CN112670885A - 一种物联网智能箱式变电站系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种物联网智能箱式变电站系统，包括：箱式变电站外壳（1），所述箱式变电站外壳（1）包括带有高压室门（2）的高压室、带有变压器室门（8）的变压器室，以及带有低压室门（15）的低压室；所述高压室内设置有高压开关柜（3），所述高压开关柜（3）中设置有控制柜内高压线路通断的高压开关（4）和采集柜中湿度信息的湿度传感器（17）；所述低压室中设置有低压开关柜（10）、箱变物联网智能监控盒（12）和控制柜内低压线路通断的低压开关（11）。本发明可通过网络对箱式变电站运行状态进行远程监测，建立运行数据智能分析库对箱式变电站进行准确监控。
Description
技术领域
本发明涉及配电设备，特别是一种物联网智能箱式变电站系统。
背景技术
箱式变电站将高压开关柜、变压器、低压柜集成于一体，组成一个完整的10kV至400V电压等级的变配电单元。箱式变电站是一种户外电气设备，其运行时无人值守。常规箱式变电站在使用过程中存在如下问题：1.运行状况不能得到有效监控，如变压器温升过高、高压开关柜柜内湿度过高降低绝缘水平等导致设备故障；2.户外设备因外部因素破坏，如门被打开没有及时处理导致设备损坏；3.设备异常过电流不能及时向运维人员报警进行处理导致故障扩大。
针对现有产品技术不足，通过技术创新，在常规箱式变电站中增加智能监控功能，利用移动通讯网络对箱式变电站进行监控，可以极大提高箱式变电站运行稳定性。这种新技术有着非常大的市场需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种物联网智能箱式变电站系统，可通过网络对箱式变电站运行状态进行远程监测，建立运行数据智能分析库对箱式变电站进行准确监控。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种物联网智能箱式变电站系统，包括：箱式变电站外壳，所述箱式变电站外壳包括带有高压室门的高压室、带有变压器室门的变压器室，以及带有低压室门的低压室；
所述高压室内设置有高压开关柜，所述高压开关柜中设置有控制柜内高压线路通断的高压开关和采集柜中湿度信息的湿度传感器；所述低压室中设置有低压开关柜、箱变物联网智能监控盒和控制柜内低压线路通断的低压开关；所述变压器室内设置有变压器、变压室温度传感器和变压器风机，所述变压器处还设置有变压器温度传感器；所述变压器室设置于高压开关柜和低压开关柜之间，高压开关柜中的高压线路通过变压器实现与低压开关柜中低压线路的连接；
所述箱式变电站外壳的外表面上设置有天线，所述箱变物联网智能监控盒通过天线电缆与所述天线连接，使箱变物联网智能监控盒接入外部移动通讯网络，以实现对外通讯；
所述物联网智能箱式变电站还设置有门行程开关单元，所述门行程开关单元分别与高压室门、变压器室门、低压室门接触，用于检测高压室门、变压器室门、低压室门的开闭信息；所述高压开关、低压开关、变压器室风机、门行程开关单元、变压器室温度传感器、变压器温度传感器和湿度传感器均与箱变物联网智能监控盒连接；所述箱变物联网智能监控盒还与远方接收端连接；
所述箱变物联网智能监控盒，用于收集箱式变电站运行状态参数和信号，传输给远方接收端，并对收集到的信息进行分析、存储，同时对接收到的信息进行监控，在检测到任意参数或信号值大于预警值时，向远方接收端发送报警信号，生成控制信号传输给箱式变电站对其进行控制，并接收来自远方接收端的操作指令，据此生成控制信号传输给箱式变电站。
优选地，所述门行程开关单元包括与高压室门接触的高压室门行程开关、与低压室门接触的低压室门行程开关以及与变压器室门接触的变压器室门行程开关，所述高压室门行程开关、低压室门行程开关和变压器室门行程开关均与箱变物联网智能监控盒连接。所述远方接收端包括手机、监控主机和与云存储设备；
所述手机、监控主机和云存储设备中均带有移动通讯模块，所述监控主机和云存储设备中还带有以太网通讯模块；所述箱变物联网智能监控盒通过移动通讯网络与监控主机、云存储设备和手机建立连接；所述手机通过移动通讯网络与监控主机、云存储设备之间建立连接；监控主机通过以太网与云存储设备建立连接。
优选地，所述箱变物联网智能监控盒包括物联网云盒、模拟量输入模块、开关量输入输出模块和电源模块；
所述电源模块分别与物联网云盒、模拟量输入模块和开关量输入输出模块连接，实现对变物联网智能监控盒的供电；
所述模拟量输入模块，通过外接端子接入模拟量信息，模拟量输入模块包含RS485通讯接口，通过MODBUS RTU 标准通讯协议与物联网云盒进行数据传输；
所述开关量输入输出模块，通过外接端子接入箱式变电站的开关状态量、门状态量，输出箱式变电站的开关分合信号、风机启停信号；开关量输入输出模块包含RS485通讯接口，通过MODBUS RTU 标准通讯协议与物联网云盒进行数据传送；
所述物联网云盒，用于对收集到的信息进行分析、存储，同时对接收到的信息进行监控，在检测到任意参数或信号值大于预警值时，向远方接收端发送报警信号，并生成控制信号传输给箱式变电站对其进行控制，并接收来自远方接收端的操作指令，据此生成控制信号传输给箱式变电站；所述控制信号包括箱式变电站的开关分合信号、风机启停信号。
优选地，所述模拟量输入模块接入的模拟量信息时，其输入端通过外接端子分别变压器室温度传感器、变压器温度传感器和湿度传感器，其输出端通过RS485通讯接口与物联网云盒连接。
优选地，所述开关量输入输出模块接入开关量信息时，其输入端通过外接端子分别与高压开关、低压开关、门行程开关单元连接，其输出端通过RS485通讯接口与物联网云盒连接。
优选地，所述开关量输入输出模块输出开关量信号时，其输入端通过RS485通讯接口与物联网云盒连接，其输出端分别与变压器室风机、高压开关和低压开关连接。
优选地，所述物联网云盒，包括中央处理器、内存、硬盘、RS485通讯接口和移动网络通讯模块；物联网云盒内部的移动网络通讯模块、外接发射天线通过移动网络与远方的手机、监控主机、云存储建立通讯联系，传送箱式变电站的数据，并接收手机、监控主机发出的操作指令；
物联网云盒内置实时数据库，实时报警，历史报警，历史记录，支持组态画面，并且支持透明图片、矢量图片，支持按钮，标签等常用控件，也支持物联网协议数据上传，手机、监控主机和物联网云盒通过软件进行穿透式联系，实时获取箱式变电站运行数据，实时发出对箱式变电站的操作指令，物联网云盒同时将收集到数据传送到云存储，由云存储完成箱式变电站大量历史数据的存储备份，物联网云盒仅保留短时期历史数据，用于软件对箱式变电站运行状态比较分析；
物联网云盒内置箱式变电站组态控制软件，将收集到的箱式变电站数据进行分析，箱式变电站数据包括高压开关柜湿度参数、变压器温度参数、变压器室温度参数，当检测到参数值大于预置报警值时，立即通过移动网络向远端的手机、监控主机发送报警信息，提醒运维人员采取应对措施，当检测到参数值大于极端值时，通过开关量输入输出模块向风机发出启动信号，对箱式变电站进行通风降温，避免变压器过热损坏。
本发明的有益效果是：本发明通过网络对箱式变电站运行状态进行远程监测，建立运行数据智能分析库对箱式变电站进行准确监控。
附图说明
图1为本发明箱式变电站电力系统智能监控框图。
图2为本发明箱式变电站状态智能监控框图。
图3为本发明箱变物联网智能监控盒框图。
图4为本发明箱式变电站内部布置示意图。
图中，1-箱式变电站外壳，2-高压室门，3-高压开关柜，4-高压开关，5-变压器室风机，6-门行程开关，7-变压器，8-变压器室门，9-变压器室温度传感器，10-低压开关柜,11-低压开关，12-箱变物联网智能监控盒，13-天线电缆，14-发射天线，15-低压室门，16-变压器温度传感器，17-湿度传感器。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，本发明箱式变电站电力系统智能监控框图。虚线框内为箱式变电站一次系统图，箱式变电站电力系统是由高压开关、变压器、低压开关、互感器等元件构成的电力传输系统。箱式变电站电力系统通过箱变物联网智能监控盒进行监控。
如图2所示，本发明箱变状态智能监控框图。箱变物联网智能监控盒收集箱式变电站运行状态参数和信号：1.箱变各隔室门的分合状态、2.高压柜湿度参数、2.变压器室温度参数、4.高压开关状态信号、5.低压开关状态信号。箱变物联网智能监控盒可以向箱式变电站发出如下控制信号：1.变压器室风机启停信号、2、箱式变电站的开关分合信号。
如图1、图2所示，箱变物联网智能监控盒配置发射天线，可以通过4G通讯网络将收集的箱式变电站数据向远方发送，其远方接收端有：1.手机、2.监控主机、3.云存储。手机、监控主机为远方监控设备。手机通过4G通讯网络与箱变物联网智能监控盒、监控主机、云存储进行数据传送。监控主机通过4G通讯网络与箱变物联网智能监控盒数据传送，通过以太网与云存储进行数据传送。
如图3所示，箱变物联网智能监控盒由物联网云盒、模拟量输入模块、开关量输入输出模块、电源模块组成。相关模块功能说明如下：
1.电源模块为电源转换器件，通过外接端子引入箱式变电站低压系统AC220V电源，电源模块可以将AC220V电源转换成DC24V电源分别供给物联网云盒、模拟量输入模块、开关量输入输出模块，确保其工作电压稳定。
2.模拟量输入模块为箱式变电站电力参数、状态参数输入器件，通过外接端子接入电力系统的电流、电压、温度、湿度等模拟量。模拟量输入模块包含RS485通讯接口，通过MODBUS RTU 标准通讯协议与物联网云盒进行数据传送。
3.开关量输入输出模块为箱式变电站开关信号输入和输出器件，通过外接端子接入箱式变电站的开关状态量、门状态量，输出箱式变电站的开关分合信号、风机启停信号。开关量输入输出模块包含RS485通讯接口，通过MODBUS RTU 标准通讯协议与物联网云盒进行数据传送。
4.物联网云盒为电脑服务器单元，硬件包含：中央处理器、内存、硬盘、RS485通讯接口、移动网络通讯模块等，软件包含：操作系统、组态软件、网页发布、手机应用软件、通信数据传送软件等。物联网云盒收集模拟量输入模块、开关量输入输出模块传送的箱式变电站数据进行分析、存储，也可以向开关量输入输出模块发送开关分合信号、风机启停信号。物联网云盒内部的移动网络通讯模块、外接发射天线通过移动网络与远方的手机、监控主机、云存储建立通讯联系，可传送箱式变电站的数据，也能接收手机、监控主机发出的操作指令。
物联网云盒内置实时数据库，实时报警，历史报警，历史记录，支持组态画面，并且支持透明图片、矢量图片，支持按钮，标签等常用控件，也支持物联网协议数据上传。手机、监控主机和物联网云盒通过软件进行穿透式联系，实时获取箱式变电站运行数据，实时发出对箱式变电站的操作指令。物联网云盒同时将收集到数据传送到云存储，由云存储完成箱式变电站大量历史数据的存储备份，物联网云盒仅保留短时期历史数据，用于软件对箱式变电站运行状态比较分析。
物联网云盒内置箱式变电站组态控制软件，可以将收集到的箱式变电站数据进行分析，如高压开关柜湿度参数、变压器温度参数、变压器室温度参数，当检测到参数值大于预置报警值时，立即通过移动网络向远端的手机、监控主机发送报警信息，提醒运维人员采取应对措施。当检测到参数值大于极端值时，也可以通过开关量输入输出模块向风机发出启动信号，对箱式变电站进行通风降温，避免变压器过热损坏。实现对箱式变电站智能远方监控。
如图4所示，为本发明箱式变电站内部布置示意图。箱式变电站包括：箱式变电站外壳1、高压开关柜3、变压器7、低压开关柜10、箱变物联网智能监控盒12等主要部件。
箱变物联网智能监控盒12安装在低压开关柜10中，通过天线电缆13与发射天线14，发射天线14安装于箱式变电站外壳1外部，便于与移动通讯网络进行信号连接。湿度传感器17安装于高压开关柜3中，湿度传感器17通过电线连接到箱变物联网智能监控盒12。高压开关4的辅助开关、低压开关11的辅助开关、变压器室风机5、门行程开关6、变压器室温度传感器9、变压器温度传感器16等通过电线连接到箱变物联网智能监控盒12。物联网智能监控盒12可以将收到的湿度传感器17、变压器室温度传感器9、变压器温度传感器16参数进行比较分析，大于设定值启动变压器室风机，并向手机、监控主机端发送报警信号。当箱式变电站外壳1的高压室门2、变压器室门8、低压室门15因受外部入侵而被打开，则解除对门行程开关6的压触，门行程开关6向箱变物联网智能监控盒12发送相应信号，箱变物联网智能监控盒12通过移动通讯网络将门打开状态信号发送至手机端和监控主机端，提醒远方运维人员注意采取安全防范措施，避免无人值守的箱式变电站可能的损坏。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种物联网智能箱式变电站系统，其特征在于：包括：箱式变电站外壳（1），所述箱式变电站外壳（1）包括带有高压室门（2）的高压室、带有变压器室门（8）的变压器室，以及带有低压室门（15）的低压室；
所述高压室内设置有高压开关柜（3），所述高压开关柜（3）中设置有控制柜内高压线路通断的高压开关（4）和采集柜中湿度信息的湿度传感器（17）；所述低压室中设置有低压开关柜（10）、箱变物联网智能监控盒（12）和控制柜内低压线路通断的低压开关（11）；所述变压器室内设置有变压器（7）、变压室温度传感器（9）和变压器风机（5），所述变压器（3）处还设置有变压器温度传感器（16）；所述变压器室设置于高压开关柜（3）和低压开关柜（10）之间，高压开关柜（3）中的高压线路通过变压器（7）实现与低压开关柜（10）中低压线路的连接；
所述箱式变电站外壳（1）的外表面上设置有天线（14），所述箱变物联网智能监控盒（12）通过天线电缆（13）与所述天线（14）连接，使箱变物联网智能监控盒（12）接入外部移动通讯网络，以实现对外通讯；
所述物联网智能箱式变电站还设置有门行程开关单元（6），所述门行程开关单元（6）分别与高压室门（2）、变压器室门（8）、低压室门（15）接触，用于检测高压室门（2）、变压器室门（8）、低压室门（15）的开闭信息；所述高压开关（4）、低压开关（11）、变压器室风机（5）、门行程开关单元（6）、变压器室温度传感器（9）、变压器温度传感器（16）和湿度传感器（17）均与箱变物联网智能监控盒（12）连接；所述箱变物联网智能监控盒（12）还与远方接收端连接；
所述箱变物联网智能监控盒（12），用于收集箱式变电站运行状态参数和信号，传输给远方接收端，并对收集到的信息进行分析、存储，同时对接收到的信息进行监控，在检测到任意参数或信号值大于预警值时，向远方接收端发送报警信号，生成控制信号传输给箱式变电站对其进行控制，并接收来自远方接收端的操作指令，据此生成控制信号传输给箱式变电站。
2.根据权利要求1所述的一种物联网智能箱式变电站系统，其特征在于：所述门行程开关单元（6）包括与高压室门（2）接触的高压室门行程开关、与低压室门（15）接触的低压室门行程开关以及与变压器室门（8）接触的变压器室门行程开关，所述高压室门行程开关、低压室门行程开关和变压器室门行程开关均与箱变物联网智能监控盒（12）连接。
3.根据权利要求1所述的一种物联网智能箱式变电站系统，其特征在于：所述远方接收端包括手机、监控主机和与云存储设备；
所述手机、监控主机和云存储设备中均带有移动通讯模块，所述监控主机和云存储设备中还带有以太网通讯模块；所述箱变物联网智能监控盒（12）通过移动通讯网络与监控主机、云存储设备和手机建立连接；所述手机通过移动通讯网络与监控主机、云存储设备之间建立连接；监控主机通过以太网与云存储设备建立连接。
4.根据权利要求1所述的一种物联网智能箱式变电站系统，其特征在于：所述箱变物联网智能监控盒包括物联网云盒、模拟量输入模块、开关量输入输出模块和电源模块；
所述电源模块分别与物联网云盒、模拟量输入模块和开关量输入输出模块连接，实现对变物联网智能监控盒的供电；
所述模拟量输入模块，通过外接端子接入模拟量信息，模拟量输入模块包含RS485通讯接口，通过MODBUS RTU 标准通讯协议与物联网云盒进行数据传输；
所述开关量输入输出模块，通过外接端子接入箱式变电站的开关状态量、门状态量，输出箱式变电站的开关分合信号、风机启停信号；开关量输入输出模块包含RS485通讯接口，通过MODBUS RTU 标准通讯协议与物联网云盒进行数据传送；
所述物联网云盒，用于对收集到的信息进行分析、存储，同时对接收到的信息进行监控，在检测到任意参数或信号值大于预警值时，向远方接收端发送报警信号，并生成控制信号传输给箱式变电站对其进行控制，并接收来自远方接收端的操作指令，据此生成控制信号传输给箱式变电站；所述控制信号包括箱式变电站的开关分合信号、风机启停信号。
5.根据权利要求4所述的一种物联网智能箱式变电站系统，其特征在于：所述模拟量输入模块接入的模拟量信息时，其输入端通过外接端子分别变压器室温度传感器（9）、变压器温度传感器（16）和湿度传感器（17），其输出端通过RS485通讯接口与物联网云盒连接。
6.根据权利要求4所述的一种物联网智能箱式变电站系统，其特征在于：所述开关量输入输出模块接入开关量信息时，其输入端通过外接端子分别与高压开关（4）、低压开关（11）、门行程开关单元（6）连接，其输出端通过RS485通讯接口与物联网云盒连接。
7.根据权利要求4所述的一种物联网智能箱式变电站系统，其特征在于：所述开关量输入输出模块输出开关量信号时，其输入端通过RS485通讯接口与物联网云盒连接，其输出端分别与变压器室风机（5）、高压开关（4）和低压开关（11）连接。
8.根据权利要求4所述的一种物联网智能箱式变电站系统，其特征在于：所述物联网云盒，包括中央处理器、内存、硬盘、RS485通讯接口和移动网络通讯模块；物联网云盒内部的移动网络通讯模块、外接发射天线通过移动网络与远方的手机、监控主机、云存储建立通讯联系，传送箱式变电站的数据，并接收手机、监控主机发出的操作指令；
物联网云盒内置实时数据库，实时报警，历史报警，历史记录，支持组态画面，并且支持透明图片、矢量图片，支持按钮，标签等常用控件，也支持物联网协议数据上传，手机、监控主机和物联网云盒通过软件进行穿透式联系，实时获取箱式变电站运行数据，实时发出对箱式变电站的操作指令，物联网云盒同时将收集到数据传送到云存储，由云存储完成箱式变电站大量历史数据的存储备份，物联网云盒仅保留短时期历史数据，用于软件对箱式变电站运行状态比较分析；
物联网云盒内置箱式变电站组态控制软件，将收集到的箱式变电站数据进行分析，箱式变电站数据包括高压开关柜湿度参数、变压器温度参数、变压器室温度参数，当检测到参数值大于预置报警值时，立即通过移动网络向远端的手机、监控主机发送报警信息，提醒运维人员采取应对措施，当检测到参数值大于极端值时，通过开关量输入输出模块向风机发出启动信号，对箱式变电站进行通风降温，避免变压器过热损坏。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113625627A (zh) * | 2021-08-04 | 2021-11-09 | 张家港博美特电子科技有限公司 | 一种智能控制柜及控制系统 |
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| CN105958355A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-09-21 | 杨云泉 | 一种箱式变电站 |
| CN108565754A (zh) * | 2018-02-05 | 2018-09-21 | 杭州小橙工业设计有限公司 | 一种智能监控的箱式变电站 |
| CN207938972U (zh) * | 2018-03-28 | 2018-10-02 | 吉林市安瑞克电气科技有限责任公司 | 一种应用于箱式变电站的智能监控系统 |
| CN210201261U (zh) * | 2019-08-23 | 2020-03-27 | 广东鹏鑫电气科技有限公司 | 一种远程监控的预装式变电站 |
-
2021
- 2021-01-26 CN CN202110104845.5A patent/CN112670885A/zh active Pending
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