CN110913637A - 一种风机通信柜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风机通信柜，属于变电站通信技术领域。风机通信柜包括通信电源电路，通信电源电路包括供电电源，供电电源经过断路器、熔断器、端子排连接电源插座，电源插座供电连接正向隔离装置和通信交换机；正向隔离装置的内网网口连接通信交换机，正向隔离装置的外网网口连接外部服务器，实现风机数据的单向转发；通信交换机连接有光缆配线盒，光缆配线盒用于连接光纤环网的线路光纤。本发明通过将通信电源电路、正向隔离装置、通信交换机和光缆配线盒放置在风机通信柜中，当某些设备需要与外部设备连接、扩充时，可通过风机通信柜中设置的固定接口与外部设备进行连线、扩充，从而实现通信设备的有序连线，避免由于连线错乱导致的通信故障。

Description

一种风机通信柜

技术领域

本发明涉及一种风机通信柜，属于变电站通信技术领域。

背景技术

现有技术中，由于变电站二次环境设备、网络通信环境复杂，同时为了满足对于变电站网络安全、数据传输、软硬件国产化等的要求，需要通信设备来实现大量的风机控制器与站内远动设备、功率控制设备、风功率预测设备之间的通信，实现风机数据的转发，但是，由于各通信设备的连线复杂且繁多，容易发生连线错乱，导致通信故障。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风机通信柜，用于解决现有风机数据的通信设备的不易扩充连线复杂错乱容易导致通信故障的问题。

本发明的风机通信柜采用如下技术方案：

包括通信电源电路，所述通信电源电路包括供电电源，供电电源经过断路器、熔断器、端子排连接有电源插座，该电源插座分别供电连接有正向隔离装置和通信交换机；其中，正向隔离装置的内网网口连接所述通信交换机，正向隔离装置的外网网口用于连接外部服务器，用于实现风机数据的单向转发；通信交换机连接有光缆配线盒，光缆配线盒用于连接光纤环网的线路光纤。

上述技术方案的有益效果是：

本发明通过将通信设备(即通信交换机)集成在风机通信柜中，同时在风机通信柜中集成有通信电源电路、正向隔离装置和光缆配线盒，将这些放置在一个风机通信柜中，其优点在于，当风机通信柜中的设备需要与外部设备连接、扩充设备时，可通过风机通信柜中设置的固定接口与外部设备进行连线，从而实现通信设备的有序连线，避免由于连线错乱导致的通信故障。

为了实现风机通信柜中能够进行照明，进一步，风机通信柜还包括照明回路，该照明回路上串设有端子排，行程开关和照明设备，端子排用于连接所述供电电源，其中行程开关设置在所述风机通信柜的柜门处，用于开柜门时启动所述照明回路。

进一步，所述电源插座供电连接有卫星同步时钟，该卫星同步时钟的设备网口连接所述通信交换机，用于对变电站的设备和风机进行校时。

进一步，所述风机通信柜中包括设备安装隔层；所述正向隔离装置、通信交换机和光缆配线盒分别独立的布置在每个设备安装隔层中，能够实现风机通信柜内设备之间进行有序连线。

为了实现风机通信柜中的设备扩充，布置有所述正向隔离装置、通信交换机和光缆配线盒的设备安装隔层之间预留有用于扩充设备的设备安装隔层。

进一步，所述风机通信柜的柜体和柜门及柜内接地设备、屏蔽信号端子利用导线汇入接地铜排后接地，防止电气元件漏电对人体或柜内设备造成损害以及信号干扰。

进一步，所述风机通信柜的柜体前门为装有气弹簧缓冲器、透明钢化玻璃的单开门；柜体后门采用双开门结构，并在柜门底部的通风孔内侧焊接金属过滤网，以满足风机通信柜内的空气流通散热需求。

进一步，所述风机通信柜的柜体中固定有导轨，所述断路器、熔断器、端子排、电源插座固定装配在所述导轨上，用于固定各个元器件，达到各个元器件有序连线的目的。

进一步，所述供电电源为UPS不间断供电电源，以实现电源可靠供电。

进一步，所述通信交换机包括冗余设置的主机和备用机，实现双机热备，使主机在发生故障时切换为备用机，实现通信交换机的可靠工作。

附图说明

图1-1是本发明的风机通信柜结构的主视图；

图1-2是本发明的风机通信柜结构的右视图；

图1-3是本发明的风机通信柜结构的后视图；

图2是本发明的风机通信柜的照明回路；

图3是本发明的风机通信柜的通信电源电路图；

图4是本发明的风机通信柜的数据传输应用示意图；

图5是本发明的风机通信柜实际应用的场景示意图；

图中：1-工业以太网交换机的主机，2-卫星同步时钟，3-电力二次正向隔离装置，4-工业以太网交换机的备用机，5-光缆配线盒，6-扩展光纤配线盒，7-导轨，8-微型断路器接，9-熔断器，10-端子排，11-电源插座，12-母线端子排，13-灯泡，14-灯座，15-行程开关，16-接地铜排，17-通信柜的柜体。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本实施例提出一种风机通信柜，包括通信电源电路和照明回路，其中，通信电源电路如图3所示，包括供电电源，供电电源经过微型断路器QF1、熔断器FU、端子排(GD接线端子)连接有电源插座PDU，该电源插座分别供电连接有电力二次正向隔离装置SY和通信交换机，通信交换机包括冗余设置的主机和备用机，分别为工业以太网交换机SW2和SW1。

其中，电力二次正向隔离装置SY的内网网口连接工业以太网交换机SW2，正向隔离装置的外网网口用于连接外部服务器，用于实现风机数据的单向转发；工业以太网交换机SW2连接有光缆配线盒(图中未示出)，光缆配线盒用于连接光纤环网的线路光纤，即图4中光纤闭环网络中的线路光纤。

图3中，电源插座供电连接有卫星同步时钟GPS，该卫星同步时钟的设备网口连接工业以太网交换机SW1，用于对变电站的设备和风机进行北斗、GPS校时。

风机通信柜的照明回路如图2所示，该照明回路上串设有端子排(具体为端子GD3，GD9)，行程开关SQ和灯泡HW(13，即照明设备)，端子排用于连接供电电源，其中行程开关SQ设置在风机通信柜的柜门处，用于开柜门时启动照明回路。本实施例中，供电电源采用UPS不间断供电电源。

风机通信柜的柜体结构如图1-1、图1-2和图1-3所示，图1-1为风机通信柜结构的主视图，通信柜的柜体17为长方体形状，其屏柜尺寸：2260*800*600(高*宽*深)mm，其主体为门板内嵌式钢结构柜，采用冷轧板材料折弯焊接结构，板厚2mm，保证柜体机械强度。柜体表面静电喷涂绝缘漆，可有效隔绝电气间隔防止触电发生。

柜体前端面板以U规格基本单元设置分隔面板，采用美国电子工业协会(EIA)规定服务器的尺寸，在柜体面板架构设计中分为18个1U、3个2U、3个3U、2个4U、1个5U设备安装隔层，通过柜体前端面板螺孔与机架上的固定螺孔，将它与柜内设备的螺孔对好，分别用螺丝使工业以太网交换机的主机1、卫星同步时钟2、电力二次正向隔离装置3、工业以太网交换机的备用机4、光缆配线盒5加以固定，各个设备留1U间隔空格，便于以后增添修改扩充设备。另外，扩展光纤配线盒6在风机台数较多时选用，也可用于接入视频、风功率预测光纤回路。

图1-2为风机通信柜结构的右视图，在柜体右侧安装固定导轨7，导轨7上安装微断路器8、熔断器9、端子排10、PDU电源插座11。风机通信柜的柜体17放置在变电站二次继保室电缆沟上部，电气部分由变电站内UPS不间断电源引入电源线经电缆沟接至柜体顶部防尘罩下的母线端子排12，UPS不间断电源由母线端子排12经通信柜右侧导轨7上的微型断路器接8、熔断器9、端子排10和PDU电源插座11，通过端子排10和PDU电源插座11为柜内所有设备和调试提供电源，并留有冗余接口方便后期设备扩充。另外，为了保持风机通信柜内适宜温度，可根据现场环境情况在柜体的导轨7上加装温控器，扩充自动调温回路，该调温回路由端子排供电，经温控器后接排风扇或加热装置，设定温控器温度后，可自动调节柜内温度，防止风场恶劣环境造成设备工作异常。

本实施例中，通过在柜体内部安装支架对柜内设备进行支撑，并在柜体中安装平台托板(隔板)可以安放非机架类设备服务器和显示器等，实现风场数据就地实时监视；并且，柜门内部配置有无绳静电环通过1M欧姆的电阻放电避免瞬间大电流对柜内元器件和人体造成损害。

图1-3为风机通信柜结构的后视图，风机通信柜的柜体后门采用双开门结构，并在柜门底部的通风孔内侧焊接金属过滤网，以满足通讯柜空气流通散热需求，柜门内侧右上角装有15、行程开关，打开柜门触发行程开关，启动照明回路。

照明回路由端子排10引入火线经过熔断器9接入柜后行程开关15再串联灯座14返回端子排10的零线。并且，柜体内所有接地线均通过螺丝固定于柜体底部的接地铜排16后引入接地装置。

本实施例中，风机通信柜的柜体正门、侧门、后门与柜体，以及柜内接地设备、屏蔽信号端子使用导线汇入接地铜排后接地，防止电气元件漏电对人体或柜内设备造成损害；柜体前门为单开门嵌入带有导电屏蔽功能的4mm厚无色透明钢化玻璃，尺寸为2042*555mm，玻璃左右有25mm宽的横纹装饰条，门下部装有气弹簧缓冲器，便于巡检人员监视柜内设备状态。柜体顶部装有防尘罩防止灰尘，防止其他异物、液体对柜体造成损害，柜体侧门为一块整体面板，通过两个FBS侧门锁嵌入固定于柜体右侧，方便拆卸，便于以后对通讯柜内部维护。

本实施例中，在风机通信柜上电后进行工业以太网交换机调试，通过中控室调试网线设值电脑IP与交换机同一网段，通过浏览器登录交换机管理页面；配置交换机、子网掩码等数据与风场局域网一致，在STP协议配置桥基本协议，在冗余网络中，逻辑上断开环路，防止二层网络的广播风暴的产生。PS天线安装室外空阔位置，把天线馈线BNC接头接入卫星同步时钟，时钟设备网口连接工业以太网交换机，同步时钟接收北斗星时间信号，由高精度的卫星脉冲对本地晶振进行驯服，从而实现高精度的守时功能。配置隔离装置内外网口IP、端口等通信策略，完成至安全区外数据转发、报表系统数据分析和远程监控需求。

图4为风机通信柜的数据传输应用示意图，风机主控装置、视频监控装置、状态检测装置通过子站层传感检测装置完成实时电气检测、运行参数检测、状态检测和控制执行操作，并将数据通过网线接入塔基交换机网口，塔基交换机通过光电转换模块由四根光纤两进两出将一条集电线路风机光口串联构成光纤环网，光纤环网接入风机通讯柜(风机通信柜)的光缆配线盒汇集所有集电线路光纤，通过跳线接至风机通讯两台工业以太网交换机通过跳线和网线连接完成组网，构成主备双网冗余配置，通过交换机组网和设备IP分配扩展设备接入，并完成多网段不同装置设备接入通讯，便于风机局域网内数据传输管理共享，而且在进行交换机网络系统升级时，可切换主备网络设备从而达到不影响网络通信的情况下完成交换机固件更新升级。

图4中，调度与变电站通过综合数据网完成上下行链路加密传输，由变电站内远动设备统一接受处理分发调度数据。调度根据风功率预测设备预算整个风场发电的容量，下发风场有功、无功指令，远动设备接受调度有功、无功调节指令后分发给电站功率控制设备，电站功率设备根据风场风机能量管理平台上送的风场目前发电情况，和远动传送的并网点电压、电流、有功、无功等数据形成闭环控制，来分发风场能量管理平台指令进行动态调节。

图5为风机通信柜实际应用的场景示意图，场站横向区域分为安全区1区、安全区2区、安全区3区和安全区4(外网)区，纵向分为调度主站和场站从站，风机监控系统、场站监控系统、五防系统、功率控制系统、能量管理系统、远动系统、PMU(同步相量测量装置)、测控保护系统等位于安全区1区，风功率预测系统、电能量采集装置位于安全区2区，调度管理系统(OMS)系统和气象服务器位于安全区3区，其他办公等系统位于外网区。安全区一区与安全二区、安全三区和安全四区采用内网防火墙，安全区二区和安全区三区采用反向隔离装置分区，调度区和场站之间采用纵向加密装置分区。

网络安全装置接入风机监控交换机、远动站控交换机、风功率预测交换机从而监测全站的工作站、服务器、交换机、防火墙、隔离装置等实时网安信息直接上送调度网安监测中心，对更改网络物理链路或风机数据网内设备配置、重要权限变更等会产生告警提醒场站人员注意。升压站信息、AVC/AGC状态信息、线路保护信息、风电场单机信息、风机运行参数、测风塔信息由各个系统服务器转发至远动服务器传送至调度。各个系统之间通信通过通讯管理机、规约转换装置启动多个独立的通讯线程，分别与各个终端节点进行数据交互，采集终端的数据进行解析并上送给对象服务用来实例化对象实体，接收服务管理下达的遥调、遥控等命令，经打包组帧后下发给对应的职能终端装置。在设计上采用可配置的通讯架构，支持不同规约、多装置的动态接入，保证通讯链路的冗余。

国家电网对于变电站国产化要求中风机通信柜内设备服务器采用联想E5-2623-V3，操作系统采用国产凝思安全操作系统V6.0.80变电站版并装有凝思场站内网主机安全监管软件，配合科玛瑞讯的工业以太网交换机KNS5000系列完成二次安防接入对通信柜内服务器和接入交换机的设备进行监视，隔离装置采用南瑞的正向隔离传输装置，同步时钟接收北斗星时间信号过NTP协议可对变电站全站设备和风机进行校时。

上述风机通信柜，对于硬件方面能够方便快捷修改柜体内通讯设备结构、扩展网络设备接入；对于软件更新方面能够在不影响现有网络通信情况下通过远端调试网线对风机数据局域网设备软件升级；通过交换机组网和设备IP分配扩展设备接入，并完成多网段不同装置设备接入通讯，便于风机数据局域网内数据传输管理；通过网络安全装置接入配置和正向隔离传输实现本地设备监视、数据安全传输，满足网络安全需求。

本发明通过将通信设备(即通信交换机)集成在风机通信柜中，同时在风机通信柜中集成有通信电源电路、正向隔离装置和光缆配线盒，将这些放置在一个风机通信柜中，其优点在于，当风机通信柜中的设备需要与外部设备连接时，可通过风机通信柜中设置的固定接口与外部设备进行连线，从而实现通信设备的有序连线，避免由于连线错乱导致的通信故障。

需要说明的是，本发明中的右、后等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

Claims (10)

1.一种风机通信柜，其特征在于，包括通信电源电路，所述通信电源电路包括供电电源，供电电源经过断路器、熔断器、端子排连接有电源插座，该电源插座分别供电连接有正向隔离装置和通信交换机；其中，正向隔离装置的内网网口连接所述通信交换机，正向隔离装置的外网网口用于连接外部服务器，用于实现风机数据的单向转发；通信交换机连接有光缆配线盒，光缆配线盒用于连接光纤环网的线路光纤。

2.根据权利要求1所述的风机通信柜，其特征在于，还包括照明回路，该照明回路上串设有端子排，行程开关和照明设备，端子排用于连接所述供电电源，其中行程开关设置在所述风机通信柜的柜门处，用于开柜门时启动所述照明回路。

3.根据权利要求1或2所述的风机通信柜，其特征在于，所述电源插座供电连接有卫星同步时钟，该卫星同步时钟的设备网口连接所述通信交换机，用于对变电站的设备和风机进行校时。

4.根据权利要求1或2所述的风机通信柜，其特征在于，所述风机通信柜中包括设备安装隔层；所述正向隔离装置、通信交换机和光缆配线盒分别独立的布置在每个设备安装隔层中。

5.根据权利要求4所述的风机通信柜，其特征在于，布置有所述正向隔离装置、通信交换机和光缆配线盒的设备安装隔层之间预留有用于扩充设备的设备安装隔层。

6.根据权利要求1或2所述的风机通信柜，其特征在于，所述风机通信柜的柜体和柜门及柜内接地设备、屏蔽信号端子利用导线汇入接地铜排后接地。

7.根据权利要求1或2所述的风机通信柜，其特征在于，所述风机通信柜的柜体前门为装有气弹簧缓冲器、透明钢化玻璃的单开门；柜体后门采用双开门结构，并在柜门底部的通风孔内侧焊接金属过滤网。

8.根据权利要求1或2所述的风机通信柜，其特征在于，所述风机通信柜的柜体中固定有导轨，所述断路器、熔断器、端子排、电源插座固定装配在所述导轨上。

9.根据权利要求1或2所述的风机通信柜，其特征在于，所述供电电源为UPS不间断供电电源。

10.根据权利要求3所述的风机通信柜，其特征在于，所述通信交换机包括冗余设置的主机和备用机。

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