CN205231854U - 基于物联网的预装式变电站运行状态监测系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种基于物联网的预装式变电站运行状态监测系统，包括：处理器模块、高压开关控制模块、低压开关控制模块、电能采集模块，其中所述电能采集模块用于配电网的电压、电流数据的采集，并将采集数据发送至处理器模块，所述处理器模块适于根据电压、电流数据分别对高压开关控制模块、低压开关控制模块进行分合控制；以及所述处理器模块还与无线通信模块相连，以将电压、电流数据通过无线发送至上位机终端；本实用新型的预装式变电站运行状态监测系统能够实时监控配电网的电压、电流数据，并有效的控制高压开关控制模块、低压开关控制模块进线分合操作，能保护高压或低压设备避免电网波动造成的冲击。

Description

基于物联网的预装式变电站运行状态监测系统
技术领域
本实用新型属于配电网监测领域，具体涉及一种基于物联网的预装式变电站运行状态监测系统。
背景技术
预装式变电站是上世纪60年代首先从欧美发展起来，因其施工周期短、运行费用低、占地面积小、通用性强、组合形式灵活、安装迅速等优点，迅速为欧美大多数工矿企业所使用。但是，预装式变电站在城市中使用，其噪音污染大、设备运行温度高、设备壳体不美观等一系列问题逐渐凸显，因此降低设备运行温升和噪音等成为主流研究课题。新世纪以来，城市及工业企业的用电负荷持续飙升和风力发电的迅猛发展，大容量预装式智能化变电站的研制成为预装式变电站的主要研究方向。
我国预装式变电站的研制始于上世纪80年初，近几年智能化预装式变电站已经成为行业内热门，国家电网设立50个预装式变电站试点项目拟加推广，旨在改变“预装”仍然停留在局部，变电站仍旧是工程而无法变成产品的局面，并进一步提升其智能化水平。综合两网及中电联数据，估计年均新增35kV、110kV、220kV智能变电站分别为4663座、1240座和450座，假设其中10％采用预装式智能变电站，未来三年两网系统平均每年需35KV预装站约466座、110KV预装站约124座、220kV预装站约45座，因此，本项目研究成果作为提升预装式变电站智能化的配套产品，其市场前景十分广阔。
无线传感器网络(WirelessSensorNetworks,WSN)是一种分布式传感网络，它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。WSN中的传感器通过无线方式通信，因此网络设置灵活，设备位置可以随时更改，还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。
本设计将无线传感器网络技术应用于预装式变电站监测系统中，将“互联网+”与传统制造有机融合，对传统产业结构调整和优化，提升变电站制造业整体的核心竞争力和水平发挥较大作用。可以预见，拥有智能化远程遥测、遥信、遥控、遥调、故障定位、健康诊断及生命周期预测等功能且供电安全可靠是箱变产业未来的发展趋势。
因此本设计参考国内外的同类装置，结合嵌入式技术，无线传感网(WSN)技术和3G通信技术，为110kV配电网设计一种基于物联网的预装式变电站运行状态监测方案，进一步提高110kV配电网供电的可靠性和经济性。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于物联网的预装式变电站运行状态监测系统，实现电力数据的采集，以及对预装式变电站的高压、低压开关进行控制和进行无线数据通信。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于物联网的预装式变电站运行状态监测系统，包括：处理器模块、高压开关控制模块、低压开关控制模块、电能采集模块，其中所述电能采集模块用于配电网的电压、电流数据的采集，并将采集数据发送至处理器模块，所述处理器模块适于根据电压、电流数据分别对高压开关控制模块、低压开关控制模块进行分合控制；以及所述处理器模块还与无线通信模块相连，以将电压、电流数据通过无线发送至上位机终端。
进一步，所述高压开关控制模块与低压开关控制模块的电路结构相同，均包括：与处理器控制输出端相连的光耦模块，与该光耦模块相连的继电器。
进一步，所述光耦模块包括：第一光耦和第二光耦，且第一、第二光耦的输出端串联，并控制将工作电压接入继电器的线圈；所述第一光耦的发光体阳极连接处理器模块的第一控制输出端，且发光体阴极接地；所述第二光耦的发光体阳极连接一高电平，且发光体阴极连接处理器模块的第二控制输出端。
进一步，所述继电器的线圈两端并联二极管及电容。
进一步，所述处理器模块还连接有复位电路、JTAG接口电路、电源转化电路、LCD接口电路和存储模块。
进一步，所述电能采集模块包括：若干个连接各相线路的且用于分别采集相应电压、电流互感器，以及分别与相应互感器相连的电压调理电路、电流调理电路，所述电压调理电路、电流调理电路将电压信号、电流信号发送至电能计量模块，所述处理器模块与该电能计量模块相连，以获得电压、电流数据，并还计算出功率因数与功率数据。
本实用新型的有益效果是，本实用新型的预装式变电站运行状态监测系统能够实时监控配电网的电压、电流数据，并有效的控制高压开关控制模块、低压开关控制模块进线分合操作，能保护高压或低压设备避免电网波动造成的冲击。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的预装式变电站运行状态监测系统的原理框图；
图2是本实用新型的高压开关控制模块或低压开关控制模块的电路原理图；
图3是本实用新型的电流互感器及电流调理电路的电路原理图；
图4是本实用新型的电压互感器及电压调理电路的电路原理图。
具体实施方式
现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
如图1所示，本实用新型提供了一种基于物联网的预装式变电站运行状态监测系统，包括：处理器模块、高压开关控制模块、低压开关控制模块、电能采集模块，其中所述电能采集模块用于配电网的电压、电流数据的采集，并将采集数据发送至处理器模块，所述处理器模块适于根据电压、电流数据分别对高压开关控制模块、低压开关控制模块进行分合控制；以及所述处理器模块还与无线通信模块相连，以将电压、电流数据通过无线发送至上位机终端。
其中，所述无线通讯模块例如但不限于采用Zigbee模块、GPRS模块，3G/4G模块。
具体的，如图2所示，所述高压开关控制模块与低压开关控制模块的电路结构相同，均包括：与处理器控制输出端相连的光耦模块，与该光耦模块相连的继电器。
优选的，所述光耦模块包括：第一光耦U1和第二光耦U2，且第一、第二光耦的输出端串联，并控制将工作电压(24V)接入继电器k1的线圈；所述第一光耦U1的发光体阳极连接处理器模块的第一控制输出端，且发光体阴极接地；所述第二光耦U2的发光体阳极连接一高电平，且发光体阴极连接处理器模块的第二控制输出端。通过第二光耦U2连接所述高电平，能防止由于干扰而造成的I/O口输出错误。
由于继电器的线圈在断电的一瞬间会产生一个很强的反向电动势，对电路中的其他元器件产生不良影响，于是在继电器线圈两端并联一只二极管D9和电容C9。二极管D9可以对线圈断电瞬间产生的高压提供回路，电容C9起到缓解高压对二极管D9的冲击影响。所述继电器的线圈两端并联二极管及电容。
并且，所述电能采集模块还包括：零序电流互感器，以及与该零序电流互感器相连的相应信号调理电路，所述处理器模块适于根据采集的零序电流控制高压开关控制模块、低压开关控制模块进行分合动作。
所述处理器模块还连接有复位电路、JTAG接口电路、电源转化电路、LCD接口电路(接LCD模块)和存储模块。所述处理器模块例如但不限于采用S3C2440A处理器，以及存储芯片采用EN29LV160AB存储芯片。以及所述处理器模块还可以连接GPS模块。
如图3和图4所示，所述电能采集模块包括：若干个连接各相线路的且用于分别采集相应电压、电流互感器，以及分别与相应互感器相连的电压调理电路、电流调理电路，所述电压调理电路、电流调理电路将电压信号、电流信号发送至电能计量模块，所述处理器模块与该电能计量模块相连，以获得电压、电流数据，并还计算出功率因数与功率数据。
所述电能计量模块采用IDT90E36电能计量模块，实现对电路的电流、电压等电量数据的采集。该模块可以实现3路电流和3路电压的同步采集，适用于三相三线接线。
电压、电流在测量时，外部A,B,C三相电压分别经过电压互感器(TA1、TB1、TC1)与电压调理电路后接入电能计量模块的V1P、V2P、V3P接口；A,B,C三相电流经过电流互感器(IA1、IB1、IC1)与电流调理电路后接入电能计量模块的I1P、I2P、I3P接口，电流端的地信号分别接入电能计量模块的I1N、I2N、I3N接口。电能计量模块将接收到的电压、电流信号自动进行处理，并将电压、电流、功率因数、有功无功数据存放在内部相应的寄存器中。电能计量模块与处理器模块直接连接，处理器模块可以通过读取电能计量模块相应的寄存器获得A,B,C三相电压、电流、功率因数与功率数据。
以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种基于物联网的预装式变电站运行状态监测系统，其特征在于，包括：
处理器模块、高压开关控制模块、低压开关控制模块、电能采集模块，其中
所述电能采集模块用于配电网的电压、电流数据的采集，并将采集数据发送至处理器模块，所述处理器模块适于根据电压、电流数据分别对高压开关控制模块、低压开关控制模块进行分合控制；以及
所述处理器模块还与无线通信模块相连，以将电压、电流数据通过无线发送至上位机终端。
2.根据权利要求1所述的预装式变电站运行状态监测系统，其特征在于，所述高压开关控制模块与低压开关控制模块的电路结构相同，均包括：与处理器控制输出端相连的光耦模块，与该光耦模块相连的继电器。
3.根据权利要求2所述的预装式变电站运行状态监测系统，其特征在于，所述光耦模块包括：第一光耦和第二光耦，且第一、第二光耦的输出端串联，并控制将工作电压接入继电器的线圈；
所述第一光耦的发光体阳极连接处理器模块的第一控制输出端，且发光体阴极接地；所述第二光耦的发光体阳极连接一高电平，且发光体阴极连接处理器模块的第二控制输出端。
4.根据权利要求3所述的预装式变电站运行状态监测系统，其特征在于，所述继电器的线圈两端并联二极管及电容。
5.根据权利要求4所述的预装式变电站运行状态监测系统，其特征在于，所述处理器模块还连接有复位电路、JTAG接口电路、电源转化电路、LCD接口电路和存储模块。
6.根据权利要求5所述的预装式变电站运行状态监测系统，其特征在于，所述电能采集模块包括：若干个连接各相线路的且用于分别采集相应电压、电流互感器，以及分别与相应互感器相连的电压调理电路、电流调理电路，所述电压调理电路、电流调理电路将电压信号、电流信号发送至电能计量模块，所述处理器模块与该电能计量模块相连，以获得电压、电流数据，并还计算出功率因数与功率数据。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109524884A (zh) * 2017-09-19 2019-03-26 石家庄裕兆科技有限公司 一种高压开关柜的安防智能控制系统
CN110906974A (zh) * 2019-10-29 2020-03-24 上海尚能电力工程设计有限公司 变电站运行状况实时监测装置

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