监控系统;箱体内设有高压配电柜、低压配电柜、电力变压器,高压配电柜、低压配电柜和电力变压器并列设置在箱体内,高压配电柜、低压配电柜和电力变压器均与箱变综合保护装置连接,箱变综合保护装置连接有后台监控系统;所述的高压配电柜、低压配电柜和电力变压器均配有智能传感器;所述的箱变综合保护装置上设有全球移动通信系统,箱变综合保护装置通过现场总技术与后台监控系统连接;所述的箱体内设有数个温感器,温感器连接有数个干冰灭火器,干冰灭火器外设有保护筒。
2.保护筒端面设有涡轮风扇,涡轮风扇的扇叶上设有数个圆孔。
3.根据权利要求1所述的一种智能化高压低压预装箱式变电站,其特征在于:所述的后台监控系统上设有智能控制仪。
4.根据权利要求1所述的一种智能化高压低压预装箱式变电站,其特征在于:所述的箱变综合保护装置上设有计量单元。
5.根据权利要求1所述的一种智能化高压低压预装箱式变电站,其特征在于:所述的后台监控系统为带有监控系统的计算机。
6.根据权利要求1所述的一种智能化高压低压预装箱式变电站,其特征在于:所述的箱体采用不锈钢制成。
7.根据权利要求1所述的一种智能化高压低压预装箱式变电站,其特征在于:所述的箱体的下方设有进风口,箱体上方设有出风口,进风口与出风口形成空气对流通道。
8.根据权利要求6所述的一种智能化高压低压预装箱式变电站,其特征在于:所述的进风口上设有防尘过滤网。
9.根据权利要求7所述的一种智能化高压低压预装箱式变电站,其特征在于:所述的防尘过滤网由氧化铝陶瓷制成。
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