CN112217125A - 一种物联箱式变电站 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种物联箱式变电站，包括变压器、高压侧控制电路和低压侧控制电路，高压侧控制电路设置在变压器的一次侧，低压侧控制电路设置在变压器的二次侧，还包括微机电脑、第一合分闸模块、第二合分闸模块和通讯模块；通讯模块将控制指令传输到微机电脑；微机电脑，将第一控制指令分配到第一合分闸模块，将第二控制指令分配到第二合分闸模块；第一合分闸模块，根据第一控制指令控制高压侧控制电路的通断；第二合分闸模块，根据第二控制指令控制低压侧控制电路的通断。一方面工作人员无需亲自动手进行操作，不会发生触电的情况，保障工作人员的人身安全，另一方面工作人员可以远程进行操作，无需专门到变电站中，提高对变电站控制得及时性。

Description

一种物联箱式变电站
技术领域
本申请涉及电力行业的领域，尤其是涉及一种物联箱式变电站。
背景技术
箱式变压站是将传统变压器集中设计在箱式壳体中的一种变压器，其是由变压器、高压柜、低压柜有机组合而成的整套配电设备。
箱式变压站的工作原理是高压柜将高压电送入到变压器中，变压器经过电压变换输出低压电到低压柜，低压柜再供负载使用。高压柜和变压器之间、低压柜和变压器之间均设置有闸刀开关。在使用时，需要先将高压柜和变压器之间的闸刀开关合闸，然后再将低压柜和变压器之间的闸刀开关合闸。停机时，则需要反向进行分闸操作。
由于箱式变压器中高压柜使用的是高压电，工作人员在手动操作高压柜和变压器之间的闸刀开关时存在一定的安全隐患，容易造成人身伤亡事故。
发明内容
为了降低，本申请提供一种物联箱式变电站。
本申请提供的一种物联箱式变电站,采用如下的技术方案：
一种物联箱式变电站，包括变压器、高压侧控制电路和低压侧控制电路，所述高压侧控制电路设置在变压器的一次侧，所述低压侧控制电路设置在变压器的二次侧，还包括微机电脑、第一合分闸模块、第二合分闸模块和通讯模块；
通讯模块，用于接收外部智能终端发送的控制指令，并将控制指令传输到微机电脑；
所述控制指令包括第一控制指令和第二控制指令，所述第一控制指令与高压侧控制电路对应，所述第二控制指令与低压侧控制电路对应；
微机电脑，用于识别控制指令的类型，并将第一控制指令分配到第一合分闸模块，以及将第二控制指令分配到第二合分闸模块；
第一合分闸模块，根据第一控制指令控制高压侧控制电路的通断；
第二合分闸模块，根据第二控制指令控制低压侧控制电路的通断。
通过采用上述技术方案，工作人员需要控制合闸、分闸工作时，工作人员通过智能终端向通讯模块发送控制指令，微机电脑将控制指令分配出去，第一合分闸模块和第二合分闸模块能够根据相应的控制指令进行动作，一方面工作人员无需亲自动手进行操作，不会发生触电的情况，保障工作人员的人身安全，另一方面工作人员可以远程进行操作，无需专门到变电站中，提高对变电站控制得及时性。
可选的，还包括数据采集模块，所述数据采集模块用于获取高压侧控制电路、低压侧控制电路和变压器内的元器件的工作数据，所述微机电脑获取数据采集模块中的工作数据并通过通讯模块传输到外部智能终端。
通过采用上述技术方案，当工作人员进行远程操作时，数据采集模块获取的工作数据能够帮助工作人员判断变电站内的实际工作情况，使工作人员能够及时发现异常情况，从而切断变电站与外部电网的连接，降低变电站出现事故的可能性。
可选的，还包括分接开关和调节器，所述分接开关具有多个档位，所述分接开关处在不同档位时，变压器的二次侧向低压侧控制电路提供的电压均不同；
通讯模块，还用于接收外部智能终端发送的调压信号；
微机电脑，从通讯模块中获取调压信号并转发到调节器中；
调节器，根据调压信号调节分接开关的档位。
通过采用上述技术方案，工作人员对变电站的远程操控不再只是合闸和分闸，还可以对根据工作数据对变电站的输出电压进行调整，在外部电网不稳定的情况下也能够尽可能满足负载的使用。
可选的，还包括身份验证模块，
通讯模块，还用于接收外部智能终端发出的身份验证信息并将身份验证信息和控制指令一起传输到身份验证模块上；
身份验证模块，预设有第一级身份信息，并核对身份验证信息是否与第一级身份信息一致，若核对结果为一致，则将控制指令传输到微机电脑上，若核对结果不一致，则不传输控制指令。
通过采用上述技术方案，为防止工作人员在智能终端上误操作，设置身份验证信息，智能终端向通讯模块发送控制指令时，需要附带上身份验证信息，身份验证无误后才能正常执行控制指令。
可选的，通讯模块，还用于接收外部智能终端发出的免验证身份信息，并传输到身份验证模块中；
身份验证模块，还预设有第二级身份信息，并比对免验证身份信息和第二级身份信息，若免验证身份信息和第二级身份信息一致，则微机电脑在预设时间内直接从通讯模块获取控制指令。
通过采用上述技术方案，工作人员到现场进行操作时，为防止工作人员触电，工作人员仍需要使用智能终端间接操作变电站的设备，而为了进一步减少对操作上的干扰，工作人员可以进行一次免验证身份信息的核对，核对成功后，工作人员可以在预设时间内免除身份信息的验证，方便现场工作的进行。
可选的，还包括位置定位模块，
通讯模块，还用于接收外部智能终端发出的定位信息，并将定位信息传输到位置定位模块上；
位置定位模块，存储有预设距离，根据定位信息计算出外部智能终端与变压器之间的实际距离，并将实际距离与预设距离进行比较，若实际距离大于预设距离，则位置定位模块断开微机电脑与通讯模块之间直连的信息传输。
通过采用上述技术方案，当申请免身份验证的工作人员在预计时间内就完成工作并远离变电站后，位置定位模块检测出实际距离大于预设距离，微机电脑与通讯模块之间就无法再进行直连，即退出免身份验证的状态，无需工作人员自己进行申请。
可选的，还包括计时模块，
通讯模块，还接收外部智能终端发出的时间信息；
计时模块，其存储有预设时间，并受身份验证模块控制以进行计时，当计时时间达到预设时间时，计时模块断开微机电脑与通讯模块之间直连的信息传输；
当免验证身份信息和第二级身份信息一致时，微机电脑将时间信息传输到计时模块上，计时模块根据时间信息修改预设时间。
通过采用上述技术方案，计时模块可以对预设时间进行调整，根据工作人员自身对于工作量的判断，设定一个更适合当前情况的工作时间，使工作人员能够从容工作。
可选的，还包括警示模块，所述警示模块用于向微机电脑发生告警信号，微机电脑将告警信号通过通讯模块传输到外部智能终端，当免验证身份信息和第二级身份信息不一致，且高压侧控制电路或低压侧控制电路的工作状态发生改变时，警示模块发出告警信号。
通过采用上述技术方案，工作人员在操作变电站时均会进行身份验证，因此警示模块针对的是非工作人员对变电站进行违规操作，此时的警示模块发出告警信号，及时通知工作人员来处理，降低事故的发生。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过远程通讯的方式，使工作人员不接触高压设备即可操控变电站合闸、分闸，对工作人员的人身安全提供保障；
2.通过设置身份验证模块，降低工作人员的误操作的可能性，并且保障只有工作人员可以进行远程操作；
3.通过设置计时模块和位置定位模块，对免身份验证的操作进行限制，以免工作人员滥用免身份验证的功能。
附图说明
图1是本申请实施例的箱式变电站的整体结构示意图。
图2是本申请实施例的箱式变电站和外部智能终端之间通讯的示意图。
图3是本申请实施例箱式变电站的系统框图。
附图标记说明：1、高压侧控制电路；11、高压柜；12、第一合分闸模块；2、低压侧控制电路；21、低压柜；22、分接开关；23、第二合分闸模块；3、变压器；4、微机电脑；5、通讯模块；6、调节器；7、身份验证模块；8、数据采集模块；9、计时模块；10、位置定位模块；20、警示模块。
具体实施方式
以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种物联箱式变电站。
参照图1，物联箱式变电站包括高压侧控制电路1、低压侧控制电路2和变压器3。其中，高压侧控制电路1设置在变压器3的一次侧，低压侧控制电路2设置在变压器3的二次侧。高压侧控制电路1将电从外部电网引入到变压器3中，变压器3经过电压变换后将电通过低压侧控制电路2传输到负载中。
参见图1，高压侧控制电路1包括高压柜11和第一合分闸模块12，第一合分闸模块12的一端耦接在高压柜11的输出端上，第一合分闸模块12的另一端耦接在变压器3的一次侧上。第一合分闸模块12控制高压柜11和变压器3的一次侧之间是否连通，第一合分闸模块12为断路器。
参见图1，低压侧控制电路2包括低压柜21、分接开关22和第二合分闸模块23，第二合分闸模块23和分接开关22串联，分接开关22远离第二合分闸模块23的端部耦接在变压器3的二次侧上，第二合分闸模块23远离分接开关22的一端耦接在低压柜21的输入端上。第二合分闸模块23控制低压柜21和变压器3的二次侧之间是否连通。第二合分闸模块23同样是断路器，分接开关22为有源调压开关，并用于控制低压侧控制电路2中的电压大小。分接开关22具有多个档位，一般为五档，每一档对应的输送到低压柜21上的电压均不相同，且逐档上升。分接开关22处在一档时对应的电压最小，分接开关22处在五档时对应的电压最大。当外部电网的电压不稳定时，可以通过调节分解开关的档位，使变电器输出的电压能处在负载适用的电压范围内。
参见图2、图3，物联箱式变电站还包括微机电脑4、通讯模块5、身份验证模块7、调节器6、数据采集模块8、计时模块9、位置定位模块10、警示模块20以及移动电源。在高压柜11未与外部电网连通时，由移动电源为微机电脑4、通讯模块5、身份验证模块7、调节器6、数据采集模块8、计时模块9、位置定位模块10、警示模块20等提供电源。微机电脑4具有多个双向通讯接口，通讯模块5具有两个输出端，其中一个通讯模块5的输出端耦接在身份验证模块7的输入端上，另一个通讯模块5的输出端耦接在微机电脑4的一个双向通讯接口上。身份验证模块7的输出端耦接在微机电脑4的另一个双向通讯接口上。微机电脑4的其余双向通讯接口分别与第一合分闸模块12、第二合分闸模块23、调节器6、数据采集模块8、计时模块9、位置定位模块10和警示模块20连接。
通讯模块5为DTU设备，其使用WIFI与外部智能终端进行连接，外部智能终端可以是电脑，也可以是智能手机。外部智能终端中安装有控制物联箱式变电站运行的专用APP。通过工作人员对专用APP的操作，外部智能终端可以向通讯模块5传输多个操作指令，操作指令包括控制指令、调压信号、身份信息、定位信息和时间信息。其中，身份信息可分为身份验证信息和免验证身份信息，控制指令可分为第一控制指令和第二控制指令。
通讯模块5在接收到操作指令后先将所有的操作指令发送到身份验证模块7，身份验证模块7根据身份信息完成对工作人员的身份验证后，再由身份验证模块7将其余操作指令发送到微机电脑4，微机电脑4再进行其他操作指令的处理。
身份验证模块7中存储有第一级身份信息和第二级身份信息。身份验证模块7在接收到通讯模块5传递的身份信息后，先识别身份信息：若身份信息为身份验证信息，则将身份验证信息与第一级身份信息进行匹配，当匹配结果为一致，则身份验证模块7将其余操作指令发送到微机电脑4；若匹配结果为不一致，则删除其余操作指令。
若身份信息为免验证身份信息，则将免验证身份信息与第二级身份信息进行匹配，匹配结果为一致时，身份验证模块7向微机电脑4传输其余的操作指令并且额外发送免验证指令到微机电脑4，微机电脑4接收到免验证指令后控制通讯模块5改变操作指令的传输路径，即从通讯模块5-身份验证模块7-微机电脑4改变为通讯模块5-微机电脑4，若匹配不一致，身份验证模块7同样删除其余的操作指令。
数据采集模块8包括多个采集器和一个收集器，采集器和收集器之间通过modelbus通讯协议进行数据通讯，多个采集器分别安装在高压柜11、低压柜21以及变压器3内的元器件上并收集相应元器件的工作数据，根据元器件的不同，采集器的种类也不相同，例如元器件为电容时，采集器可以是检测电容上电压值的电压传感器；元器件为电阻时，采集器可以是检测电阻温度的温度传感器。收集器将采集器检测的各类数据汇总成工作数据，再传输给微机电脑4。
微机电脑4识别接收到的操作指令。具体的，微机电脑4将第一控制指令传输给第一合分闸模块12、将第二控制指令传输给第二合分闸模块23、将调压信号传输到调节器6中、将定位信息传输到位置定位模块10中、以及将时间信息传输到计时模块9中。同时，微机电脑4还负责接收数据采集模块8收集到的工作数据，并将工作数据通过通讯模块5传输给外部智能终端。
调节器6用于改变分接开关22的档位，分接开关22有几档，调压信号的内容也就相应的分有几种，调节器6在接收到调压信号后根据调压信息的内容将分接开关22调整到相应的档位。
工作人员通过智能终端对调节器6、第一合分闸模块12和第二合分闸模块23的控制，大多数情况下是根据反馈的工作数据进行的，例如，工作数据中低压柜21的输出电压的数值低于220v时，工作人员通过智能终端发送调压信号，将分接开关22的档位调高，相应的低压柜21输出的电压就能够提高。又例如，工作数据中的温度数值过高时，为了防止变电器发生燃烧，工作人员可以远程控制第一合分闸模块12和第二合分闸模块23先断开电路，再赶到现场进行检修。而利用智能终端进行操作时，工作人员都需要同时输入身份验证信息，身份验证信息可以采用密码信息，也可以采用工作人员的指纹信息。身份验证信息既能进行身份确认，也能防止工作人员出现误操作。
工作人员在现场进行检测时，为了更方便地发现是否有问题，很多情况下是需要在变电站通电工作时进行的，而为了对工作人员的安全进行保护，工作人员还是可以通过智能终端对变电站进行控制，而不是直接用手去操作变电站中的开关、设备。另外，现场检修时，需要涉及到设备较多，可能第一合分闸模块12的合闸、分闸就要进行多次，为了方便工作人员操作，需此时工作人员就可以向智能终端输入免验证身份信息，取消对身份的验证。而定位模块、计时模块9的设置分别是为了对免验证身份这一操作进行空间、时间上的限制，以免滥用，而警示模块20的设置是为了在变电站发生现场误触碰时通知工作人员。
位置定位模块10内存储有预设距离，预设距离一般在5m到10m之间，预设距离可以根据实际情况进行调整，在建设变电站时就可以确定下比较准确的预设距离。以位置定位模块10自身的位置为圆心，以预设距离为半径，形成一个虚拟的操作区域。当工作人员进行面验证身份的操作，外部智能终端会将自身的定位信息定期发送到通讯模块5中，而在身份验证模块7成功匹配后，定位信息再被微机电脑4分配到位置定位模块10中，位置定位模块10判断定位信息代表的位置是否处在操作区域内，若定位信息代表的位置处在操作区域内，则说明工作人员处在变电站的附近，工作人员可以正常的进行免验证身份的操作。而若定位信息不在操作区域内，则说明工作人员远离变电站，此时位置定位模块10向微机电脑4发送结束指令，微机电脑4重新改变通讯模块5的指令传输途经，通讯模块5重新向身份验证模块7发送操作指令，即重新开始身份验证。
计时模块9存储有预设时间，预设时间同样是可以进行修改的，但不同于预设距离的是，根据每次检修工作的内容的不同，预设时间往往都不相同，因此预设时间的设定需要根据工作人员进行临时设定。当免验证身份信息和第二级身份信息一致时，微机电脑4将时间信息分配到计时模块9上，计时模块9根据时间信息重新确定预设时间。然后计时模块9开始计时，当计时时间达到预设时间时，计时模块9也向微机电脑4发送结束指令，微机电脑4重新改变通讯模块5的指令传输途经。
计时模块9和位置定时模块中任意一个向微机电脑4发生结束指令后，相应的另一个模块都会停止工作。
警示模块20的工作时间与计时模块9、位置定时模块正好相反，当未处在免验证时间内，警示模块20一直在工作，而当免验证身份信息和第二级身份信息一致时，警示模块20会被关闭。警示模块20工作过程中，变电站的高压侧控制电路1或低压侧控制电路2的工作状态在没有接收到远程操作时就发生改变，警示模块20就会向微机电脑4发出告警信号。微机电脑4将告警信号通过通讯模块5传输到智能终端。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种物联箱式变电站，包括变压器(3)、高压侧控制电路(1)和低压侧控制电路(2)，所述高压侧控制电路(1)设置在变压器(3)的一次侧，所述低压侧控制电路(2)设置在变压器(3)的二次侧，其特征在于：还包括微机电脑(4)、第一合分闸模块(12)、第二合分闸模块(23)和通讯模块(5)；
通讯模块(5)，用于接收外部智能终端发送的控制指令，并将控制指令传输到微机电脑(4)；
所述控制指令包括第一控制指令和第二控制指令，所述第一控制指令与高压侧控制电路(1)对应，所述第二控制指令与低压侧控制电路(2)对应；
微机电脑(4)，用于识别控制指令的类型，并将第一控制指令分配到第一合分闸模块(12)，以及将第二控制指令分配到第二合分闸模块(23)；
第一合分闸模块(12)，根据第一控制指令控制高压侧控制电路(1)的通断；
第二合分闸模块(23)，根据第二控制指令控制低压侧控制电路(2)的通断。
2.根据权利要求1所述的一种物联箱式变电站，其特征在于：还包括数据采集模块(8)，所述数据采集模块(8)用于获取高压侧控制电路(1)、低压侧控制电路(2)和变压器(3)内的元器件的工作数据，所述微机电脑(4)获取数据采集模块(8)中的工作数据并通过通讯模块(5)传输到外部智能终端。
3.根据权利要求2所述的一种物联箱式变电站，其特征在于：还包括分接开关(22)和调节器(6)，所述分接开关(22)具有多个档位，所述分接开关(22)处在不同档位时，变压器(3)的二次侧向低压侧控制电路(2)提供的电压均不同；
通讯模块(5)，还用于接收外部智能终端发送的调压信号；
微机电脑(4)，从通讯模块(5)中获取调压信号并转发到调节器(6)中；
调节器(6)，根据调压信号调节分接开关(22)的档位。
4.根据权利要求1所述的一种物联箱式变电站，其特征在于：还包括身份验证模块(7)，
通讯模块(5)，还用于接收外部智能终端发出的身份验证信息并将身份验证信息和控制指令一起传输到身份验证模块(7)上；
身份验证模块(7)，预设有第一级身份信息，并核对身份验证信息是否与第一级身份信息一致，若核对结果为一致，则将控制指令传输到微机电脑(4)上，若核对结果不一致，则不传输控制指令。
5.根据权利要求4所述的一种物联箱式变电站，其特征在于：
通讯模块(5)，还用于接收外部智能终端发出的免验证身份信息，并传输到身份验证模块(7)中；
身份验证模块(7)，还预设有第二级身份信息，并比对免验证身份信息和第二级身份信息，若免验证身份信息和第二级身份信息一致，则微机电脑(4)在预设时间内直接从通讯模块(5)获取控制指令。
6.根据权利要求5所述的一种物联箱式变电站，其特征在于：还包括位置定位模块(10)，
通讯模块(5)，还用于接收外部智能终端发出的定位信息，并将定位信息传输到位置定位模块(10)上；
位置定位模块(10)，存储有预设距离，根据定位信息计算出外部智能终端与变压器(3)之间的实际距离，并将实际距离与预设距离进行比较，若实际距离大于预设距离，则位置定位模块(10)断开微机电脑(4)与通讯模块(5)之间直连的信息传输。
7.根据权利要求5所述的一种物联箱式变电站，其特征在于：还包括计时模块(9)，
通讯模块(5)，还接收外部智能终端发出的时间信息；
计时模块(9)，其存储有预设时间，并受身份验证模块(7)控制以进行计时，当计时时间达到预设时间时，计时模块(9)断开微机电脑(4)与通讯模块(5)之间直连的信息传输；
当免验证身份信息和第二级身份信息一致时，微机电脑(4)将时间信息传输到计时模块(9)上，计时模块(9)根据时间信息修改预设时间。
8.根据权利要求4所述的一种物联箱式变电站，其特征在于：还包括警示模块(20)，所述警示模块(20)用于向微机电脑(4)发生告警信号，微机电脑(4)将告警信号通过通讯模块(5)传输到外部智能终端，当免验证身份信息和第二级身份信息不一致，且高压侧控制电路(1)或低压侧控制电路(2)的工作状态发生改变时，警示模块(20)发出告警信号。
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