CN111355300A - 一种NB-IoT箱式变电站状态在线监测装置 - Google Patents

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CN111355300A CN202010119876.3A CN202010119876A CN111355300A CN 111355300 A CN111355300 A CN 111355300A CN 202010119876 A CN202010119876 A CN 202010119876A CN 111355300 A CN111355300 A CN 111355300A
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徐友刚
沈晓峰
曹基南
顾华
陆敏安
方祺
任堂正
张佳栋
吴奕峰
黄强
陈敬德
吴继健
黄一楠
巨国娇
周青
肖远兵
孙进
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State Grid Shanghai Electric Power Co Ltd
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    • Y04S10/16—Electric power substations

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Abstract

本发明公开了一种NB‑IoT箱式变电站状态在线监测装置，包括10kv变电箱、在线监测装置和远程数据中心，所述在线监测装置设置在变电箱内，包括电源模块、CPU模块、交流采集电路、直流量采集电路、开关量采集电路、RS485接口转换模块、网络通信模块、NB‑IoT通信模块和外部存储模块；所述在线监测装置通过所述交流采集电路、所述直流量采集电路及所述开关量采集电路采集10kv变电箱的交流量、直流模拟量和开关量，通过所述RS485接口转换模块接入所述10kv变电箱内的通信设备，通过网路接口连接外部检修设备，通过NB‑IoT通信模块与远程数据中心通信连接。本发明能实现能够实现对于10kv变电箱的智能数据采集。

Description

一种NB-IoT箱式变电站状态在线监测装置
技术领域
本发明涉及电力运维管理技术领域，具体涉及一种NB-IoT箱式变电站状态在线监测装置。
背景技术
10kV箱式变电站是城市配电系统中重要的配电终端设备，数量多，覆盖面广，地理位置分散。目前10kV箱式变电站仅对箱变的电量和负荷数据进行了采集，主要用于电费收缴。这些数据采集周期长，一般15分钟采集一次；采集内容少，只涉及到电耗量信息，不能为设备运维带来更多数据支撑。目前随着配电设备增多，电力运维管理逐步有无人化的趋势，需要对主要的配电设备，尤其是10kV箱变实现运行状态远程数据采集和在线监视，预警，以代替人工巡检巡视的管理模式。
10kV箱式变电站的运行状态监测主要包含以下几部分内容。首先是高低压进出线回路的电气运行数据采集。其次是和环境相关的运行状态，如环境温湿度，SF6压力告警，漏水传感告警等。最后是和箱变相关的各种智能设备的信息集成，如变压器智能温控仪，微机保护控制器，接地电阻监测器等。
此外，10kV箱式变电站一般不具备现成的通信网络接口，需要充分利用公共网络资源，通过公用网络把集成数据上传到运维管理数据中心。
因此，电力运维管理部门需要一种通用的设备和技术方案来实现10kV 箱式变电站综合状态监测，实现运行状态采集，智能设备集成，并具有数据远传通信能力。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种NB-IoT箱式变电站状态在线监测装置，能够实现对于10kv变电箱的智能数据采集。
实现上述目的的一种技术方案是：一种NB-IoT箱式变电站状态在线监测装置，包括10kv变电箱、在线监测装置和远程数据中心；
所述在线监测装置设置在变电箱内，包括电源模块、CPU模块、交流采集电路、直流量采集电路、开关量采集电路、UART通信接口、RS485接口转换模块、网络通信模块、NB-IoT通信模块和外部存储模块；所述在线监测装置通过所述交流采集电路、所述直流量采集电路及所述开关量采集电路采集10kv变电箱的交流量、直流模拟量和开关量，通过所述RS485接口转换模块接入所述10kv变电箱内的通信设备，通过网路接口连接外部检修设备，通过NB-IoT通信模块与远程数据中心通信连接。
进一步的，所述电源模块由外部交流/直流电源转换成DC 3.3V为单片机系统内各模块提供电源。
进一步的，所述CPU模块完成数据采集、分析、计算、存储和通信的核心控制。
进一步的，所述外部存储模块包括SRAM、FLASH和SD卡，SRAM为装置运行提供内存，FLASH提供程序和数据存储，SD卡为装置提供大容量扩展外部存储，如历史数据记录。
本发明的一种NB-IoT箱式变电站状态在线监测装置有如下优势。
1、实现了10kV箱式变电站的高低压进出线回路电气参数采集，开关量采集以及环境运行参数采集等多种不同信号的同时采集和箱式变电站综合状态监测分析。
2、本发明装置通过汇总各个串口通信设备的数据，形成统一的遥信、遥测、遥脉量信息库，通过标准物联网通信协议完成10kV箱式变电站数据上送到远程数据中心，并能实现数据统计按周期发送，并对告警、变位数据实时发送。
3、本发明能够实现10kV箱式变电站位置分散、数量多情况下的实时状态监测。
附图说明
图1为本发明的一种NB-IoT箱式变电站状态在线监测装置的结构示意图。
具体实施方式
为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例进行详细地说明：
请参阅图1，本发明的一种NB-IoT箱式变电站状态在线监测装置，包括10kv变电箱、在线监测装置和远程数据中心2。
在线监测装置设置在变电箱内，包括电源模块11、CPU模块12、交流采集电路13、直流量采集电路14、开关量采集电路15、RS485接口转换模块16、网络通信模块17、NB-IoT通信模块18和外部存储模块19。
电源模块11由外部交流/直流电源转换成DC 3.3V为单片机系统内各模块提供电源。CPU模块采用意法半导体的STM32F407主控芯片，自带192K SRAM，FALSH采用MX25L25645G，支持32M容量。主CPU芯片通过SDIO接口扩展SDIO适配器实现扩展SD卡读写，采用SanDisk 4G SD卡。SRAM为装置运行提供内存，FLASH提供程序和数据存储，SD卡为装置提供大容量扩展外部存储，如历史数据记录。CPU模块完成数据采集、分析、计算、存储和通信的核心控制。
装置具有多路交流量、开关量和直流模拟量输入，可实现箱变高低压进出线回路电气参数采集，开关量采集以及环境运行参数采集。交流量采集电路、直流量采集电路通过A/D转换实现多路交流量、直流模拟量采样；开关量采集电路通过光耦隔离实现开关量采集。
装置具有多个RS485接口，支持标RS485串口准通信协议，可接入10kV 箱变内的各种智能通信设备。
装置具有1个网络接口，用于本地设备维护；1个NB-IoT通信接口，用于和远程数据中心通信。
装置设计支持18个交流电压、电流量采集，最大可支持5个电气回路数据采集；支持10路开关量输入，8路直流量输入。装置设计4个RS485 串口，1个以太网口，1个NB-IoT接口。RS485收发模块采用ADI公司的 ADM2485芯片设计；网络控制模块采用ENC28J60芯片；NB-IoT收发模块采用LTE BC28 NB-IoT模组。串口设计可通过MODBUS RTU规约接入串口设备。网络通信和NB-IoT设计都支持MQTT/CoAP协议。
装置采集各输入通道数据，并汇总各串口通信设备的数据，形成统一的遥信、遥测、遥脉量信息库，通过标准物联网通信协议上送数据到远程数据中心。数据上送周期可设定。一般的遥测数据上送周期为每分钟1次；越限告警、遥信变位数据实时上送。统计数据每日上送1次。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (4)

1.一种NB-IoT箱式变电站状态在线监测装置，包括10kv变电箱、在线监测装置和远程数据中心，其特征在于：
所述在线监测装置设置在变电箱内，包括电源模块、CPU模块、交流采集电路、直流量采集电路、开关量采集电路、RS485接口转换模块、网络通信模块、NB-IoT通信模块和外部存储模块；所述在线监测装置通过所述交流采集电路、所述直流量采集电路及所述开关量采集电路采集10kv变电箱的交流量、直流模拟量和开关量，通过所述RS485接口转换模块接入所述10kv变电箱内的通信设备，通过网路接口连接外部检修设备，通过NB-I oT通信模块与远程数据中心通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种NB-IoT箱式变电站状态在线监测装置，其特征在于，所述电源模块由外部交流/直流电源转换成DC 3.3V为单片机系统内各模块提供电源。
3.根据权利要求1所述的一种NB-IoT箱式变电站状态在线监测装置，其特征在于，所述CPU模块完成数据采集、分析、计算、存储和通信的核心控制。
4.根据权利要求1所述的一种NB-IoT箱式变电站状态在线监测装置，其特征在于，所述外部存储模块包括SRAM、FLASH和SD卡，SRAM为装置运行提供内存，FLASH提供程序和数据存储，SD卡为装置提供大容量扩展外部存储，如历史数据记录。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113311257A (zh) * 2021-04-28 2021-08-27 航粤智能电气股份有限公司 用电设备综合监测装置

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