CN108388297A - 基于LoRa技术的变电站配电室环境控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于LoRa技术的变电站配电室环境控制系统及方法，它包括变电站配电室的环境参数自动控制后台系统，变电站配电室的环境参数自动控制后台系统与变电站配电室的环境参数自动采集与控制单元通过无线网络连接；环境参数自动采集与控制单元与环境调节设备导线连接；传感器组与环境参数自动采集与控制单元通过无线网络连接；解决了现有技术在变电站对除湿机、风机等环境调节设备，采用人工控制，在无人值守变电站，环境调节设备运行方式如果为24小时不间断运行，容易发生设备损坏；而且在环境调节设备运行异常会引起变电站环境参数改变时，若不能及时发现，将会导致变电设备发生故障等技术问题。

Description

基于LoRa技术的变电站配电室环境控制系统及方法

技术领域

本发明属于自动控制领域，尤其涉及一种基于LoRa技术的变电站配电室环境控制系统及方法。

背景技术

随着城市经济发展速度不断加快，对电力需求日益增长，电网的建设将继续加快。变电站是电力系统电能发、变、输、配四大必不可少环节中的最重要的环节，是支撑电能输送网络的中心节点。变电站的运转是否正常直接关系到区域供电质量的好坏。

变电站内开关室、电容器室等重要部分中安装有众多变电运行设备，这些设备的正常运行对变电站的环境要求比较高。为了达到设备正常运行需要的环境参数，变电站内安装了除湿机、风机等环境调节设备。同时随着我国无人值守变电站建设及投运数量的逐渐增多，对其设备运行可靠性提出了更高的要求；而设备的运行环境对设备的使用寿命及运行质量都会产生重大影响。

现有的变电站开关室、电容器室等虽然采用了除湿机、风机等环境调节设备，但是一般都是采用人工控制，存在如下问题：

（1）开关、电容器等设备在工作过程中会产生大量的热量，如果热量不能及时散发，将会造成开关本体温升过高，致使一次和二次设备的绝缘老化，严重影响设备的安全运行。

(2)开关室、电容器室内存在有水蒸汽、粉尘，水蒸汽和粉尘附着在空气中和设备表面，容易造成一次设备污闪，影响设备的安全运行。而且在室内发生事故后，不能将产生的有害气体排出，影响事故后的处理，不满足有关规程标准对开关室的事故排风要求。

(3)室内环境调节设备大多是靠运行值班人员手动开启，但无人值守变电站，环境调节设备运行方式为24小时不间断运行，容易发生设备损坏；而且在环境调节设备运行异常会引起变电站环境参数改变时，若不能及时发现，将会导致变电设备发生故障。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于LoRa技术的变电站配电室环境控制系统及方法，以解决现有技术在变电站开关室、电容器室等虽然采用了除湿机、风机等环境调节设备，但是一般都是采用人工控制，存在的开关、电容器等设备在工作过程中会产生大量的热量，如果热量不能及时散发，将会造成开关本体温升过高，致使一次和二次设备的绝缘老化，严重影响设备的安全运行；室内发生事故后，不能及时将产生的有害气体排出，影响事故后的处理，不满足有关规程标准对开关室的事故排风要求；在无人值守变电站，环境调节设备运行方式如果为24小时不间断运行，容易发生设备损坏；而且在环境调节设备运行异常会引起变电站环境参数改变时，若不能及时发现，将会导致变电设备发生故障等技术问题。

本发明的技术方案是：

一种基于LoRa技术的变电站配电室环境控制系统，它包括变电站配电室的环境参数自动控制后台系统，其特征在于：变电站配电室的环境参数自动控制后台系统与变电站配电室的环境参数自动采集与控制单元通过无线网络连接；环境参数自动采集与控制单元与环境调节设备导线连接；传感器组与环境参数自动采集与控制单元通过无线网络连接。

所述变电站配电室的环境参数自动控制后台系统与变电站配电室的环境参数自动采集与控制单元通过无线网络连接，所述无线网络为LoRa无线通信网络；LoRa无线通信网络包括LoRa无线通信装置、LoRa无线通信后台， LoRa无线通信装置与环境参数自动采集与控制单元导线连接；LoRa无线通信后台与环境参数自动控制后台系统导线连接；LoRa无线通信装置和LoRa无线通信后台通过无线连接。

传感器组与环境参数自动采集与控制单元通过无线网络连接，所述无线网络为LoRa无线通信网络，它包括集成在传感器组上的LoRa终端和与环境参数自动采集与控制单元导线连接的自动采集与控制单元LoRa无线通信装置；LoRa终端与自动采集与控制单元LoRa无线通信装置无线连接。

所述传感器组包括安装在变电站配电室各个外墙上的室外温度传感器组一、室外温度传感器组二、室外温度传感器组三、室外温度传感器组四、室外湿度传感器组一、室外湿度传感器组二、室外湿度传感器组三、室外湿度传感器组四、安装在变电站配电室各个内墙上的室内温度传感器组一、室内温度传感器组二、室内温度传感器组三、室内温度传感器组四、室内湿度传感器组一、室内湿度传感器组二、室内湿度传感器组三、室内湿度传感器组四、安装在各排开关柜和电容器柜组之间的室内烟雾传感器组、室内SF6传感器组和室内PM2.5传感器组。

LoRa无线通信装置数量至少一套。

所述环境调节设备包括安装在变电站配电室各侧墙上的通风排气扇、通风换气窗口可控百叶窗和安装在变电站配电室内的排湿机；环境参数自动采集与控制单元的输出控制端分别与通风排气扇、通风换气窗口可控百叶窗和排湿机的控制端导线连接。

所述的基于LoRa技术的变电站配电室环境控制系统的控制方法，它包括：

步骤1、各个传感器组通过各自的LoRa终端将采集的环境信息送至环境参数自动采集与控制单元；

步骤2、环境参数自动采集与控制单元显示和存储采集到的环境信息，并将采集到的环境信息实时送至变电站配电室的环境参数自动控制后台系统；

步骤3、变电站配电室的环境参数自动控制后台系统通过采集到的环境信息进行逻辑判断；

步骤4、变电站配电室的环境参数自动控制后台系统根据逻辑判断结果发出控制指令；

步骤5、变电站配电室的环境参数自动控制后台系统发出的控制指令通过无线网络送至环境参数自动采集与控制单元，通过环境参数自动采集与控制单元控制环境调节设备工作。

步骤3所述的进行逻辑判断的方法包括：

（1）、当变电站配电室外部的温度或湿度大于内部的温度或湿度时，关闭通风排气风扇、通风排气窗口可控百叶窗和除湿机；

（2）、当变电站配电室外部的温度或湿度小于内部的温度或湿度时，启动通风排气风扇和除湿机，打开通风排气窗口可控百叶窗；

（3）、当室内烟雾大于阈值时，启动通风排气风扇和打开通风排气窗口可控百叶窗；

（4）、当室内SF6含量大于阈值时，启动通风排气风扇和打开通风排气窗口可控百叶窗；

（5）、当室内PM2.5含量大于阈值时，启动通风排气风扇，关闭通风排气窗口可控百叶窗。

本发明有益效果：

本发明在变电站配电室安装传感器组，实时监测配电室内的环境温湿度、根据温湿度自动控制通风排气扇和除湿机，打开通风排气窗口可控百叶窗；使室内温湿度等保持在允许范围内，实时可靠，解决了人工开启和关闭存在的缺陷；室内的环境温湿度通过自动控制，避免了环境调节设备24小时工作，提高了环境调节设备的使用寿命和工作可靠性；所有传感器组均采用无线与控制单元及后台系统连接，通过无线传输数据信息，降低了布线成本，解决了有线传输需要考虑绝缘问题导致的成本高等问题；同时传感器组采用无线传输方式，可以使器件的安装布置灵活，便于后期维护和扩展。

附图说明

图1是配电室环境控制系统结构图。

具体实施方式

一种基于LoRa技术的变电站配电室环境控制系统，它包括变电站配电室的环境参数自动控制后台系统，其特征在于：变电站配电室的环境参数自动控制后台系统与变电站配电室的环境参数自动采集与控制单元通过无线网络连接；环境参数自动采集与控制单元与环境调节设备导线连接；传感器组与环境参数自动采集与控制单元通过无线网络连接。

所述环境调节设备包括安装在变电站配电室各侧墙上的通风排气扇、通风换气窗口可控百叶窗和安装在变电站配电室内的排湿机；环境参数自动采集与控制单元的输出控制端分别与通风排气扇、通风换气窗口可控百叶窗和排湿机的控制端导线连接。

通风排气风扇的起停控制端与变电站配电室环境参数自动采集与控制单元的输出端相连，用于接收变电站配电室环境参数自动采集与控制单元的控制指令，实现启动或停止通风排气风扇。

通风换气窗口可控百叶窗的开启和关闭控制端与变电站配电室环境参数自动采集与控制单元输出端相连，用于接收变电站配电室环境参数自动采集与控制单元的控制指令，实现开启或关闭通风排气窗口可控百叶窗。

除湿机的起停控制端与变电站配电室环境参数自动采集与控制单元输出端相连，用于接收变电站配电室环境参数自动采集与控制单元的控制指令，实现开启或关闭除湿机。

所述变电站配电室的环境参数自动控制后台系统与变电站配电室的环境参数自动采集与控制单元通过无线网络连接，所述无线网络为LoRa无线通信网络；LoRa无线通信网络包括LoRa无线通信装置、LoRa无线通信后台， LoRa无线通信装置与环境参数自动采集与控制单元导线连接；LoRa无线通信后台与环境参数自动控制后台系统导线连接；LoRa无线通信装置和LoRa无线通信后台通过无线连接。

传感器组与环境参数自动采集与控制单元通过无线网络连接，所述无线网络为LoRa无线通信网络，它包括集成在传感器组上的LoRa终端和与环境参数自动采集与控制单元导线连接的自动采集与控制单元LoRa无线通信装置；LoRa终端与自动采集与控制单元LoRa无线通信装置无线连接。

所述传感器组包括安装在变电站配电室各个外墙上的室外温度传感器组一、室外温度传感器组二、室外温度传感器组三、室外温度传感器组四、室外湿度传感器组一、室外湿度传感器组二、室外湿度传感器组三、室外湿度传感器组四、安装在变电站配电室各个内墙上的室内温度传感器组一、室内温度传感器组二、室内温度传感器组三、室内温度传感器组四、室内湿度传感器组一、室内湿度传感器组二、室内湿度传感器组三、室内湿度传感器组四、安装在各排开关柜和电容器柜组之间的室内烟雾传感器组、室内SF6传感器组和室内PM2.5传感器组。

LoRa无线通信装置数量至少一套。

变电站配电室的环境参数自动控制后台系统将采集到的变电站配电室的温度、湿度，内部的温度、湿度、烟雾、SF6和PM2.5实时信息，通过逻辑判据进行判断，并给变电站配电室环境参数自动采集与控制单元发送控制指令，实现对包括通风排气风扇、通风排气窗口可控百叶窗、除湿机等环境调节设备的控制。

所述的基于LoRa技术的变电站配电室环境控制系统的控制方法，它包括：

步骤1、各个传感器组通过各自的LoRa终端将采集的环境信息送至环境参数自动采集与控制单元；

步骤2、环境参数自动采集与控制单元显示和存储采集到的环境信息，并将采集到的环境信息实时送至变电站配电室的环境参数自动控制后台系统；

步骤3、变电站配电室的环境参数自动控制后台系统通过采集到的环境信息进行逻辑判断；

步骤4、变电站配电室的环境参数自动控制后台系统根据逻辑判断结果发出控制指令；

步骤5、变电站配电室的环境参数自动控制后台系统发出的控制指令通过无线网络送至环境参数自动采集与控制单元，通过环境参数自动采集与控制单元控制环境调节设备工作。

步骤3所述的进行逻辑判断的方法包括：

（1）、当变电站配电室外部的温度或湿度大于内部的温度或湿度时，关闭通风排气风扇、通风排气窗口可控百叶窗和除湿机；

（2）、当变电站配电室外部的温度或湿度小于内部的温度或湿度时，启动通风排气风扇和除湿机，打开通风排气窗口可控百叶窗；

（3）、当室内烟雾大于阈值时，启动通风排气风扇和打开通风排气窗口可控百叶窗；

（4）、当室内SF6含量大于阈值时，启动通风排气风扇和打开通风排气窗口可控百叶窗；

（5）、当室内PM2.5含量大于阈值时，启动通风排气风扇，关闭通风排气窗口可控百叶窗。

Claims (8)

1.一种基于LoRa技术的变电站配电室环境控制系统，它包括变电站配电室的环境参数自动控制后台系统，其特征在于：变电站配电室的环境参数自动控制后台系统与变电站配电室的环境参数自动采集与控制单元通过无线网络连接；环境参数自动采集与控制单元与环境调节设备导线连接；传感器组与环境参数自动采集与控制单元通过无线网络连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于LoRa技术的变电站配电室环境控制系统，其特征在于：所述变电站配电室的环境参数自动控制后台系统与变电站配电室的环境参数自动采集与控制单元通过无线网络连接，所述无线网络为LoRa无线通信网络；LoRa无线通信网络包括LoRa无线通信装置、LoRa无线通信后台，LoRa无线通信装置与环境参数自动采集与控制单元导线连接；LoRa无线通信后台与环境参数自动控制后台系统导线连接；LoRa无线通信装置和LoRa无线通信后台通过无线连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于LoRa技术的变电站配电室环境控制系统，其特征在于：传感器组与环境参数自动采集与控制单元通过无线网络连接，所述无线网络为LoRa无线通信网络，它包括集成在传感器组上的LoRa终端和与环境参数自动采集与控制单元导线连接的自动采集与控制单元LoRa无线通信装置；LoRa终端与自动采集与控制单元LoRa无线通信装置无线连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于LoRa技术的变电站配电室环境控制系统，其特征在于：所述传感器组包括安装在变电站配电室各个外墙上的室外温度传感器组一、室外温度传感器组二、室外温度传感器组三、室外温度传感器组四、室外湿度传感器组一、室外湿度传感器组二、室外湿度传感器组三、室外湿度传感器组四、安装在变电站配电室各个内墙上的室内温度传感器组一、室内温度传感器组二、室内温度传感器组三、室内温度传感器组四、室内湿度传感器组一、室内湿度传感器组二、室内湿度传感器组三、室内湿度传感器组四、安装在各排开关柜和电容器柜组之间的室内烟雾传感器组、室内SF6传感器组和室内PM2.5传感器组。

5.根据权利要求2所述的一种基于LoRa技术的变电站配电室环境控制系统，其特征在于：LoRa无线通信装置数量至少一套。

6.根据权利要求1所述的一种基于LoRa技术的变电站配电室环境控制系统，其特征在于：所述环境调节设备包括安装在变电站配电室各侧墙上的通风排气扇、通风换气窗口可控百叶窗和安装在变电站配电室内的排湿机；环境参数自动采集与控制单元的输出控制端分别与通风排气扇、通风换气窗口可控百叶窗和排湿机的控制端导线连接。

7.如权利要求1所述的基于LoRa技术的变电站配电室环境控制系统的控制方法，它包括：

步骤1、各个传感器组通过各自的LoRa终端将采集的环境信息送至环境参数自动采集与控制单元；

步骤2、环境参数自动采集与控制单元显示和存储采集到的环境信息，并将采集到的环境信息实时送至变电站配电室的环境参数自动控制后台系统；

步骤3、变电站配电室的环境参数自动控制后台系统通过采集到的环境信息进行逻辑判断；

步骤4、变电站配电室的环境参数自动控制后台系统根据逻辑判断结果发出控制指令；

步骤5、变电站配电室的环境参数自动控制后台系统发出的控制指令通过无线网络送至环境参数自动采集与控制单元，通过环境参数自动采集与控制单元控制环境调节设备工作。

8.根据权利要求7所述的基于LoRa技术的变电站配电室环境控制系统的控制方法，其特征在于：步骤3所述的进行逻辑判断的方法包括：

（1）、当变电站配电室外部的温度或湿度大于内部的温度或湿度时，关闭通风排气风扇、通风排气窗口可控百叶窗和除湿机；

（2）、当变电站配电室外部的温度或湿度小于内部的温度或湿度时，启动通风排气风扇和除湿机，打开通风排气窗口可控百叶窗；

（3）、当室内烟雾大于阈值时，启动通风排气风扇和打开通风排气窗口可控百叶窗；

（4）、当室内SF6含量大于阈值时，启动通风排气风扇和打开通风排气窗口可控百叶窗；

（5）、当室内PM2.5含量大于阈值时，启动通风排气风扇，关闭通风排气窗口可控百叶窗。