CN109217475A - 箱式变电站及其控制系统和分区管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力技术领域。箱式变电站，包括屋体及其内的高压开关柜、配电变压器、低压开关柜和电缆交接箱。本发明可以针对从箱式变电站到控制中心的物联网传输架构实现智能区域划分，有利于数据统计分析以及对箱式变电站的管理。

Description

箱式变电站及其控制系统和分区管理方法

技术领域

本发明涉及电力技术领域，具体为箱式变电站控制系统及其分区管理方法。

背景技术

箱式变电站是电力分配系统设备，负责将上级设备输送的电力能量分配给末级的用电设施，例如照明设备、空调设备、供暖设备、通风设备、通信设备、工业设备等等，适用于用电设施分布较为分散、用电回路数量较少的场合。箱式变电站一般可安装于楼宇、社区、街道等地点，其外部是金属材料制作的屋体，具有不可燃、牢固、密封的特点。箱式变电站的屋体内部集中安装高压开关柜、配电变压器、低压开关柜、电缆交接箱、光缆交接箱、测量部件、电路保护部件以及各类辅助部件； 低压开关柜有GGD、GCK、GCS、MNS、XLL2低压配电箱和XGM低压照明箱等；高压开关柜适用于三相交流电力系统中，在发电厂、变电所及工矿企业、高层建筑的变配电中作为接受和分配电能之用，并对电路实行控制、保护和监测；电路保护部件可以在漏电等异常情况下或者在上述指标偏离正常的情况下命令所述开关部件切断用电回路，以保证人员和设备安全；辅助部件可以包括提示灯、散热器等。

现有光缆交接箱，不同路由的光缆中的光纤在室外型光缆交接箱处，通过光纤跳线连接或直接进行熔接，光缆交接箱作为一个无源的系统存在与光网络中，因此不涉及到供电系统。然而随着光网络规模的日益增大，而光分配网络构造已经超出了原有光通信网的复杂程度；随之带来的如何有效的管理和保护光网络中的光纤链路成为了目前摆在各通信运营商面前的最头痛的问题。目前大多数的光缆交接箱的容量已经无法满足客户的需求，光缆交接箱的整体结构容易被外界的影响和干扰，以及光缆交接箱内的排线不整齐对后期的维护和调整带来了很多的不便。

随着物联网技术的发展，越来越多的硬件设施实现了物与物之间的信息联通，从而为数据采集分析、异常响应以及设备远程控制建立了基础平台。电力分配系统与人民的生产生活息息相关，为了加强对电力分配系统的监测与管理，特别是为了及时发现和排除异常因素，在发生故障的情况下迅速响应解决，近年来实现电力分配系统内各类设施的物联网化成为了一个主要的发展方向。

对于箱式变电站来说，可以借助物联网将测量部件获得的各个测量指标上传给负责某一区域范围内电力分配系统维护与管理的控制中心，从而由该控制中心对负责区域内的全部箱式变电站的运行状态和环境状态进行监控掌握，且在发现异常和故障的情况下及时派出维护人员予以解决。

作为电力分配系统的末端设备，箱式变电站分布空间广泛且数量众多，不同分布位置处无线信号环境多样化，因此为了低成本、全覆盖、高灵活性地组建某一区域内箱式变电站与控制中心之间的物联网，可以优先选用分区域无线网络架构，并且，希望该网络架构能够允许区域自主划分，支持区域内通信路径的自主重组。

图1示出了箱式变电站与控制中心之间的物联网结构示意图，箱式变电站P1-P9可以基于共同的通信协议而彼此之间进行数据的无线接收和发送，形成箱式变电站P1-P9当中每个箱式变电站到控制中心C之间的信息传输路径。通过信息传输路径，将箱式变电站P1-P9内部的测量部件所采集的指标数据上传给控制中心C，并可以接收控制中心C下发的控制指令，从而根据该指令实现箱式变电站P1-P9内部开关部件的接通和断开等。

其中，箱式变电站P1-P9根据其所在的信息传输路径划分为三个区域，P1-P3属于第一区域，P4-P7属于第二区域，P8-P9属于第三区域。其中，每个区域中都具有一个作为区域通信中枢的箱式变电站，例如第一区域的箱式变电站P1、第二区域的箱式变电站P5和第三区域的箱式变电站P8。区域通信中枢的箱式变电站P1、P5、P8直接或者间接接收本区域内部其它箱式变电站传输过来的指标数据，将指标数据进行数据汇总和数据格式重组，形成标准表单，然后上传给控制中心C；区域通信中枢的箱式变电站P1、P5、P8还负责接收控制中心C下行传输的控制指令，进而将控制指令转发给作为控制目标的其它箱式变电站。而每个区域内的其它箱式变电站则将自身的测量部件所采集的指标数据传输给所属区域的区域通信中枢；当某个箱式变电站无法与作为区域通信中枢的箱式变电站直接建立通信连接时，例如第二区域的箱式变电站P7不能与P5直接建立通信连接，则该箱式变电站P7可以与其通信范围内的本区域其它箱式变电站—即箱式变电站P6—建立通信连接，将自身的指标数据发送给作为中转箱式变电站的P6，进而由P6转发给本区域的区域通信中枢箱式变电站P5；控制中心C下达给P7的控制指令则同样由区域通信中枢箱式变电站P5经中转箱式变电站P6转发至目标箱式变电站P7。在各个箱式变电站与控制中心之间，采用分区域的物联网结构，有利于增强网络覆盖、避免通信路径拥塞。

进而，为了实现上文提到的允许区域自主划分、支持区域内通信路径自主重组的特性，在控制中心C所负责的范围内，区域的划分以及作为区域通信中枢的箱式变电站的选择，是由全部箱式变电站通过协商而自主配置的，并且接受调整。在分区过程中，按照预先定义的标准，从箱式变电站中选定作为初始区域通信中枢的箱式变电站；被选中的初始区域通信中枢对外广播消息，提供自身的接入方式；其它的箱式变电站根据收到的广播消息决定接入哪个初始区域通信中枢，即决定加入哪个区域；如果某个箱式变电站只接收到一个初始区域通信中枢的广播消息，则自然与该初始区域通信中枢建立通信连接；反之，如果某个箱式变电站接到两个以上的初始区域通信中枢的广播消息时，可以通过比较信号强度或者其它参数来决定与哪个初始区域通信中枢建立连接；箱式变电站向其选择的初始区域通信中枢回复确认消息；此后，箱式变电站与作为初始区域通信中枢的箱式变电站进行必要的协商通信，然后二者之间可以进行数据传输。对于区域内通信路径自主重组，可以用多种方式实现，例如建立轮换机制，使区域内部能够与控制中心C通信的箱式变电站轮流成为区域通信中枢，分担通信负荷；又例如，分区和通信路径的自主重组重复动态更新，例如，箱式变电站能够从某一区域跳转至其它区域；又例如，如果一个区域的区域通信中枢失效，则需要重新选择区域通信中枢。

然而，现有技术中箱式变电站与控制中心之间的分区域、支持自动重组的物联网架构也相应增加了数据传输的时延，以及降低了物联网区域结构的稳定性。

首先，由于定期执行区域重组以及中枢轮换，在这一过程中需要箱式变电站之间的多轮协商，在协商期间有效的指标数据和控制指令不能传输，因此增大了传输的延迟；特别是如果指标数据反映了箱式变电站异常状态，或者涉及重要的下行指令，则因上述协商过程而引入不必要的延迟是不允许的。

其次，另一方面，自主化的区域划分和通信路径重组也导致对箱式变电站数据管理的分散化，例如，对于存在指标异常的两个箱式变电站，特别是异常指标类似的两个箱式变电站，或者是同类型控制指令所针对的两个箱式变电站，如果它们处于不同的区域内，则会分别以不同的通信路径进行数据和指令的上下行通信，这样给数据统计分析、箱式变电站状态追踪、故障维护都会带来困难，不利于对箱式变电站进行统一的管理和维护。

发明内容

针对现有技术的上述需求，本发明提供了箱式变电站，光缆交接箱防护性能和防干扰性能得到了很大的提升，内部排线整齐维修方便；对于一定分布空间内的箱式变电站，本发明可以针对从箱式变电站到控制中心的物联网传输架构实现智能区域划分，以区域为单位进行箱式变电站监测指标的上传以及远程控制，便于分布空间内箱式变电站的整体管理维护；箱式变电站的区域划分可以自主实现，提高了对信号环境的适应性，增强了通信路径灵活性，提高了覆盖率和通信效率；并且具有区域动态更新机制，可以实现异常指标的无延迟上传，可以将指标异常（特别是同类型指标异常）的箱式变电站整合至同一区域下，或者将同类控制指令面向的箱式变电站整合为同一区域，有利于数据统计分析以及对箱式变电站的管理。

本发明采用了下述方案：箱式变电站，包括屋体及其内的高压开关柜、配电变压器、低压开关柜和光缆交接箱；其特征在于光缆交接箱包括箱体和箱门，箱门设置在箱体的正面，箱门的一侧与箱体铰接，箱门的另一侧设置有锁具；箱体内设置有空腔，位于空腔的上部固定设置有上支撑横梁，位于空腔的中部固定设置有下支撑横梁，上支撑横梁与下支撑横梁之间固定设置有左立架和右立架，左立架和右立架之间有用于放置芯熔配一体化模块的间隔，下支撑横梁的正面设有延伸板，延伸板上设置有绕纤筒；位于延伸板的下方固定设置有光缆固定板，光缆固定板分为上固定横梁和下固定横梁, 上固定横梁上设置有多个光缆钢丝紧固件，光缆固定板正面一侧固定设置有直熔框；位于箱体内侧壁上部设置有停泊器，位于箱体内侧壁下部设置有光分框，箱体底部内壁设置有多个护线圈。

箱式变电站控制系统，包括分布于预定空间范围内的一定数量的箱式变电站以及控制中心；

所述箱式变电站彼此定期通过协商通信自主划分为若干区域，并且通过所述协商通信在每个区域选取一个作为区域通信中枢的箱式变电站，所述作为区域通信中枢的箱式变电站直接或者间接接收本区域内部其它箱式变电站传输过来的指标数据，将指标数据进行数据汇总和数据格式重组，形成标准表单，然后上传给控制中心；

所述控制中心通过所述作为区域通信中枢的箱式变电站接收每个区域内的各个箱式变电站的指标数据，并且通过所述作为区域通信中枢的箱式变电站向每个区域内的各个箱式变电站下达控制指令；

并且，在至少一个所述箱式变电站的指标数据处于某一预定类型的异常状态下，或者控制中心向至少一个所述箱式变电站发送某一预定类型的控制指令的情况下，通过所述协商通信自主划分的所述区域包括同类型管理区域，所述同类型管理区域内的箱式变电站的指标数据均具有所述预定类型的异常状态，或者同类型管理区域内的箱式变电站均从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令。

作为优选，通过所述协商通信自主划分的所述区域还包括普通区域，所述普通区域内的箱式变电站不包含指标数据具有所述预定类型的异常状态的箱式变电站，也不包含从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令的箱式变电站。

作为优选，通过所述协商通信自主划分的所述区域还包括过渡区域，所述过渡区域的箱式变电站包括指标数据具有所述预定类型的异常状态的箱式变电站或者从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令的箱式变电站，以及作为区域通信中枢的箱式变电站，所述区域通信中枢的箱式变电站的指标数据不具有所述预定类型的异常状态，且不从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令。

作为优选，所述箱式变电站还包括测量部件、物联网通信部件以及区域配置单元；所述测量部件、物联网通信部件以及区域配置单元安装在所述屋体内；所述测量部件用于监测箱式变电站运行中的各项电力指标以及环境指标，当指标偏离正常范围时发出提示信息；所述物联网通信部件用于基于通信协议与其它箱式变电站的物联网通信部件或者控制中心进行无线数据传输，从而收发所述指标数据以及控制指令，以及与其它箱式变电站之间进行所述协商通信，物联网通信部件安装在光缆交接箱内；所述区域配置单元用于登记箱式变电站所属区域的区域登记信息，以及计算在所述协商通信过程中用于选定区域通信中枢的参考值。

作为优选，所述区域配置单元具体包括：区域登记模块，用于建立和更新记录区域登记信息的列表，所述区域登记信息包括箱式变电站所属区域的区域名、区域类型、区域内包含的全部箱式变电站的ID、作为区域通信中枢的箱式变电站的ID、以及分配给每个箱式变电站的通信帧时段；参考值计算模块，用于根据本箱式变电站的指标数据异常状态、控制指令接收状态、通信信号强度计算本箱式变电站对应的所述参考值。

箱式变电站的分区管理方法，包括：初始分区步骤，从分布于预定空间范围内的一定数量的箱式变电站中选定作为初始区域通信中枢的箱式变电站；被选中作为初始区域通信中枢的箱式变电站对外广播消息；其它的箱式变电站根据收到的广播消息，选择接入哪个初始区域通信中枢的箱式变电站；所述其它的箱式变电站向其选择的作为初始区域通信中枢的箱式变电站回复确认消息，从而加入该初始区域通信中枢的箱式变电站所在的区域；

协商通信步骤，每个所述区域内的箱式变电站之间通过协商通信，定期从区域内的箱式变电站当中选取作为区域通信中枢的箱式变电站，并且由被选取作为区域通信中枢的箱式变电站对外广播消息，使其它箱式变电站根据收到的广播消息，选择加入哪个区域通信中枢的箱式变电站所在的区域；

分区传输步骤，由作为区域通信中枢的箱式变电站直接或者间接接收本区域内部其它箱式变电站传输过来的指标数据，将指标数据进行数据汇总和数据格式重组，形成标准表单，然后上传给控制中心；

同类型确定步骤，针对每个区域，确定指标数据处于某一预定类型的异常状态下的箱式变电站，或者确定从控制中心接收某一预定类型的控制指令的箱式变电站；

异常数据以及控制指令传输步骤，由指标数据处于某一预定类型的异常状态下的箱式变电站向作为其所在区域的区域通信中枢的箱式变电站上传所述指标数据，并由该作为区域通信中枢的箱式变电站向控制中心上传所述异常状态的指标数据；或者，由作为区域通信中枢的箱式变电站从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令，并传输给控制指令所针对的箱式变电站；

区域过渡步骤，在所述异常数据以及控制指令传输步骤之后，由所述作为区域通信中枢的箱式变电站向所在区域内的箱式变电站广播分区整合消息；区域内的箱式变电站响应所述分区整合消息，在其指标数据处于所述预定类型的异常状态下，或者接收所述控制中心发送的所述预定类型的控制指令的情况下，则保持其归属在当前区域；当区域内的箱式变电站不存在所述预定类型的异常状态且未从所述控制中心接收预定类型的控制指令的情况下，退出其归属的当前区域；

中枢更新步骤，在所述区域过渡步骤执行之后，每个区域内的箱式变电站之间通过协商通信，为所述区域重新确定作为区域通信中枢的箱式变电站，并建立作为区域通信中枢的箱式变电站与控制中心的数据通信；由重新确定作为区域通信中枢的箱式变电站向所属区域内的箱式变电站发送广播消息，所属区域内的箱式变电站响应所述广播消息，而检测是否存在所述预定义类型异常状态；在不存在所述预定类型的异常状态且未从所述控制中心接收预定类型的控制指令的情况下，箱式变电站退出其归属的当前区域；在其指标数据处于所述预定类型的异常状态下，或者接收所述控制中心发送的所述预定类型的控制指令的情况下，则保持其归属在当前区域；

区域合并步骤，在中枢更新步骤之后，将箱式变电站的指标数据具有所述预定类型的异常状态，或者箱式变电站从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令的区域合并为同类型管理区域。

作为优选，所述中枢更新步骤中，在建立与作为区域通信中枢的箱式变电站的连接之前，所述箱式变电站与此前作为区域通信中枢的箱式变电站保持连接并进行数据传输。

作为优选，所述中枢更新步骤中，区域中的每个箱式变电站计算自身的参考值，并向区域中的其它箱式变电站广播所述参考值；区域中的每个箱式变电站比较自身的参考值与接收到的区域中其它箱式变电站的参考值，当自身的参考值最大时，该箱式变电站作为新的区域通信中枢。

作为优选，区域中的每个箱式变电站根据本箱式变电站的以下参数计算所述参考值：本箱式变电站的指标数据异常状态、控制指令接收状态、通信信号强度；所述箱式变电站建立和更新记录区域登记信息的列表，所述区域登记信息包括箱式变电站所属区域的区域名、区域类型、区域内包含的全部箱式变电站的ID、作为区域通信中枢的箱式变电站的ID、以及分配给每个箱式变电站的通信帧时段。

本发明提供了箱式变电站，光缆交接箱防护性能和防干扰性能得到了很大的提升，内部排线整齐维修方便；箱式变电站的控制系统和分区管理方法，对于一定分布空间内的箱式变电站，本发明可以针对从箱式变电站到控制中心的物联网传输架构实现智能区域划分，以区域为单位进行箱式变电站监测指标的上传以及远程控制，便于分布空间内箱式变电站的整体管理维护；箱式变电站的区域划分可以自主实现，提高了对信号环境的适应性，增强了通信路径灵活性，提高了覆盖率和通信效率；并且具有区域动态更新机制，可以实现异常指标的无延迟上传，可以将指标异常（特别是同类型指标异常）的箱式变电站整合至同一区域下，或者将同类控制指令面向的箱式变电站整合为同一区域，有利于数据统计分析以及对箱式变电站的管理。

附图说明

图1为背景技术中箱式变电站与控制中心的物联网结构示意图；

图2为本发明所述箱式变电站的示意图；

图3为本发明箱式变电站控制系统的结构示意图；

图4为本发明中箱式变电站分区管理的方法的流程图。

图5为本发明所述光缆交接箱结构示意图；

图6为本发明所述光缆交接箱爆炸示意图。

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做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2所示，箱式变电站，包括屋体100及其内的高压开关柜101、配电变压器102、低压开关柜103、电缆交接箱104和光缆交接箱105。

如图3所示，本发明所述的实现智能分区故障管理的箱式变电站系统，其特征在于，包括分布于预定空间范围内的一定数量的箱式变电站P1-P9以及控制中心C。

每个所述箱式变电站还包括开关部件、测量部件、电路保护部件、辅助部件、物联网通信部件以及区域配置单元。其中，开关部件、测量部件、电路保护部件、辅助部件、物联网通信部件以及区域配置单元安装在所述屋体内；所述开关部件用于手动或者自动接通或者断开接入至所述箱式变电站的用电回路；所述测量部件用于监测箱式变电站运行中的各项电力指标以及环境指标，当指标偏离正常范围时发出提示信息；所述电路保护部件用于在上述指标偏离正常范围的情况下命令所述开关部件切断用电回路；所述辅助部件包括：箱式变电站的指示灯、散热部件、柜门开闭锁、监视摄像机、柜门报警器等；所述物联网通信部件用于基于通信协议与其它箱式变电站的物联网通信部件或者控制中心进行无线数据传输，从而收发所述指标数据以及控制指令，以及与其它箱式变电站之间进行所述协商通信；所述区域配置单元用于登记箱式变电站所属区域的区域登记信息，以及计算在所述协商通信过程中用于选定区域通信中枢的参考值。其中，所述区域配置单元具体包括：区域登记模块，用于建立和更新记录区域登记信息的列表，所述区域登记信息包括箱式变电站所属区域的区域名、区域类型、区域内包含的全部箱式变电站的ID、作为区域通信中枢的箱式变电站的ID、以及分配给每个箱式变电站的通信帧时段；参考值计算模块，用于根据本箱式变电站的指标数据异常状态、控制指令接收状态、通信信号强度计算本箱式变电站对应的所述参考值。

其中，如图3的虚线框所示，所述箱式变电站P1-P9彼此定期通过协商通信自主划分为若干区域，并且通过所述协商通信在每个区域选取一个作为区域通信中枢的箱式变电站，例如P1、P5、P8。所述作为区域通信中枢的箱式变电站P1、P5、P8直接或者间接接收本区域内部其它箱式变电站传输过来的指标数据，将指标数据进行数据汇总和数据格式重组，形成标准表单，然后上传给控制中心C；所述控制中心C通过所述作为区域通信中枢的箱式变电站P1、P5、P8接收每个区域内的各个箱式变电站的指标数据，并且通过所述作为区域通信中枢的箱式变电站P1、P5、P8向每个区域内的各个箱式变电站下达控制指令。

通过协商通信，配点箱自主划分的区域可以包括普通区域、同类型管理区域和过渡区域三种类型。其中，当全部箱式变电站的指标数据均不具有所述预定类型的异常状态，并且所述控制中心也没有面向这些箱式变电站中的任何一个下达预定类型的控制指令（例如断开回路的控制指令），也即这些箱式变电站都处于正常工作状态下的时候，则箱式变电站通过协商通信划分的区域均为普通区域，按照正常的方式通过每个区域的区域通信中枢进行指标数据的上行传输以及控制指令的下行传输。当全部箱式变电站中的至少一个的指标数据处于某一预定类型的异常状态下，或者控制中心向至少一个所述箱式变电站发送某一预定类型的控制指令（例如断开回路的控制指令）的情况下，通过一轮或者多轮所述协商通信，使箱式变电站自主划分出来的所述区域当中包括同类型管理区域，所述同类型管理区域内的箱式变电站的指标数据均具有所述预定类型的异常状态，或者同类型管理区域内的箱式变电站均从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令，从而，控制中心可以面向该同类型管理区域实施统一的数据采集、分析与指令控制，简化了数据采集和控制过程，提高了管理效率。并且，在从普通区域到同类型管理区域的过渡阶段，通过所述协商通信自主划分的所述区域还包括过渡区域，所述过渡区域的箱式变电站包括指标数据具有所述预定类型的异常状态的箱式变电站或者从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令的箱式变电站，以及作为区域通信中枢的箱式变电站，所述区域通信中枢的箱式变电站的指标数据不具有所述预定类型的异常状态，且不从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令。

如图4所示，下面具体介绍本发明中箱式变电站分区管理的方法。

本发明的分区管理方法包括初始分区步骤，从分布于预定空间范围内的一定数量的箱式变电站中选定作为初始区域通信中枢的箱式变电站；被选中作为初始区域通信中枢的箱式变电站对外广播消息；其它的箱式变电站根据收到的广播消息，选择接入哪个初始区域通信中枢的箱式变电站；所述其它的箱式变电站向其选择的作为初始区域通信中枢的箱式变电站回复确认消息，从而加入该初始区域通信中枢的箱式变电站所在的区域。

协商通信步骤，每个所述区域内的箱式变电站之间通过协商通信，定期从区域内的箱式变电站当中选取作为区域通信中枢的箱式变电站，例如，可以基于轮换顺序从区域的箱式变电站当中依次选取作为区域通信中枢的箱式变电站。并且，由被选取作为区域通信中枢的箱式变电站对外广播消息，使其它箱式变电站根据收到的广播消息，选择加入哪个区域通信中枢的箱式变电站所在的区域。如果某个箱式变电站接到两个以上的区域通信中枢的广播消息时，可以通过比较信号强度或者其它参数（例如区域通信中枢的可用空闲带宽）来决定与哪个区域通信中枢建立连接；箱式变电站向区域通信中枢回复确认消息。此后，箱式变电站与作为区域通信中枢的箱式变电站进行必要的协商通信，例如区域通信中枢可以用时分复用的方式与区域内的箱式变电站依次通信，故而可以通过协商为每个箱式变电站分配其通信时帧，然后二者之间可以进行数据传输。

分区传输步骤，由作为区域通信中枢的箱式变电站直接或者间接接收本区域内部其它箱式变电站传输过来的指标数据，将指标数据进行数据汇总和数据格式重组，形成标准表单，然后上传给控制中心。

同类型确定步骤，针对每个区域，确定指标数据处于某一预定类型的异常状态下的箱式变电站，或者确定从控制中心接收某一预定类型的控制指令的箱式变电站。对于每个区域的区域通信中枢的箱式变电站来说，当从本区域的其它箱式变电站中接收到的指标数据中检测到上述预定类型的异常状态，或者从控制中心接收到的面向本区域箱式变电站的控制指令中检测出所述预定类型的控制指令，则启动同类型确定步骤，通过本步骤启动后续的传输和区域协商更新处理。

异常数据以及控制指令传输步骤，由指标数据处于某一预定类型的异常状态下的箱式变电站向作为其所在区域的区域通信中枢的箱式变电站上传所述指标数据，并由该作为区域通信中枢的箱式变电站向控制中心上传所述异常状态的指标数据；或者，由作为区域通信中枢的箱式变电站从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令，并传输给控制指令所针对的箱式变电站。从而，在同类型确定步骤之后，优先保证指标数据的上行传输以及控制指令的下行，必要的情况下，所述区域通信中枢的箱式变电站可以中断正在进行的通信而实现异常数据以及控制指令传输。

区域过渡步骤，在所述异常数据以及控制指令传输步骤之后，由所述作为区域通信中枢的箱式变电站向所在区域内的箱式变电站广播分区整合消息；区域内的箱式变电站响应所述分区整合消息，在其指标数据处于所述预定类型的异常状态下，或者接收所述控制中心发送的所述预定类型的控制指令的情况下，则保持其归属在当前区域；当区域内的箱式变电站不存在所述预定类型的异常状态且未从所述控制中心接收预定类型的控制指令的情况下，退出其归属的当前区域；退出的箱式变电站可以在下一轮的协商通信期间根据其它作为区域通信中枢的箱式变电站广播的消息而加入其它区域。显然，通过区域过渡步骤后，可以形成所述同类型管理区域或者所述过渡区域。对于同类型管理区域，该区域内的箱式变电站（包括区域通信中枢的箱式变电站）的指标数据均具有所述预定类型的异常状态，或者同类型管理区域内的箱式变电站均从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令。或者，对于过渡区域，该区域的箱式变电站包括指标数据具有所述预定类型的异常状态的箱式变电站或者从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令的箱式变电站，以及作为区域通信中枢的箱式变电站，所述区域通信中枢的箱式变电站的指标数据不具有所述预定类型的异常状态，且不从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令。

中枢更新步骤，在所述区域过渡步骤执行之后，每个区域内的箱式变电站之间通过协商通信，为所述区域重新确定作为区域通信中枢的箱式变电站，并建立作为区域通信中枢的箱式变电站与控制中心的数据通信。所述中枢更新步骤中，区域中的每个箱式变电站计算自身的参考值，并向区域中的其它箱式变电站广播所述参考值；区域中的每个箱式变电站比较自身的参考值与接收到的区域中其它箱式变电站的参考值，当自身的参考值最大时，该箱式变电站作为新的区域通信中枢。区域中的每个箱式变电站根据本箱式变电站的以下参数计算所述参考值：本箱式变电站的指标数据异常状态、控制指令接收状态、通信信号强度。为上述参数分配各自的权重值W1-W3,从而形成如下公式：

PR=W1*N+W2*S+W3*D；

并且，是否存在所述预定类型的指标数据异常状态N的权重值W1和是否接收预定类型的控制指令S的权重值W2大于通信信号强度D的权重值W3。因而人，对于过渡区域来说，当前的区域通信中枢的箱式变电站不存在预定类型的指标数据异常状态且不存在预定类型的控制指令，则N、S=0；对于区域内存在预定类型指标数据异常状态或者预定类型控制指令的箱式变电站，则S或者N=1；由于权重值W1,W2取值大，因而除非其它箱式变电站具有信号强度过弱的缺陷，否则其它箱式变电站的参考值PR将必然会大于当前区域通信中枢的参考值PR，即对于过渡区域来说，其它箱式变电站有相当大的可能会成为新的区域通信中枢。由重新确定作为区域通信中枢的箱式变电站向所属区域内的箱式变电站发送广播消息，所属区域内的箱式变电站响应所述广播消息，而检测是否存在所述预定义类型异常状态；在不存在所述预定类型的异常状态且未从所述控制中心接收预定类型的控制指令的情况下，箱式变电站退出其归属的当前区域；在其指标数据处于所述预定类型的异常状态下，或者接收所述控制中心发送的所述预定类型的控制指令的情况下，则保持其归属在当前区域。因此，通过中枢更新步骤，过渡区域将逐步被转化为所述同类型管理区域。所述中枢更新步骤中，在建立与作为区域通信中枢的箱式变电站的连接之前，所述箱式变电站与此前作为区域通信中枢的箱式变电站保持连接并进行数据传输。

区域合并步骤，在中枢更新步骤之后，将箱式变电站的指标数据具有所述预定类型的异常状态，或者箱式变电站从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令的区域合并为同类型管理区域。

可见，本发明提供了一种实现智能分区管理的箱式变电站系统及其分区管理方法。对于一定分布空间内的箱式变电站，本发明可以针对从箱式变电站到控制中心的物联网传输架构实现智能区域划分，以区域为单位进行箱式变电站监测指标的上传以及远程控制，便于分布空间内箱式变电站的整体管理维护；箱式变电站的区域划分可以自主实现，提高了对信号环境的适应性，增强了通信路径灵活性，提高了覆盖率和通信效率；并且具有区域动态更新机制，可以实现异常指标的无延迟上传，可以将指标异常（特别是同类型指标异常）的箱式变电站整合至同一区域下，或者将同类控制指令面向的箱式变电站整合为同一区域，有利于数据统计分析以及对箱式变电站的管理。

图5和6所示，电缆交接箱104包括箱体1、箱门2、顶盖3和固定底座4以及芯熔配一体模块7。箱体1顶部设置有用于防雨和保护的顶盖3，箱体1底部设置有固定底座4，固定底座4正面设有底座门，底座门上设有多个通孔。箱门2设置在箱体1的正面，箱门2的一侧与箱体1铰接，箱门2的另一侧设置有锁具，箱门2内壁上设有记录盒18，箱体1上位于与箱门2底部的连接处设有门撑杆1，方便工作人员的使用和记录。箱体1内壁上设置有内衬板101，箱体1内壁与第一内衬板101之间设置有保温板；箱门2内壁上设置有第二内衬板102，箱门2内壁与第二内衬板102之间设置有保温板。起到防护和防干扰作用，让箱体1内部运行工作的更加稳定，不受外界的干扰，结构也更加坚固。箱体1内设置有空腔，位于空腔的上部固定设置有上支撑横梁5，位于空腔的中部固定设置有下支撑横梁51，上支撑横梁5与下支撑横梁51之间固定设置有左立架6和右立架61，左立6架和右立架61之间有用于放置芯熔配一体化模块7的间隔，左立架6、右立架61和箱体1内侧壁上分别设有多个线环16，线环16可以将电缆整齐的收集一起，防止内部排线混乱，导致出错或接触不良。下支撑横梁51的右侧上面设置有护线框17，起到更好保护和稳定作用。下支撑横梁51的正面设有延伸板8，延伸板8上设置有绕纤筒9，延伸板8呈L型，绕线筒9为2个且并列设置在延伸板8的竖板上。位于延伸板8的下方固定设置有光缆固定板，光缆固定板分为上固定横梁10和下固定横梁11, 上固定横梁10上设置有多个光缆钢丝紧固件，光缆固定板正面一侧固定设置有直熔框12；位于箱体1内侧壁上部设置有停泊器14，位于箱体1内侧壁下部设置有光分框15，箱体1底部内壁设置有多个护线圈13。本专利的电缆交接箱104箱体防护性能和防干扰性能得到了很大的提升，箱体内部的排线可以更加整齐，便于后期工作人员进行维护和调试。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.箱式变电站，包括屋体及其内的高压开关柜、配电变压器、低压开关柜和光缆交接箱；其特征在于光缆交接箱包括箱体和箱门，箱门设置在箱体的正面，箱门的一侧与箱体铰接，箱门的另一侧设置有锁具；箱体内设置有空腔，位于空腔的上部固定设置有上支撑横梁，位于空腔的中部固定设置有下支撑横梁，上支撑横梁与下支撑横梁之间固定设置有左立架和右立架，左立架和右立架之间有用于放置芯熔配一体化模块的间隔，下支撑横梁的正面设有延伸板，延伸板上设置有绕纤筒；位于延伸板的下方固定设置有光缆固定板，光缆固定板分为上固定横梁和下固定横梁, 上固定横梁上设置有多个光缆钢丝紧固件，光缆固定板正面一侧固定设置有直熔框；位于箱体内侧壁上部设置有停泊器，位于箱体内侧壁下部设置有光分框，箱体底部内壁设置有多个护线圈。

2.箱式变电站控制系统，其特征在于包括分布于预定空间范围内的一定数量的如权利要求1所述的箱式变电站以及控制中心；

所述箱式变电站彼此定期通过协商通信自主划分为若干区域，并且通过所述协商通信在每个区域选取一个作为区域通信中枢的箱式变电站，所述作为区域通信中枢的箱式变电站直接或者间接接收本区域内部其它箱式变电站传输过来的指标数据，将指标数据进行数据汇总和数据格式重组，形成标准表单，然后上传给控制中心；

所述控制中心通过所述作为区域通信中枢的箱式变电站接收每个区域内的各个箱式变电站的指标数据，并且通过所述作为区域通信中枢的箱式变电站向每个区域内的各个箱式变电站下达控制指令；

并且，在至少一个所述箱式变电站的指标数据处于某一预定类型的异常状态下，或者控制中心向至少一个所述箱式变电站发送某一预定类型的控制指令的情况下，通过所述协商通信自主划分的所述区域包括同类型管理区域，所述同类型管理区域内的箱式变电站的指标数据均具有所述预定类型的异常状态，或者同类型管理区域内的箱式变电站均从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令。

3.根据权利要求2所述箱式变电站控制系统，其特征在于，通过所述协商通信自主划分的所述区域还包括普通区域，所述普通区域内的箱式变电站不包含指标数据具有所述预定类型的异常状态的箱式变电站，也不包含从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令的箱式变电站。

4.根据权利要求3所述箱式变电站控制系统，其特征在于，通过所述协商通信自主划分的所述区域还包括过渡区域，所述过渡区域的箱式变电站包括指标数据具有所述预定类型的异常状态的箱式变电站或者从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令的箱式变电站，以及作为区域通信中枢的箱式变电站，所述区域通信中枢的箱式变电站的指标数据不具有所述预定类型的异常状态，且不从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令。

5.根据权利要求2-4中任意一项所述箱式变电站控制系统，其特征在于，所述箱式变电站还包括测量部件、物联网通信部件以及区域配置单元；所述测量部件、物联网通信部件以及区域配置单元安装在所述屋体内；所述测量部件用于监测箱式变电站运行中的各项电力指标以及环境指标，当指标偏离正常范围时发出提示信息；所述物联网通信部件用于基于通信协议与其它箱式变电站的物联网通信部件或者控制中心进行无线数据传输，从而收发所述指标数据以及控制指令，以及与其它箱式变电站之间进行所述协商通信，物联网通信部件安装在光缆交接箱内；所述区域配置单元用于登记箱式变电站所属区域的区域登记信息，以及计算在所述协商通信过程中用于选定区域通信中枢的参考值。

6.根据权利要求5所述箱式变电站控制系统，其特征在于所述区域配置单元具体包括：区域登记模块，用于建立和更新记录区域登记信息的列表，所述区域登记信息包括箱式变电站所属区域的区域名、区域类型、区域内包含的全部箱式变电站的ID、作为区域通信中枢的箱式变电站的ID、以及分配给每个箱式变电站的通信帧时段；参考值计算模块，用于根据本箱式变电站的指标数据异常状态、控制指令接收状态、通信信号强度计算本箱式变电站对应的所述参考值。

7.箱式变电站的分区管理方法，其特征在于，包括：

初始分区步骤，从分布于预定空间范围内的一定数量的箱式变电站中选定作为初始区域通信中枢的箱式变电站；被选中作为初始区域通信中枢的箱式变电站对外广播消息；其它的箱式变电站根据收到的广播消息，选择接入哪个初始区域通信中枢的箱式变电站；所述其它的箱式变电站向其选择的作为初始区域通信中枢的箱式变电站回复确认消息，从而加入该初始区域通信中枢的箱式变电站所在的区域；

协商通信步骤，每个所述区域内的箱式变电站之间通过协商通信，定期从区域内的箱式变电站当中选取作为区域通信中枢的箱式变电站，并且由被选取作为区域通信中枢的箱式变电站对外广播消息，使其它箱式变电站根据收到的广播消息，选择加入哪个区域通信中枢的箱式变电站所在的区域；

分区传输步骤，由作为区域通信中枢的箱式变电站直接或者间接接收本区域内部其它箱式变电站传输过来的指标数据，将指标数据进行数据汇总和数据格式重组，形成标准表单，然后上传给控制中心；

同类型确定步骤，针对每个区域，确定指标数据处于某一预定类型的异常状态下的箱式变电站，或者确定从控制中心接收某一预定类型的控制指令的箱式变电站；

异常数据以及控制指令传输步骤，由指标数据处于某一预定类型的异常状态下的箱式变电站向作为其所在区域的区域通信中枢的箱式变电站上传所述指标数据，并由该作为区域通信中枢的箱式变电站向控制中心上传所述异常状态的指标数据；或者，由作为区域通信中枢的箱式变电站从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令，并传输给控制指令所针对的箱式变电站；

区域过渡步骤，在所述异常数据以及控制指令传输步骤之后，由所述作为区域通信中枢的箱式变电站向所在区域内的箱式变电站广播分区整合消息；区域内的箱式变电站响应所述分区整合消息，在其指标数据处于所述预定类型的异常状态下，或者接收所述控制中心发送的所述预定类型的控制指令的情况下，则保持其归属在当前区域；当区域内的箱式变电站不存在所述预定类型的异常状态且未从所述控制中心接收预定类型的控制指令的情况下，退出其归属的当前区域；

中枢更新步骤，在所述区域过渡步骤执行之后，每个区域内的箱式变电站之间通过协商通信，为所述区域重新确定作为区域通信中枢的箱式变电站，并建立作为区域通信中枢的箱式变电站与控制中心的数据通信；由重新确定作为区域通信中枢的箱式变电站向所属区域内的箱式变电站发送广播消息，所属区域内的箱式变电站响应所述广播消息，而检测是否存在所述预定义类型异常状态；在不存在所述预定类型的异常状态且未从所述控制中心接收预定类型的控制指令的情况下，箱式变电站退出其归属的当前区域；在其指标数据处于所述预定类型的异常状态下，或者接收所述控制中心发送的所述预定类型的控制指令的情况下，则保持其归属在当前区域；

区域合并步骤，在中枢更新步骤之后，将箱式变电站的指标数据具有所述预定类型的异常状态，或者箱式变电站从所述控制中心接收所述预定类型的控制指令的区域合并为同类型管理区域。

8.根据权利要求7所述的箱式变电站的分区管理方法，其特征在于，所述中枢更新步骤中，在建立与作为区域通信中枢的箱式变电站的连接之前，所述箱式变电站与此前作为区域通信中枢的箱式变电站保持连接并进行数据传输。

9.根据权利要求8所述的箱式变电站的分区管理方法，其特征在于，所述中枢更新步骤中，区域中的每个箱式变电站计算自身的参考值，并向区域中的其它箱式变电站广播所述参考值；区域中的每个箱式变电站比较自身的参考值与接收到的区域中其它箱式变电站的参考值，当自身的参考值最大时，该箱式变电站作为新的区域通信中枢。

10.根据权利要求9所述的箱式变电站的分区管理方法，其特征在于，区域中的每个箱式变电站根据本箱式变电站的以下参数计算所述参考值：本箱式变电站的指标数据异常状态、控制指令接收状态、通信信号强度；所述箱式变电站建立和更新记录区域登记信息的列表，所述区域登记信息包括箱式变电站所属区域的区域名、区域类型、区域内包含的全部箱式变电站的ID、作为区域通信中枢的箱式变电站的ID、以及分配给每个箱式变电站的通信帧时段。