CN115967185A - 一种智能箱变测控系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种智能箱变测控系统，包括多个测控装置和测控后台。多个测控装置包括：与后台系统连接的一级测控装置，以及，二级测控装置。测控系统涉及下发和上报两种交互过程。下发过程如下：测控后台将第一数据包广播至一级测控装置，在一级测控装置判断不是自身的识别码后转发至二级测控装置。上报过程有如下两种：一种是在一级控装置判断识别码为自身的识别码后，发送第二数据包至测控后台。另一种是在二级测控装置在判断识别码为自身的识别码后，将第二数据包发送至一级测控装置，经一级测控装置转发给测控后台。该系统通过多级测控装置之间组网，实现测控后台和一级、二级测控装置之间的交互，进而能够实现对远距离的箱式变电站进行监控。

Description

一种智能箱变测控系统

技术领域

本申请涉及箱式变电站的领域，尤其涉及一种智能箱变测控系统。

背景技术

市场上的风力发电机组输出电压多为690V，需就地经箱式变压器升压后传送至风电场升压变电站。因风力发电机组自身的特殊性，其布置较为分散，每个风电场机组分布在数公里内，距离风电场集中升压变电站较远，人为巡视监控和维护箱式变电站相对困难。

目前，箱式变电站大多通过有线的网络进行信号的采集、传输和发送，由于地形复杂，变电站分散，都给综合布线及检查维修带来不便，工程量大，维护费用高。而采用如Zigbee无线技术进行监控时，由于传输距离近，仅能对较近距离的箱式变电站进行监控。

发明内容

本申请提供一种智能箱变测控系统，该系统通过多级测控装置之间组网，实现测控后台和远端的一级、二级测控装置之间的交互，进而能够实现对远距离的箱式变电站进行监控。其中，一级测控装置起到了中继的作用，可以实现对第一、第二数据包的转发，使得测控后台可以与更远距离的二级测控装置进行交互，从而能够实现对更远距离的二级测控装置对应的箱式变电站的监控。

本申请提供一种智能箱变测控系统，其特征在于，所述系统包括：多个测控装置和测控后台；其中，所述多个测控装置包括：与后台系统连接的一级测控装置，以及，二级测控装置；每个一级测控装置分别与一个或多个二级测控装置连接，每个二级测控装置与一个一级测控装置连接；任一测控装置用于监控一个箱式变电站；

所述测控后台，用于广播第一数据包，所述第一数据包包括控制指令、识别码；以及，用于接收任一所述测控装置发送的第二数据包，其中，所述第二数据包包括采集数据和识别码；

所述一级测控装置，用于在接收到所述测控后台发送的所述第一数据包后，判断所述第一数据包的识别码是否是当前所述一级测控装置的识别码，若是，则执行所述控制指令对应的动作，获得采集数据，并向所述测控后台发送包含所述采集数据的第二数据包，若否，向与其连接的二级测控装置广播所述第一数据包；以及，还用于在接收到所述二级测控装置发送的第二数据包后，判断所述二数据包中的识别码为所述测控后台的识别码时，向所述测控后台转发所述第二数据包；

所述二级测控装置，用于在接收到所述一级测控装置转发的第一数据包后，判断所述第一数据包的识别码是否是当前所述二级测控装置的识别码，若是，则执行所述控制指令对应的动作，获得采集数据，并向与其连接的所述一级测控装置发送包含所述采集数据的所述第二数据包，所述第二数据包的识别码为所述测控后台的识别码，若否，则不执行操作；

其中，所述控制指令包括以下至少一种指令：所述箱式变电站内部的温湿度测量指示、电压电流测量指示。

作为一种可实施的示例，所述测控后台和每个测控装置分别对应唯一的识别码。

作为一种可实施的示例，所述测控后台与所述一级测控装置的连接方式包括无线连接、有线连接中至少一种；若所述测控后台与所述一级测控装置距离大于第一预设距离可采用无线连接。

作为一种可实施的示例，所述一级测控装置与所述二级测控装置的连接方式包括无线连接、有线连接中至少一种；若所述一级测控装置与所述二级测控装置距离大于所述第一预设距离可采用无线连接。

作为一种可实施的示例，所述控制指令还包括：所述箱式变电站内部的断路器状态测量指示、断路器合闸控制指示、断路器分闸控制指示。

作为一种可实施的示例，所述测控装置包括：处理器模块、存储模块、通信模块、遥控模块、遥信模块、温湿度测量模块、电压电流测量模块、人机交互模块；

所述处理器模块用于与其他模块进行交互；

所述存储模块用于存储采集数据；

所述通信模块用于接收和发送数据包；所述数据包为第一数据包、第二数据包；以及，用于在判断所述第一数据包的识别码是当前所述测控装置的识别码时，将控制指令发送给所述控制指令对应的模块；

所述遥控模块用于在接收到的控制指令为分闸指示时，控制箱式变电站内部的断路器分闸；以及，用于在接收到的控制指令为合闸指示时，控制箱式变电站内部的断路器合闸；

所述遥信模块用于在接收到所述控制指令为断路器状态测量指示时，确定所述箱式变电站内部的断路器的分合闸状态；

所述温湿度测量模块用于在接收到所述控制指令为温湿度测量指示时，测量所述箱式变电站内部的温度和湿度；

所述电压电流测量模块用于在接收到所述控制指令为电压电流测量指示时，测量所述箱式变电站的输入、输出的电压和电流；

所述人机交互模块用于输入参数、设置功能和显示数据。

作为一种可实施的示例，所述通信模块包括无线通信模块和有线通信模块。

作为一种可实施的示例，所述测控装置还包括：对时模块；所述对时模块用于与GPS、北斗卫星和网络同步时间。

本申请提供的一种智能箱变测控系统的技术效果如下：

本申请，通过多级测控装置之间组网，实现测控后台和远端的一级、二级测控装置之间的交互，进而能够实现对远距离的箱式变电站进行监控。其中，一级测控装置起到了中继的作用，可以实现对第一、第二数据包的转发，使得测控后台可以与更远距离的二级测控装置进行交互，从而能够实现对更远距离的二级测控装置对应的箱式变电站的监控。

而且本申请中测控装置与测控装置、测控装置与测控后台的连接方式，可以根据实际通信距离以及变电站所在的环境来确定，例如有线可以基于网线或485总线，无线可以基于4G、5G、WIFI、Lora。多种通信方式可以满足实际通信距离需要，可以根据箱式变电站所在的环境，以及监控需要设置通信模式，避免受到外界环境干扰，从而对箱式变电站数据远程通信以及控制指令的通信造成的影响，提升变电站服务器与变电站之间的通信准确性、及时性，避免影响供电配电的稳定工作，影响供配电区域的用电状态。

而且由于测控装置与测控后台之间组的网结构，使得位于测控后台和最远端测控装置之间的测控装置起到中继作用，从而数据包可以经各级测控装置，层层上报或层层下发，从而达到测控后台与远端测控装置之间实现交互，进而实现对远端的箱式变电站的监控。

附图说明

图1为本申请一种智能箱变测控系统的第一种组网结构示意图；

图2为本申请一种智能箱变测控系统的第二种组网结构示意图；

图3为本申请一种智能箱变测控系统的中的测控装置所包含模块的示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请中的附图1-3，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供一种智能箱变测控系统，所述系统包括：多个测控装置和测控后台，其中，测控后台位于风电场升压变电站。由于箱式变电站布置较为分散，每个箱式变电站分布在数公里内，距离风电场升压变电站较远，所以用于监控箱式变电站的测控装置也分布较为分散。其中，任一测控装置用于监控一个箱式变电站

在本申请实施例中，本申请提供的测控系统可涉及多种组网结构。

在如图1所示的第一组组网结构中，与所述测控后台直接连接的是一级测控装置。

需要说明的是，在本申请实施例中，所述测控后台与所述一级测控装置连接方式接方式包括无线连接、有线连接中至少一种，可以根据实际通信距离以及变电站所在的环境来确定连接方式。一般地若所述测控后台与所述一级测控装置距离大于第一预设距离或变电站所处地势复杂不方便布置通信线缆时，可采用无线连接。所述第一预设距离一般为1km。图1中测控装置和测控后台的连接方式及协议只是举例，并不对本申请中测控装置与测控后台的连接方式或连接协议构成限制。例如连接方式可以有线或无线，有线可通过网线或485总线等方式进行数据通信，无线可通过4G、5G、Lora、WIFI等通信技术进行通信。

基于上述组网结构，本申请提供的测控系统涉及下发和上报两种场景的交互过程。

在下发过程中：

所述测控后台广播第一数据包至所有所述一级测控装置，其中，所述第一数据包包括控制指令和识别码，所述测控后台和每个测控装置分别对应唯一的识别码；当所述一级测控装置接收到所述第一数据包后会先判断所述第一数据包中的识别码是否为自身的识别码，若是，则执行所述控制指令对应的动作，获得采集数据，若否，则不执行操作。

在本申请的实施例中，所述控制指令至少包含以下一种：箱式变电站内部温湿度测量指示、电压电流测量指示、断路器的状态测量指示、断路器合闸控制指示、断路器分闸控制指示。

在上报过程中：

所述一级测控装置执行所述控制指令对应的动作后，向所述测控后台发送包含所述采集数据的第二数据包

在本申请实施列中，所述第二数据包包括采集数据和所述测控后台的识别码。所述采集数据可以是箱变变电站内部的温湿度测量数据、电压电流测量数据、断路器的分合闸状态。

上述实施例提供的一种智能箱变测控系统，所述测控后台广播第一数据包至所述一级测控装置，控制某个一级测控装置执行所述第一数据包中包含的控制指令，获得采集数据，实现了所述测控后台远程控制所述一级测控装置，进而控制远端的箱式变电站。所述一级测控装置执行所述控制指令后，发送包含采集数据的第二数据包至所述测控后台，所述测控后台收到第二数据包，得到采集数据，实现箱式变电站的远程监测。

在前一实施例的基础上，本申请提供第2种组网方式，如图2所示。其中，与所述测控后台系统连接的是一级测控装置，以及，与一级测控装置连接的二级测控装置。

具体地，每个所述一级测控装置分别与一个或多个所述二级测控装置连接，每个所述二级测控装置与一个所述一级测控装置连接。

需要说明的是，在本申请实施例中，所述一级测控装置与所述二级测控装置的连接方式包括无线连接、有线连接中至少一种，可以根据实际通信距离以及变电站所在的环境来确定连接方式。一般地若所述一级测控装置与所述二级测控装置距离大于第一预设距离或变电站所处地势复杂不方便布置通信线缆时，可采用无线连接。所述第一预设距离一般为1km。图2中测控装置与测控装置之间的连接方式及协议只是举例，并不对本申请中测控装置与测控后台的连接方式或连接协议构成限制，测控装置之间的连接方式可以有线或无线，有线可采用网线或485总线等方式进行数据通信，无线可通过4G、5G、Lora、WIFI等通信技术进行通信。

在下发过程中：

所述测控后台广播第一数据包至所有所述一级测控装置，其中，所述第一数据包包括控制指令和识别码，所述测控后台和每个测控装置分别对应唯一的识别码；当所述一级测控装置接收到所述第一数据包后会先判断所述第一数据包中的识别码是否为自身的识别码。若是，则执行所述控制指令对应的动作，获得采集数据，若否，则向与其连接的所述二级测控装置广播所述第一数据包。

进一步地，所述二级测控装置收到所述一级测控装置发送的所述第一数据包，先判断所述第一数据包中的识别码是否为自身的识别码。若是，则执行所述控制指令对应的动作，获得采集数据，若否，则不执行操作。

在上报过程中，包含两种情况：

第一，若所述一级测控装置执行所述控制指令对应的动作后，则向所述测控后台发送包含所述采集数据的第二数据包，第二数据包包括测控后台的识别码。

第二，若所述二级测控装置执行所述控制指令对应的动作后，则向与其连接的一级测控装置发送包含所述采集数据的所述第二数据包，所述第二数据包的识别码为所述测控后台的识别码，所述一级测控装置收到第二数据包后判断所述第二数据包的识别码为所述测控后台的识别码时，则向所述测控后台转发所述第二数据包。

需要说明的是，在整个测控系统当中，可以包括多个一级测控装装置。当某个一级测控装置判断识别码为自身的识别码时，则这个一级测控装置不再向与其连接的二级测控装置广播第一数据包。除此之外，其他的一级测控装置广播第一数据包至二级测控装置。所以本申请的技术方案中同级的测控装置不需要进行交互。

本申请提供的测控系统的第二种组网结构技术效果如下：

根据上述实施例，本申请提供的第二种组网结构，测控后台可以将第一数据包广播至所有一级测控装置，并在一级测控装置判断不是自身的识别码后转发至二级测控装置，由此测控后台完成下发第一数据包至各级测控装置。上报过程包含两种情况，第一，在一级测控装置在判断识别码为自身的识别码后，执行控制指令的对应动作，获得采集数据，向测控后台发送包含采集数据的第二数据包。第二，二级测控装置在判断识别码为自身的识别码后，执行控制指令的对应动作，获得采集数据，发送包含采集数据的第二数据包至一级测控装置，一级测控装置判断第二数据包中的识别码为后台识别码，则向测控后台转发第二数据包。

由此可以得出，本申请，通过多级测控装置之间组网，实现测控后台和远端的一级、二级测控装置之间的交互，进而能够实现对远距离的箱式变电站进行监控。其中，一级测控装置起到了中继的作用，可以实现对第一、第二数据包的转发，使得测控后台可以与更远距离的二级测控装置进行交互，从而能够实现对更远距离的二级测控装置对应的箱式变电站的监控。

而且本申请中测控装置与测控装置、测控装置与测控后台的连接方式，可以根据实际通信距离以及变电站所在的环境来确定，例如有线可以基于网线或485总线，无线可以基于4G、5G、WIFI、Lora。多种通信方式可以满足实际通信距离需要，可以根据箱式变电站所在的环境，以及监控需要设置通信模式，避免受到外界环境干扰，从而对箱式变电站数据远程通信以及控制指令的通信造成的影响，提升变电站服务器与变电站之间的通信准确性、及时性，避免影响供电配电的稳定工作，影响供配电区域的用电状态。

而且由于测控装置与测控后台之间组的网结构，使得位于测控后台和最远端测控装置之间的测控装置起到中继作用，从而数据包可以经各级测控装置，层层上报或层层下发，从而达到测控后台与远端测控装置之间实现交互，进而实现对远端的箱式变电站的监控。

在上述实施例的基础上，本申请还提供的一种智能箱变测控系统，可包括与二级测控装置连接的三级测控装置。每个所述二级测控装置分别与一个或多个所述三级测控装置连接，每个所述三级测控装置与一个所述二级测控装置连接。其中，三级测控装置与二级测控装置之间的连接方式可参照前述二级测控装置与一级测控装置的连接方式。

具体地，在包括三级测控装置的测控系统中，二级测控装置向三级测控装置的下发过程可参照一级测控装置向二级测控装置的下发过程，三级测控装置向二级测控装置上报的过程可参照二级向一级的上报过程。

需要说明的是，本申请还可包括更多层级的测控装置，如四级、五级测控装置等，本申请不限制智能箱变测控系统所包括的层级。其中，更多层级之间的连接方式可参照二级级测控装置与一级测控装置的连接方式，更多层级的下发和上报过程可参照一级测控装置与二级测控装置之间的发和上报过程，本申请对此不再赘述。

在本申请的实施例中，任意一级所包括的测控装置均为同一种测控装置，只是发明人根据所解决的技术问题，需要将测控装置人为分级。

上述测控系统包括三级测控装置的实施例的技术效果如下：

测控后台与远端的三级测控装置之间通过一级、二级测控装置的中继，实现了测控后台与远端的一级、二级、三级测控装置之间的远程交互，进而实现了对远距离的箱式变电站的监控。其中，一级、二级测控装置起到了中继的作用，可以实现对第一、第二数据包的接收与转发，使得测控后台可以与更远距离的三级测控装置进行交互，进而与实现对与更远距离的三级测控装置对应的箱式变电站的监控。

根据上述实施例，本申请提供一种测控装置，如图3所示，所述测控装置包括：处理器模块、存储模块、通信模块、遥控模块、遥信模块、温湿度测量模块、电压电流测量模块、人机交互模块、对时模块；

处理器模块能与其他模块进行交互。

存储模块，用于存储采集数据。

通信模块，包括有线通信模块和无线通信模块，接收和发送数据包；所述数据包为第一数据包、第二数据包；还用于判断识别码；以及，在判断为自身的识别码后，用于将控制指令经处理器模块发送给所述控制指令对应的模块。无线通信模块可采用包括但不限于4G、5G、Lora、WIFI。有线通信模块可采用包括但不限于网线、R485总线。

遥控模块用于在接收到的控制指令为分闸指示时，控制箱式变电站内部的断路器分闸；以及，用于在接收到的控制指令为合闸指令时，控制箱式变电站内部的断路器合闸；

遥信模块用于在接收到所述控制指令为断路器状态测量指示时，确定所述箱式变电站内部的断路器的分合闸状态；以及，用于将采集到的断路器状态信号通过处理器模块转发给通信模块。

温湿度测量模块用于在接收到所述控制指令为温湿度测量指示时，测量箱式变电站内部的温度和湿度；以及，用于在测量完成后，将采集到的温湿度数据经处理器模块转发给通信模块。

电压电流测量模块,用于在接收到所述控制指令为电压电流测量指示时，测量箱式变电站输入、输出的两组三相的电压和电流；以及，在测量完成后，将采集到的电压、电流数据经处理器模块转发给通信模块。

人机交互模块，主要由按键和液晶屏组成；按键用于输入参数，设置功能，例如可以设置时间日期、通信方式及协议等；液晶屏主要用于显示数据，可显示当前箱式变电站的温湿度、输入输出的电压电流、日期时间等。

对时模块，用于与GPS、北斗卫星和网络同步时间，保证了测控系统中各个测控装置之间的时间误差很小。

本申请实施例中的测控装置可支持前述各个实施例中的测控装置所支持的功能，本申请实施例中的测控后台可支持前述各个实施例中的测控后台所支持的功能，基于本申请实施例提供的测控装置和测控后台，可以在实际应用中支持组成上述任一组网。

本申请提供的一种智能箱变测控系统的技术效果如下：

本申请提供的智能箱变测控系统，多个测控装置之间可以通过通信模块组网，可参照图2所示，此组网机构，通过多级测控装置之间组网，实现测控后台和远端的一级、二级测控装置之间的交互，进而能够实现对远距离的箱式变电站进行监控。其中，一级测控装置起到了中继的作用，可以实现对第一、第二数据包的转发，使得测控后台可以与更远距离的二级测控装置进行交互，从而能够实现对更远距离的二级测控装置对应的箱式变电站的监控。而且本申请中测控装置与测控装置、测控装置与测控后台的连接方式，可以根据实际通信距离以及变电站所在的环境来确定，例如有线可以基于网线或485总线，无线可以基于4G、5G、WIFI、Lora。多种通信方式可以满足实际通信距离需要，可以根据箱式变电站所在的环境，以及监控需要设置通信模式，避免受到外界环境干扰，从而对箱式变电站数据远程通信以及控制指令的通信造成的影响，提升变电站服务器与变电站之间的通信准确性、及时性，避免影响供电配电的稳定工作，影响供配电区域的用电状态。而且由于测控装置与测控后台之间组的网结构，使得位于测控后台和最远端测控装置之间的测控装置起到中继作用，从而数据包可以经各级测控装置，层层上报或层层下发，从而达到测控后台与远端测控装置之间实现交互，进而实现对远端的箱式变电站的监控。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种智能箱变测控系统，其特征在于，所述系统包括：多个测控装置和测控后台；其中，所述多个测控装置包括：与后台系统连接的一级测控装置，以及，二级测控装置；每个一级测控装置分别与一个或多个二级测控装置连接，每个二级测控装置与一个一级测控装置连接；任一测控装置用于监控一个箱式变电站；

所述测控后台，用于广播第一数据包，所述第一数据包包括控制指令、识别码；以及，用于接收任一所述测控装置发送的第二数据包，其中，所述第二数据包包括采集数据和识别码；

所述一级测控装置，用于在接收到所述测控后台发送的所述第一数据包后，判断所述第一数据包的识别码是否是当前所述一级测控装置的识别码，若是，则执行所述控制指令对应的动作，获得采集数据，并向所述测控后台发送包含所述采集数据的第二数据包，若否，向与其连接的二级测控装置广播所述第一数据包；以及，还用于在接收到所述二级测控装置发送的第二数据包后，判断所述二数据包中的识别码为所述测控后台的识别码时，向所述测控后台转发所述第二数据包；

所述二级测控装置，用于在接收到所述一级测控装置转发的第一数据包后，判断所述第一数据包的识别码是否是当前所述二级测控装置的识别码，若是，则执行所述控制指令对应的动作，获得采集数据，并向与其连接的所述一级测控装置发送包含所述采集数据的所述第二数据包，所述第二数据包的识别码为所述测控后台的识别码，若否，则不执行操作；

其中，所述控制指令包括以下至少一种指令：所述箱式变电站内部的温湿度测量指示、电压电流测量指示。

2.根据权利要求1所述的一种智能箱变测控系统，其特征在于，所述测控后台和每个测控装置分别对应唯一的识别码。

3.根据权利要求1所述的一种智能箱变测控系统，其特征在于，所述测控后台与所述一级测控装置的连接方式包括无线连接、有线连接中至少一种；

若所述测控后台与所述一级测控装置距离大于第一预设距离可采用无线连接。

4.根据权利要求1所述的一种智能箱变测控系统，其特征在于，所述一级测控装置与所述二级测控装置的连接方式包括无线连接、有线连接中至少一种；

若所述一级测控装置与所述二级测控装置距离大于所述第一预设距离可采用无线连接。

5.根据权利要求1所述的一种智能箱变测控系统，其特征在于，所述控制指令还包括：所述箱式变电站内部的断路器状态测量指示、断路器合闸控制指示、断路器分闸控制指示。

6.根据权利要求1所述的一种智能箱变测控系统，其特征在于，所述测控装置包括：处理器模块、存储模块、通信模块、遥控模块、遥信模块、温湿度测量模块、电压电流测量模块、人机交互模块；

所述处理器模块用于与其他模块进行交互；

所述存储模块用于存储采集数据；

所述通信模块用于接收和发送数据包；所述数据包为第一数据包、第二数据包；以及，用于在判断所述第一数据包的识别码是当前所述测控装置的识别码时，将控制指令发送给所述控制指令对应的模块；

所述遥控模块用于在接收到的控制指令为分闸指示时，控制箱式变电站内部的断路器分闸；以及，用于在接收到的控制指令为合闸指示时，控制箱式变电站内部的断路器合闸；

所述遥信模块用于在接收到所述控制指令为断路器状态测量指示时，确定所述箱式变电站内部的断路器的分合闸状态；

所述温湿度测量模块用于在接收到所述控制指令为温湿度测量指示时，测量所述箱式变电站内部的温度和湿度；

所述电压电流测量模块用于在接收到所述控制指令为电压电流测量指示时，测量所述箱式变电站的输入、输出的电压和电流；

所述人机交互模块用于输入参数、设置功能和显示数据。

7.根据权利要求6所述的一种智能箱变测控系统，其特征在于，所述通信模块包括无线通信模块和有线通信模块。

8.根据权利要求1所述的一种智能箱变测控系统，其特征在于，所述测控装置还包括：对时模块；

所述对时模块用于与GPS、北斗卫星和网络同步时间。

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